UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA EN MECATRÓNICA
“Análisis de caso de una empresa de bicicletas” bicicletas”
Automatización de Procesos de Manufactura.
Ing. José Canto Esquivel.
Integrantes: Br. Joe Abimael Arceo Chan Br. Fernando Jesús Castro Pech Br. Guillermo Alberto Chávez Gamboa Br. Miguel David Medina Dorantes
Mérida, Yucatán a 25 de mayo de 2010.
Caso: Una empresa Mexicana de Bicicletas se se instalara en Sud-América la cual fabricara 10 modelos de bicicletas principalmente principalmente para jóvenes (15-25 años) y desea saber la distribución distribución de su planta para cubrir ciertos requerimientos de producción como lo son 600 bicicletas por día contando con solo 2 turnos de 8 horas. Tipo de Bicicleta: Montaña.
Las diferencias entre los 10 tipos de modelo consisten básicamente en: • • •
2 tipos de volantes: recto, semirrecto. 3 formas de marco: urbano, dama, juvenil. Con o sin Velocidades
Modelo 1
Volante Recto Marco Urbano Con 18 velocidades Rodada 24
Modelo 2
Volante Recto Marco Urbano Sin velocidades Rodada 24 Amortiguadores
Modelo 3
Volante Semirrecto Marco Urbano Sin velocidades Rodada 24
Modelo 4
Volante Semirrecto Marco Urbano Con 18 velocidades Rodada 24 Freno de disco
Modelo 5
Volante Recto Marco Dama Con 18 velocidades Rodada 24
Modelo 6
Volante Recto Marco Dama Sin velocidades Rodada 24
Modelo 7
Volante Semirrecto Marco Dama Con 18 velocidades Rodada 24 Con canasta y parilla parilla
Modelo 8
Volante Recto Marco Juvenil Con 18 velocidades Rodada 24
Modelo 9
Volante Recto Marco Juvenil Sin velocidades Rodada 24
Modelo 10
Volante Semirrecto Marco Juvenil Con velocidades Rodada 24 Freno de disco
FAMILIA DE PARTES La empresa se enfocará a la manufactura del marco, las catarinas y el manubrio, esto no son todos los elementos de una bicicleta pero éstas incluyen proceso de manufactura similares, el resto de partes provendrán de outsourcing por estrategia de tiempo de producción, mercadotecnia y variabilidad del producto. Éstas son las partes de una bicicleta:
Basándonos en este esquema, se enlistan tanto las piezas que se m anufacturaran así como las que serán de outsourcing. Manufacturada por la empresa: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Catarina1 Catarina2 Catarina3 Catarina4 Tubo para el asiento Tubo horizontal Tubo horizontal aplanado Tubo transversal Tubo transversal aplanado Tubo transversal dama Tubo vertical
12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.
Tubo vertical del manubrio Telescopio Tubo tijera delantera Tubo para el eje Vaina inferior Vaina superior Tubo horizontal de tijera trasera Tenaza de la tijera delantera Tenaza de la tijera trasera Manubrio Recto Manubrio Semirrecto
Outsourcing: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
Cadena Bielas Piñones Asiento Cambios Válvula Llanta Rin Buje Rayos Tijera con amortiguadores Frenos delanteros Frenos traseros Cuerno Puño
A partir de ésta lista se determinan las siguientes familias de partes basándose en el análisis inspeccional de cada una de éstas y principalmente en los atributos de la manufactura de las piezas. FAMILIA 1 • • • •
Catarina1 Catarina2 Catarina3 Catarina4
FAMILIA 2 • • • • • • • • • • •
Tubo horizontal aplanado Tubo transversal aplanado Tubo para el asiento Tubo horizontal Tubo transversal Tubo vertical Tubo vertical del manubrio Telescopio Tubo para el eje Tubo horizontal de tijera trasera Manubrio recto
FAMILIA 3 • •
Tenaza de la tijera delantera Tenaza de la tijera trasera
FAMILIA 4 • • •
Tubo tijera delantera Vaina superior Vaina inferior
FAMILIA 5 • •
Manubrio Semirrecto Tubo transversal dama
Codificación.
El método de codificación utilizada para los modelos es el método de clasificación de OPITZ pues el método se caracteriza por una serie de dígitos que nos describen las características de la pieza, de esta forma se describe el proceso que se llevara a cabo para cada parte de la bicicleta sabiendo a que proceso corresponde a cada componente. El primer bloque corresponde a los componentes primarios:
El segundo bloque corresponde a los componentes al uso de manufactura y tolerancias
Se especifica con cero si no requiere del proceso de doblado El tercer bloque pertenece a las especificaciones que el usuario especifica en cuanto al color
Las siguientes especificaciones son utilizadas para especificar cómo será la parte al final de la fabricación del producto y diseño estándar: Si la pieza no pertenece a la parte del manubrio se colocará una C para indicar que no pertenece a esa pieza y se proseguirá al siguiente digito.
Por ejemplo si se requiere fabricar el tubo en diagonal que forma parte del marco de la bicicleta se seguiría el siguiente código:
124
011
ACC
Codificación de cada una de las piezas.
Taxonomía Numérica. Corte A) B) C) D) E)
Catarina1 Catarina2 Catarina3 Catarina4 Tubo para el asiento
F) Tubo horizontal G) Tubo horizontal aplanado H) Tubo transversal I) Tubo transversal aplanado J) Tubo vertical K) Tubo vertical del manubrio L) Telescopio M) Tubo horizontal de tijera trasera N) Tubo para el eje O) Manubrio Recto P) Vaina inferior Q) Vaina superior R) Tubo tijera delantera S) Tenaza de la tijera delantera T) Tenaza de la tijera trasera U) Manubrio Semirrecto V) Tubo transversal dama
x
Pintura x x x x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x X
x x x x x
x x x x x x
x
x x x x x x
X x x x x x
x
x
x
x
x x
x x
x x
Doblado
x x x
x x
Troquelado x x x x
x x
Ensamble Soldadura x x x x x x
Prensado
x
x x X
Para realizar la taxonomía de las piezas y determinar el orden en que se fabricarían cada una de las piezas según tengan el mayor número de similitudes de procesos se realizó el análisis en base a las familias existentes. La numeración utilizada pertenece a las familias antes asignadas. Sij = N (Ri ∩R j) / N (Ri ∪ Rj)
Roscado
Segunda iteración:
Tercera iteración:
Tercera iteración:
El dendograma resultante es:
Esto nos esquematiza que la familia 3 tendrá la prioridad para el orden de fabricación esto porque sus piezas pasan por el mayor número de procesos con lo que contará la empresa, y las familias que preceden a la derecha van disminuyendo su paso por estos. Definición de celdas Primeramente definimos la simbología a usar: Simbología
Proceso
M1
Corte
M2
Doblado
M3
Pintura
M4
Troquelado
M5
Soldadura
M6
Prensado
M7
Roscado
A
Catarina1
B
Catarina2
C
Catarina3
D
Catarina4
E
Tubo para el asiento
F
Tubo horizontal
G
Tubo horizontal aplanado
H
Tubo transversal
I
Tubo transversal aplanado
J
Tubo vertical
K
Tubo vertical del manubrio
L
Telescopio
M
Tubo horizontal de tijera trasera
N
Tubo para el eje
O
Manubrio recto
P
Vaina inferior
Q
Vaina superior
R
Tubo tijera delantera
S
Tenaza de la tijera delantera
T
Tenaza de la tijera trasera
U
Manubrio semirrecto
V
Tubo transversal dama
Se armó la matriz relacionando las maquinas con las distintas partes que se usarán (1 relación, 0 sin relación)
A B C D E F G H I
J K L M N O P Q R S T U V
M1
0 0 0 0 1 1
1 1 1 1 1 1
1 1
1 1 1 1 0 0 1 1
M2
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0
0 1 1 1 0 0 1 1
M3
1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
M4
1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0
0 0 0 0 1 1 0 0
M5
0 0 0 0 1 1
1 1 1 1 1 1
1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
M6
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0
0 1 1 1 0 0 0 0
Balanceo de línea
Basándose en los parámetros requeridos se realizó el balanceo de líneas. Requerimientos: • •
Una producción diaria de 600 bicicletas Dos turnos de 8 horas diarios
Tiempo de ciclo:
Para calcular el número teórico de estaciones de trabajo se elaboróg una tabla con los tiempos de cada proceso junto con las precedencias de cada proceso.
Tarea A
Tiempo de tarea (s) 60
Descripción
B
30
Corte de tubo
A
C
17
Doblado de tubo para cuadro
B
D
25
Doblado de tubo para manubrio
B
E
65
Troquelado
A
F
12
Prensado
C
G
35
Soldadura del cuadro
F
H
20
Soldadura de las tijeras
F
I
20
Roscado
D
J
90
Pintura
I-H-G
K
18
Ensamble de cuadro – tijeras
J
L
12
Ensamble tijeras –manubrio
K
M
11
Ensamble asiento – cuadro
J
Suministro de material
Tareas que deben preceder ----
N
10 10
Apretar tornillos y tuercas manubrio-tijeras Apretar tornillos y tuercas asiento
Ñ
L M
O
13
Ensamble de accesorios
U
P
8
Colocar y atornillar frenos
T
Q
20
Ensamble Catarina cuadro y pedales
E
R
8
Conectar frenos-chicote-manubrio
P
S
56
Ensamble de llantas
A
T
10
Ensamble llantas- bicicleta
U
10
Ensamble y ajuste de cadena
V
V
8
Apretar tornillos y tuercas llantas
T
W
15
Control de calidad
X
15
Empaquetar
S-N
F-G-N-Ñ-U-R W
Se suman todos los tiempos teniendo un total de 579 segundos. El número teórico de estaciones se calcula dividiendo el tiempo total de los procesos sobre el tiempo de ciclo: 6 estaciones
Diagrama de precedencia
B
A
F
C
G D
E
Q
S
T
I
H
J
K
P
O
R
N
Q
M
V
L
U W
X
Tabla de Asignación: En la siguiente tabla se muestran las tareas ordenadas de mayor a menor por el numero de tareas precedentes. La tabla se realizo observando el diagrama anterior (diagrama de precedencias).
Tarea
Numero de tareas siguientes
A
23
B
14
C
11
F
10
D
9
S-G-H-I
8
J-T
7
K-V
4
L-M-O-P-U-E
3
N-Ñ-Q-R
2
W
1
X
0
Balanceo Para hacer el balanceo se realizo la siguiente tabla basándonos siempre en las tareas con mayor numero de tareas precedentes, en caso de haber algún empate se consideraron otros factores como son el tiempo de operación más largo.
Estación 1 Estación 2
TAREA TIEMPO DE LA TAREA
TIEMPO RESTANTE
TAREAS FACTIBLES RESTANTES
A B C
36 6 79
B ninguna F
60 30 17
TAREAS CON MAYOR NUMERO DE TAREAS SIGUIENTES
TAREA CON EL TIEMPO DE OPERACIÓN MAS LARGO
Estación 3
Estación 4 Estación 5
Estacion6
Estacion7
F D G S H I J T K V L M O U P E Q R N Ñ X W
12 25 35 56 20 20 90 10 18 8 12 11 13 10 10 65 20 8 10 10 15 15
67 42 7 41 21 1 6 86 68 60 48 37 24 14 4 31 11 3 89 82 67 46
E G-H-I Ninguna H-I-J-T I Ninguna Ninguna K-V-L-M V-L-M-O L-M-O-P M-O-P-U O-P-U P-U-E P Ninguna N-Ñ-Q-R N-Ñ-R-W Ninguna Ñ-W-X W-X W Ninguna
G-H-I
G
H-I
H-I
K-V V L-M-O-P M-O-U-P O-P-U P-U
K L-M-O M-O-U O-U U
N-Ñ-Q-R N-Ñ-R-W
Q R
Ñ W-X
X
Eficiencia: Una vez asignadas todas las tareas creadas las estaciones se procede a calcular la eficiencia, la cual dependerá del número de estaciones obtenidas después de hacer el balanceo.
La eficiencia resulto ser mayor al 80% por lo que se considera que la distribución de las tareas ha sido realizada adecuadamente y las estaciones resultantes se usaran para la distribución de los procesos en la planta. Así, mediante este método se obtuvieron las estaciones o celdas de manufactura basándose en la precedencia de los procesos , de esta manera se ordenan los procesos de manera secuencial, se agrupan los procesos semejantes y se mejoran los tiempos de producción. Así los procesos quedan agrupados de la siguiente manera para establecer las celdas de manufactura.
Estación 1
A
Estación 2
B
C
F
D
G
H
Estación 3
I
S
Estación 51
J
Estación 7
K
L
N
U
M
Ñ
Estación 4
T
V
P
R
W
E
Q
X
Estación 6
O
Quedando las estaciones de la siguiente manera: Estación 1: • •
Suministro de material Corte de tubo
Estación 2: • • • •
Doblado de tubo para cuadro Doblado de tubo para manubrio Prensado Soldadura del cuadro
Estación 3: • • •
Soldadura de las tijeras Roscado Ensamble de llantas
Estación 4: •
Pintura
Estación 5: • • • • • • • •
Ensamble de cuadro – tijeras Ensamble tijeras –manubrio Ensamble asiento – cuadro Ensamble de accesorios Colocar y atornillar frenos Ensamble llantas- bicicleta Ensamble y ajuste de cadena Apretar tornillos y tuercas llantas
Estación 6: • • •
Troquelado Ensamble Catarina cuadro y pedales Conectar frenos-chicote-manubrio
Estación 7: • • • •
Apretar tornillos y tuercas manubrio-tijeras Apretar tornillos y tuercas asiento Control de calidad Empaquetar
PLANEACIÓN SISTEMÁTICA DE DISTRIBUCIÓN. Se requiere distribuir las estaciones de trabajo con las que contara el área de planta de la fábrica, estas estaciones ya fueron determinadas anteriormente, siendo 6 diferentes. Cada una tendrá asignado un área específica tomando considerando cuanto requiere de espacio y con cuanta superficie total se cuenta. El cuadro de puntaje para este proceso es el siguiente:
ESTACIONES Estación 1 Estación 2 Estación 3 Estación 4 Estación 5 Estación 6 Estación 7
Valor
Cercanía
A
Absolutamente Necesario
16
B
Especialmente Necesario
8
C
Importante
4
D
La Cercanía Ordinaria está bien.
2
H
Sin importancia
0
X
Indeseable
-80
Estación 2 B
Estación 3 A A
Estación 4 H X X
Diagrama 2
3
7
5
4
6
1
Código de Reglón
Estación 5 A B A H
Peso Numérico
Estación 6 A C H H A
Estación 7 H H H H A H
Áreas(m2) 1200 300 220 180 400 180 220
El anterior diagrama es el que genera mayor puntaje, no fue necesaria otra iteración ya que las superficies de cada uno de las estaciones permitió que quedarán muy próximas las que eran absolutamente necesarias, y es lógico pensar que son las que generan mayor puntuación, si se mueven de lugar alguno disminuirían la proximidad de los absolutamente necesarios, habría otra configuración pero no tan satisfactoria como éste. El puntaje fue de 112. Por lo que esa es la distribución final de las estaciones. Selección de la maquinaria. Para que se pudiera tomar la decisión de que maquinarias serían las que se usarán en la empresa se tomaron en cuenta varios puntos importantes: • • • • • •
Capacidad de producción requerida. Tiempo de producción establecida. Flexibilidad de las celdas según la cantidad de modelos. Superficie de la planta. Costos Nivel de automatización deseada.
