País de la automatización:Reduzca las configuraciones y el trabajo de estrés repetitivo en la fabricación

¿Está buscando nuevas formas de mejorar la producción de su taller? La automatización puede ser un multiplicador de fuerzas. También podría liberar el tiempo de sus maquinistas más experimentados y ambiciosos para la tutoría, el aprendizaje de nuevos sistemas y la mejora de las habilidades de programación de máquinas. Y podría ayudar a reducir las primas de seguros.

El caso de uso para automatizar muchas funciones en un taller es muy diferente al de una gran planta automotriz u otra instalación de fabricación de alto volumen. Pero la automatización puede devuelve resultados positivos y productivos que ayudan a simplificar las tareas repetitivas y que consumen mucho tiempo para tiendas de todos los tamaños.

¿Cuáles son las aplicaciones correctas de robots y cobots? ¿Qué tecnologías pueden acercar los controles de calidