Propuesta metodológica para la optimización multi-criterio del diseño de productos plásticos en entornos de alta competitividad y sostenibilidad

Abstract

El mercado de los productos plásticos, se encuentra en la actualidad en un momento clave. Hasta hoy, el bajo coste de las materias primas, su sencilla fabricación, y las prestaciones y flexibilidad de diseño que permite el plástico, han generado una utilización masiva del plástico, reemplazando a otros materiales como el vidrio, metal o madera en innumerables aplicaciones. En la mayoría de casos, el balance social y ambiental de ese reemplazo de otros materiales con el plástico, es muy favorable, haciendo posible acceder a productos que de otro modo serían mucho más caros, con mejores prestaciones, ergonomía, durabilidad o seguridad en la utilización, menor peso y con reducción de consumos energéticos o emisiones en la fabricación o el transporte. Pero en ocasiones, debido a esa competitividad y bajos costes, se han fabricado en masa productos poco optimizados, con un uso excesivo de materia prima, productos de mala calidad o corta vida útil o desechables. Ello, unido a la inexistencia de canales de recogida y reciclado, ha redundado en la acumulación de residuos plásticos, y en una sensibilidad y cierto sesgo negativo por parte de los usuarios y administraciones hacia los plásticos, a pesar de las ventajas anteriores. En la actualidad, el sector tiene retos importantes derivados de ese cambio de sensibilidad, pero también derivados del aumento de precios de materias primas, de la aparición de nuevos materiales de mayores prestaciones o de origen renovable o reciclado, o la aparición de nuevos procesos de fabricación como la fabricación aditiva. La correcta aplicación de estas novedades y del mejor conocimiento disponible, permiten mejorar la competitividad y asegurar una adecuada sostenibilidad de la mayoría de las aplicaciones de los productos plásticos. En esa situación es clave acelerar la transformación dirigida a la mejora de la competitividad y la sostenibilidad en el sector de los plásticos, ayudando a incorporar esas nuevas tecnologías, pero con seguridad en las consecuencias, maximizando los resultados favorables y minimizando los riesgos. Disponer de una metodología que facilite esta transformación, el estudio de las alternativas y maximice los resultados, parece que podría ser una importante ventaja competitiva. Disponer de una metodología de mejora adecuada, puede ser una importante palanca de transformación. Sirva como ejemplo, la aplicación en la segunda mitad del siglo XX, de metodologías de mejora continua, como las basadas en “LEAN Manufacturing”, que han sido claves en una drástica mejora de la competitividad de procesos de fabricación industriales. La propia disponibilidad de una adecuada metodología ha sido clave, ayudando y acelerado en la transformación de todo el sector productivo. El objeto de la presente Tesis es, por tanto, el desarrollo de una “Metodología de optimización multi-criterio del diseño de productos plásticos”. La propia metodología puede ser una palanca que facilite el cambio para las organizaciones que la utilicen, que acelere la transformación hacia la competitividad y la sostenibilidad que demandan los mercados y usuarios de productos basados en el plástico. Puede ser en sí misma una importante ventaja competitiva. El presente trabajo, describe el proceso de captura del conocimiento y desarrollo de las herramientas y fases de aplicación de la metodología, así como el proceso de definición de una adecuada evaluación de los cambios respecto un conjunto amplio de indicadores “multi-criterio” que ayude a la toma de decisiones y a la maximización de los resultados. Se describe también el proceso de validación con la aplicación en casos prácticos reales, y los resultados obtenidos, en una industria tan competitiva como la del automóvil. Aplicación que ha sido posible gracias a la firma de un convenio de aplicación de Tesis Industrial con la empresa Renault España S.A.

Plastic products market is actually in a key point. In the past, low prices of raw materials, simple manufacturing, and plastic design flexibility and performances, has make possible the massive utilization of plastics, replacing different materials, like glass, metal or wood, in many applications. In most of the applications, the social and environmental balance is favourable, making accessible some products with lower prices and better performances, ergonomic, endurance, safety of use, lower weights and less energy or emissions required to produce or transport it. But sometimes, this competitiveness and low prices, has made a non-optimized utilization of plastics, appearing excessive utilization of raw materials, bad quality and short life or even disposable products. That, and the lack of proper recycling circuits, has create a plastic waste problem, and the apparition of customer and regulations sensibility and negative opinion about plastics, even considering net advantages in main plastic applications. Actually, plastic market is into challenges because these reasons, and because raw materials price rise, and the apparition of new raw materials with better performances or recycled or renewable sources, or new processes like additive manufacturing. The proper application of all these novelties and best available knowledge, allow to improve competitiveness and recover sustainable results in most plastic application cases. But in this situation, is key to accelerate the transformation to these competitive and sustainable applications of plastic, helping to incorporate all challenges and novelties in the proper way, maximizing results and avoiding risks. The availability of a methodology to help in this transformation, seems could be an important competitive advantage. The availability of a proper methodology to help the transformation process, has demonstrated as an important transformation lever. As an example, the application in second half of 20th century of LEAN manufacturing methodologies, has resulted in a deep transformation of main production industries, multiplying applications and competitiveness. The methodology availability was one of the key success factors for entire production industries accelerated transformation. Main target of this Thesis, is the development of a proper methodology that could guide and support the required transformation in plastic industry, to meet competitiveness and sustainability required by market. The availability of a proper methodology could be a transformation lever, multiplying the application cases and accelerating the transformation, representing an interesting competitive advantage. This document describes the process of knowledge capture, main tool development, methodology application phases, and also the definition of a proper change evaluation based in a wide “multi-criteria” evaluation set, that helps decision making and maximizing results. Is also described the methodology validation by application in real cases in such a competitive industry as automotive plastic perimeters, and the obtained results. This application was only possible thanks to the signature of an “Industrial Thesis” application agreement with Renault España S.A. company.