Se cuenta con la información mencionada por las labores de análisis antes realizadas, por lo que ahora se establecerá el nivel de automatización deseada en cada una de las celdas. Una de las principales determinantes para la elección de las maquinas especificas a utilizar es el nivel de automatización para tener claro que se desea obtener de ellas y si estas cumplirán a parti r de esto, los demás puntos a considerar. Después de establecer los niveles de automatización de cada proceso, se menciona la maquinaria seleccionada para cada uno de los procesos y las consideraciones para la correcta satisfacción de las necesidades planteadas. Nivel de automatización de cada proceso: Suministro de material (Bodega) En esta etapa de la producción será un proceso semiautomatizado, ya que se contara con AGV´s para transportar los materiales pesados, así como tener el material en el tiempo en el que se requiera en cada una de las celdas, con esto se trata de optimizar los tiempos, al igual que será por cuestiones de seguridad, ya que se disminuirán los accidentes con el transporte de éste tipo de materiales. Se tendrán también empleados encargados de suministrar ciertos materiales que no requieren tanto esfuerzo, para armar paquetes según la celda para la cual se requiera el material, descargar la materia prima cuando se nos proporcione por el proveedor. Cabe aclarar que la intención es tener un mínimo de almacén de material, esto también fue una cuestión a considerar al momento de decidir a tener AGV´s, porque con estos se tiene la flexibilidad de estar transportando el material justo en el momento que se requiera y de manera constante.
Corte de tubo El corte de tubos es un proceso continuo y repetitivo, ya que las dimensiones han sido establecidas considerando todos los modelos solicitados, por lo que se usará una máquina automática que nos ahorrara tiempo, cuyas características puedan cubrir la necesidad de cortar tubos de diferentes diámetros de tubo, de diferentes longitudes, ser rápida y con un tiempo de vida útil prolongado. A este proceso se proporcionará la materia prima transportada por los AGV´s Doblado y Prensado Se tendrán maquinas CNC pensando en la flexibilidad de la celda, ya que al poder cambiar de programa a las máquinas se puede modificar el ángulo de doblado y la presión usada para prensar los tubos. Para la expansión de la empresa éste es un punto importante. El ahorro del tiempo será el beneficio principal ya que el proceso será continuo, con opción de realizar todos los tipos de doblado y prensado necesarios en los modelos establecidos. Esta actividad es repetitiva por lo que permite poder considerar una máquina CNC como mejor opción. Y éstas pueden ser supervisadas por un solo encargado que estará especializado para esta actividad. La tarea de doblado en ocasiones es difícil según el ángulo deseado para los obreros, por lo que ésta labor podría ser tedioso y absorber demasiado tiempo. Para alcanzar este proceso las piezas que requieran ser dobladas o prensadas serán transportadas mediante bandas y un empleado será el encargado de poner la pieza en la máquina CNC y retirarla de él. Troquelado Esta actividad se realizará mediante máquinas convencionales, se tendrán dos tipos para poder cumplir con los tiempos de operación, ya que se harán dos tipos de catarinas por las velocidades que se necesitan para los modelos antes mencionados. En esta estación se requieren operadores técnicos con la suficiente capacidad y conocimientos para supervisar su funcionamiento, proporcionar y retirar el material, darle mantenimiento, reparar fallos y capacidad de la toma de decisiones. La cantidad de producción será considerada para la decisión de la cantidad de maquinaria a utilizar en este proceso. Soldadura Para esta actividad se requiere acondicionamiento del área donde se realizará el proceso, además de esto existen otras consideraciones que se deben realizar, como que el proceso es repetitivo, donde se requiere precisión, y cuidar la calidad al máximo, es un punto donde existen muchos tiempo muertos, y es una actividad la cual puede causar al operador cansancio afectar a su integridad física, como la vista, por lo que para disminuir los tiempos usados en este proceso se considero prudente utilizar Robots soldadores. Para esto los acondicionamientos que se deben realizar serían una maquina ensambladora de las partes a soldar. Es una inversión que se recuperara a largo plazo, ya que la versatilidad que posee el robot para realizar esa actividad sin interrupciones y de manera continúa se permitirá un enorme ahorro de tiempo, además de disminución de empleados en esta área. La disminución del tiempo de la operación se logra
gracias a que el robot, a diferencia del humano, puede realizar la misma actividad por un largo periodo de tiempo de manera ininterrumpida, además de que se mejora la calidad, ya que no se tiene la variable de la condición en que se encuentre el obrero al momento de realizar su labor. Pintura En este proceso se tendrá especial cuidado por el desperdicio de material que pudiera tenerse, además de que se requiere que se tenga la capacidad de pintar aleatoriamente de diferentes colores durante la misma línea continua de producción, lo que para el ser humano podría resultar un poco difícil y se tendrían tiempos de desperdicio. Se usarán Robot para realizar este punto de la manufactura de las bicicletas las cuales pasarían por este proceso a través de una banda transportadora, para optimizar el tiempo de la tarea, la banda no se detendrá por lo que el robot estaría en movimiento mientras realiza su tarea. La calidad del trabajo final no se verá afectada por el humor o estado de ánimo como pudiera suceder si se realizara manualmente. Ensamble En esta estación no se tendrá automatización alguna, el ensamble se hará manualmente por ser diferentes actividades seguidas las cuales pueden realizar sin problema alguno los manufactureros, además de que se requiere realizar tareas que serían complicadas para los r obots por sus superficies de trabajo y difícil manipular las piezas requeridas para el ensamble del producto. Para optimizar el tiempo de ensamble se tendrán los operarios necesarios para realizar el volumen necesario de producción. El único proceso de ensamble que se tendrá una semiautomatización será el de los neumáticos, donde se proporcionarán las llantas, el rin y los rayos para tener este semiproducto para proporcionárselos a los operarios, este proceso es demasiado tardado para laborarlo manualmente, es por eso que se decidió lo anterior. Control de calidad Para el control de calidad se seleccionarán al azar productos finales manualmente, este personal será capacitado para cumplir de la mejor manera con su función además de contar con los dispositivos necesarios para la detección de errores, se cuidará al máximo la inspección de calidad durante todo el proceso, ya que los operarios serán fomentados para cuidar este detalle tan importante para tener un producto de la mejor calidad la cual distinga a la empresa entre sus clientes como una de clase mundial. Empaquetado Para el empaquetado se utilizará personal operario, ya que esta actividad es relativamente sencilla, no se requiere demasiada especialidad, solo habilidades para agilizar el proceso y realizarlo en el menor tiempo posible, se tendrá el personal suficiente para poder realizar esta actividad en el tiempo necesario para tener todo nuestro volumen de producción.
Maquinaria Dentro de un proceso productivo, uno de los principales problemas a resolver es el propio movimiento de las mercancías, resultando imprescindible tener que trasladar de un lado a otras materias primas y productos semi elaborados. Para el manejo y transporte de materias primas se usaran AGVs (Vehículos guiados automáticamente). Loa AGVs serán usados para transportar las materias primas y producto en proceso hacia la estación siguiente. Durante el proceso de fabricación del producto se considero que sería más eficiente usar AGVS en lugar de un transportador dado que el proceso general no será del todo continuo salvo en algunas estaciones. No exigen demasiada inversión, y descargan enormemente las tareas tediosas y repetitivas de llevar una cosa de un lugar a otro, con la suficiente precisión para solucionar el problema planteado. La elección del tipo de AGV depende de la aplicación y el tipo de material usado, dado que el vehículo será usado en su mayoría para transporte de materia prima como tubos, se eligió un AGV de tipo portador guiado ópticamente: AGV portador
Función: transporte de cargas de hasta 1.500 Kg. Para concatenación de puestos de trabajo, transporte de componentes de montaje, unión de línea de montaje y ensamblaje, etc. Se requerirán 4 para cubrir todas las labores y con los t iempos para tener todo justo a tiempo. Sistema de guiado utilizable
Filo guiado. Banda magnética. Óptico por cámara. Óptico por banda de inoxidable.
Sin embargo, a la hora de hablar de AGV´s también hay que considerar el resto de los elementos que se encuentran detrás del control automático, estos elementos son la inteligencia del AGV. La cual estará dada por diversos módulos como son: la comunicación con todos los elementos de la planta, el agrupamiento de todas las órdenes y comunicaciones y la gestión del tráfico de los vehículos. Mediante estos módulos se podrán optimizar los movimientos de los vehículos y obtener el mayor rendimiento posible. Para poder realizar todo esto se necesitara de un sistema de comunicación de la planta. Esto se lograra mediante la implementación de redes de comunicación industrial. El tipo de red a elegir se describirá más adelante así como el criterio que se uso para esto. Cortadora de tubos
Para el proceso de corte de tubos se necesita una maquina eficiente que pueda cortar los tubos a las medidas propuestas tomando en cuenta el espesor y longitud del tubo, además se toma en cuenta la comunicación con las estaciones siguientes y posteriores. El número de cortes que se realiza por cada bicicleta son 14 sin importar el modelo, y se requieren tener 600 al día, eso significa que se necesitan durante todo el día 8 400 ciclos de corte, habrá 2 turnos de 8 horas por lo que existen 960 minutos para cumplir esos ciclos, por lo que la máquina tendrá como mínimo una velocidad de 8.75 ciclos/minuto, a partir de esto seleccionó la siguiente maquina:
Características:
Velocidad extrema y alta velocidad de corte. Los promedios de corte oscilan entre los 2.5 y 3 segundos para la mayoría de los tamaños. Sistema de carga de atados estándar de 6.5 metros de longitud MB6 (Boundle Loading Magazine). i2® (Interfase Inteligente) Sistema que recomienda automáticamente la velocidad y avance de corte con un mínimo de pasos. Corte para longitudes de hasta 4.5 metros. Capacidad de corte para tubos de hasta 80 mm. Separación automática de la primera y la última pieza. Sistema de avance y corte servocontrolado. Cubiertas de seguridad disminuyen el riesgo y minimizan los niveles de ruido. TR-76 Tube Bundling System.
1 ó 2 Topes para longitud con lector digital opcional. Posibilidad de integrar a los sistemas de Chaflanado de SOCO (DEF-FA/76V2) o rebabado (BDB-70) Celdas Automáticas.
Dobladora de tubos
Para el proceso de Doblado de los tubos que conforman las diferentes partes de la bicicleta se optó por la siguiente maquina debido a las características de la materia prima que utilizaremos y a los grados de los dobleces que se realizara, esta es una maquina CNC, esto ayudará a que la programación de las tareas que se llevaran a cabo sea más sencilla, también se toma en cuenta los tiempos establecidos para dicha tarea. El tiempo de tarea que se necesita cumplir es: 4 ciclos de doblado por cada bicicleta sin importar el modelo por 600 que se requieren al día nos da en total 2 400 ciclos, y contamos con un tiempo de 960 minutos, analizando los puntos anteriores la velocidad de la máquina tendrá que tener como mínimo 2.5 ciclos/minuto, por lo que para la máquina seleccionada no será difícil cumplir.
Serie NCMP combina el alto desempeño de una dobladora CNC con el costo de una NC, ofreciendo 8 rotaciones de tubo preestablecidas y 8 paros a lo largo. Fáciles de operar con dobleces de precisión en materiales como el acero, acero inoxidable, aluminio y cobre. Características:
Control NC de 15" con Touch Screen. Programación de hasta 8 dobleces diferentes. 8 rotaciones de tubo diferentes preseleccionadas a través de un sistema CAM para trabajar en varios planos. 8 paros a lo largo. Capacidad de almacenamiento de 370 trabajos diferentes. Mordazas hidráulicas con asistencia de presión en el dado.
Alta precisión de doblez +/- 0.15°. Diagnóstico y mensajes de error en pantalla. Extracción automática de mandril.
Especificaciones: Modelo :SB-80NCMP Max. Capacidad tubo acero suave ( mm ): Ø88.9 X 2.3t Max. Capacidad tubo acero inoxidable ( mm ): Ø76.2 X 2.2 t Max. Capacidad tubo acero cuadrado ( mm ): 75 X 45 X 3.2t Largo máximo de tubo con mandril ( mm ): 2850 Radio máximo de doblez ( mm ) : 250 Ángulo máximo de doblez : 185° Número de dobleces por tubo : 8 dobleces Max. Recorrido manual de doblez ( mm ) : 2050 Dimensiones generales (mm) (largo x ancho, H alto) : 5700x1080 H 1400 Peso ( kg ) :3500
Troquelado
Para la parte del troquelado se usan maquinas convencionales operadas manualmente. La velocidad necesaria para la producción será dada en su mayor parte por la agilidad del operario. Para optimizar el tiempo de este proceso se adquirirán 4 maquinas, una para cada tipo de catarina, por lo la velocidad mínima para cada una será de 0.625 ciclos/minuto. La velocidad estimada es fácil de cumplir para cualquier operario casi sin importar su destreza, aunque se pondrá a los empleados más aptos para cumplir de la mejor manera con los tiempos de producción y así hacer cumplir con las filosofías con las que se cimienta la empresa. Características: La línea MEISTER cubre una importante necesidad en la industria de lámina, la robustez de estas máquinas, así como la exactitud de sus cortes y dobleces, logran una gran productividad de éste tipo de máquina. Las prensas troqueladoras serie JE21 con clutch de aire son usadas para aplicar troquelados a las láminas que lo requieran.
Modelo: je21-125. Presión de cierre (ton): 125. Carrera bajo fuerza nominal (mm): 6 Viaje del carro (mm): 140 Número de golpes por minuto : 100 Altura máxima del carro (mm): 320 Ajuste de altura del carro (mm): 100 Distancia del centro del carro a columna(mm): 380 Dimensiones de la mesa (ancho x largo) (mm): 720 x 1,200 Dimensiones del agujero del carro(mm): 320 x 250 Tamaño del agujero manejable (diámetro x profundidad) (mm): ø 60 x 80 Distancia entre columnas (mm): 580 Motor(hp): 15
Dimensiones del contorno(largo x ancho x alto) (mm): 2,200 x 1,850 3,050 Peso neto / bruto (kg): 11,000 / 12,500
Filosofías Con el fin de garantizar una producción rápida y eficiente se implementara tanto en la producción como en la administración el concepto de just in time. El cual esta implícito en todo lo que es manufactura esbelta. El concepto just in time nos dice que las cosas se harán justo a tiempo reduciendo tiempos de producción y haciendo las cosas de manera exacta y precisa se reducen los costos en su mayoría producidos por almacén y stocks innecesarios. Implementación
Para disminuir inventarios, se recurrió al uso de equipos AGV en el área de almacén para el manejo de materias primas, de esta manera el material que es recibido es directamente enviado a la estación correspondiente para iniciar el proceso de producción. Así mismo, se usaran transportadores para trasladar el producto en proceso procurando de esta manera la formación de lotes entre procesos. En cuanto a producción se minimizaran los tiempos de producción mediante el uso de maquinaria de tipo automático en los procesos simples y repetitivos (por ejemplo en el corte de tubo) y control numérico para los procesos de maquinado. Sin embargo no solo bastara con acelerar la producción mediante el uso de maquinaria automatizada si no que habrá que mantener un sistema de comunicación entre todos y cada uno de los procesos de producción, manteniendo así coordinada toda la producción con el fin de evitar cuellos de botella y tiempos muertos. Esto último se lograra mediante la implementación de un sistema de redes el cual se describirá más adelante. De esta manera la empresa garantizara su producción justo cuando se requiera y en la cantidad deseada evitando así lotes de producto final. Sin embargo además de garantizar la producción justo cuando se requiera se tendrá que mantener una alta calidad en el producto final. Esto se lograra mediante el uso de normas estandarizadas, control de calidad y mantenimiento oportuno de cada máquina existente en la planta. Para la seguridad y
mantenimiento en planta, se emplearan señalizaciones que indiquen el estado de cada proceso y máquina para así poder detectar fácilmente cualquier problema oportunamente. Cabe mencionar que además de las señalizaciones de producción también habrá señalizaciones en toda la planta en cuanto a seguridad para recordar a los obreros normas básicas de seguridad así como instrucciones ante cualquier percance. Con el fin de mantener siempre calidad y seguridad en la planta se procurara un ambiente ordenado y disciplinado en cada nivel de la empresa desde el nivel administrativo hasta el nivel laboral esto con el fin de generar conductas por parte de todos y cada uno de los individuos que conforman esta empresa, que repercutan directamente en el aumento de la productividad de la misma. Esto se lograra adoptando como parte de la política de la empresa los principios japoneses conocidos”como 5S”: 1- Seiri (organización) 2- Siton (orden) 3- Seiso (limpieza) 4- Seiketsu (esmero) 5- Shukan (rigor) Comunicación para la empresa. El tipo de comunicación que se usará será un bus de campo basado en industrial Ethernet, para ello seleccionamos el estándar para automatización y comunicación “PROFINET”, debido a que por medio de la base Ethernet se pueden interconectar dispositivos desde el nivel de campo al de gestión, combinando así el rendimiento industrial con la uniformidad, continuidad y transparencia de la comunicación de la empresa. Profinet brinda: tecnología apta para la industria, capacidad de funcionamiento en tiempo real, integración de dispositivos de campo descentralizados y diagnóstico simple de redes, protección contra acceso no autorizado, ingeniería eficiente y no propietaria y alto grado de disponibilidad de la planta y de la maquinaria: Profinet el estándar de industrial Ethernet abierto e independiente del fabricante, satisface todas estas necesidades. Se logrará un nivel de integración nunca antes visto en las comunicaciones, y disfrutar así de un ahorro de costes significativo en la puesta en marcha, mantenimiento, diagnóstico, funcionamiento y gestión de repuestos que necesitaríamos para la fabricación de las bicicletas. Incluso si se tuviera otros buses de campo o profibus podríamos interconectarlos por medio de Profinet como podemos ver en el siguiente esquema:
Producción:
Para una empresa automatizada de producción de bicicletas es necesario que las máquinas y los procesos que conciernen a sus respectivas máquinas, por lo que se requiere de una red que también permita intercambiar datos entre diferentes procesos y máquinas lo que hace muy conveniente recurrir a un medio de comunicación como lo es el protocolo TCP/IP. Ello capacita a los ordenadores, sistemas de control y máquinas para intercambiar, interna y externamente, información dentro de la empresa a nivel de producción, es una herramienta muy poderosa para coordinar los procesos de cada pieza. En la empresa se usará la tecnología Ethernet Industrial, enfocada hacia las fábricas, producción, procesamiento y control, especialmente diseñada para el entorno industrial. Ofrece comunicación en tiempo real y, de este modo, garantiza que cada dispositivo conectado a red pueda recibir y enviar datos en cualquier momento.
Control:
En la empresa se requiere de gran velocidad en los procesos, es por ello que se hace uso de máquinas de alto rendimiento y que cumplan suficientemente nuestras necesidades para la producción de cada una de las piezas del producto final, mas sin embargo una falta de control en los procesos podría provocar una gran de pérdida de costos, es por eso que el uso de éstos estándares ayudarán a la empresa para el control de procesos. Lo que quiere decir que se necesita de gran velocidad en los movimientos, y al mismo tiempo sincronización precisa de los dispositivos E/S, por lo que en éste caso se hace uso PROFINET IRT, basado en una programación del sistema de comunicación que incluye una sincronización precisa de ciclos y dominios de tiempo separados para procesos con y sin requerimientos de tiempo real. Lo anterior nos permite conectar cualquier dispositivo a la red sin tener que bloquear la comunicación en la red.
Imagen del interfase Anybus-S Profinet-IRT dotado de conectores de fibra óptica.
Administración:
Para la parte administrativa es necesario hacer uso de redes inalámbricas pues en ésta área abundan las computadoras y la información es extraída a partir de éstas mismas recurriendo al protocolo TCP/IP. Incluso con el sistema Profinet se podrá tener acceso remoto sencillo a la planta, un acceso transparente en los que podemos visualizar el mantenimiento, diagnóstico y parametrización, las puestas en marcha, cambios en el programa, todo esto nos da tiempos de parada menores y aumento de la eficiencia en el mantenimiento. Lo que implica que gracias a esta comunicación a nivel administrativo se podrán tomar mejores decisiones y optimizar los procesos mejorando la t oma de decisiones.
Ingeniería concurrente La aplicación de la ingeniería concurrente ayudara a la correcta intercomunicación de todos los departamentos que integran el proceso de producción de las bicicletas dando lugar a un correcto funcionamiento de los procesos:
Marketing: Para la parte de Marketing se contara una base de datos que se alimentara con datos introducidos por lo clientes a través de un sitio Web. Dichos datos consistirán en preferencias de los clientes con respecto a las dimensiones de las bicicletas, su color, el número de velocidades con las que cuenta, su disponibilidad, su precio. A través del sistema experto se podrían modelar consultas de atributos múltiples con el fin de conocer detalles relevantes del mercado interesado. Las consultas podrían acotar el mercado por edad, sexo, dirección o ingresos con el fin de tener estadísticas que nos dijeran donde vive la gran mayoría de compradores de bicicletas con el fin de especular sobre nuevos posibles clientes. En el sentido de captar las preferencias del cliente se han desarrollado metodologías que permiten conocer los deseos de los consumidores y transformar estos deseos, expresados en su lenguaje en un conjunto de especificaciones técnicas destinadas a satisfacerles. El QFD (Quality Function Development), es una metodología que en forma matricial permite recoger el QUÉ piden los clientes, el CÓMO vamos a responder a estas demandas y en CUÁNTO se va a satisfacer. Esta metodología aplicada en cascada a los distintos lenguajes de las distintas áreas de la empresa, permite conocer como interacciona entre sí y determinar posibles carencias o duplicidades en nuestro producto como en su valoración por los clientes.
Marketing colaborará en el desarrollo del producto a través del uso de métodos convencionales tales como estudios de mercado y reuniendo información de la competencia, nuevas patentes y los requerimientos del cliente. Diseño: Para la parte de Diseño la primera fase es la elaboración de dibujos y planos en 3 dimensiones esta se lleva a cabo con un software CAD/CAE, en donde se modeliza como sólido.
Basándose en estos diseños se crean planos detallados de dos dimensiones para luego ser analizados y corregidos por otras personas como el cliente, el responsable de fabricación o el responsable de montaje. Además con ayuda de estas correcciones se podrá buscar un punto de balance entre lo que el cliente quiere y lo que más le conviene a la empresa para así obtener un diseño final. En esta parte se toman las decisiones acerca del material, la geometría de partes, las tolerancias, el acabado de superficies, el agrupamiento de partes y las técnicas de ensamble limitan la cantidad de procesos de manufactura que pueden usarse para hacer una parte determinada. Aquí se definirá y proyectara las prioridades y las relaciones funcionales del producto de modo que formen un todo, también es capaz de buscar oportunidades comerciales para nuevos productos. Producción: En esta parte se utiliza el diseño en 3 dimensiones y se hacen diferentes pruebas con un software CAD/CAM/CAE y adicionalmente un CAPP para crear un plan para la manufactura física de la pieza previamente diseñada además se determina la maquinaria a utilizar la secuencia de operaciones, las herramientas necesarias, las velocidades de corte y avances y todos los datos necesarios.
Seguido a esto se realizara un prototipado rápido para ver como físicamente quedara el producto, para este prototipado se utilizara madera y un polímero especial. Para aumentar la productividad en los talleres la se utilizaran técnicas de simulación de procesos, de programación de máquinas automáticas de fabricación flexible, de robotización, de automatización de la manutención y transporte, de reducción de tiempos muertos y de preparación, sin olvidar la gestión de la producción, y ahorro de recursos materiales, energía, mano de obra, espacio, etc. Ventas: La venta se realiza sobre pedido es parte importante del desarrollo del producto, este departamento recibe la mayor retroalimentación por parte del cliente, ya sea cliente directo, indirecto o potencial. Ellos son el enlace entre el diseño y producción con el cliente, ya sea que reciban información en el momento de la venta o en el momento del servicio del producto. Compras a través de estudios deductivos realizará el análisis de los diferentes materiales posibles a utilizar para ver su viabilidad de acuerdo a las exigencias del diseño, del proceso productivo y requerimientos del cliente. Mantenimiento: El mantenimiento de nuestros productos es sencillo, el cual es un punto a favor del cliente pues no necesita de herramientas especiales ni maquinaria para su mantenimiento, se pueden usar refacciones y donde se requiera se le agrega lubricante. Mejora continua: El departamento de diseño junto con producción utilizarán tanto la información proporcionada por marketing y compras para determinar la factibilidad de generar un nuevo producto o modificar el ya existente. El departamento de calidad se basa en el producto terminado para medir la calidad y rendimiento, teniendo como marco de referencia las necesidades y expectativas del cliente. Finalmente, se pueden integrar todas las áreas y la información reunida por cada una de ellas, ya sea del método inductivo, deductivo o por métodos convencionales realizar juntas semanales con el fin de discutir estos aspectos. En este caso, se sugiere que sea por grupos nominales, ya que no se tratan temas delicados o técnicos, sino información que debe manejarse de manera abierta para hacer más eficiente el funcionamiento de la empresa y para la mejora continua de los procesos.
Esquema Final de Distribución de Planta.
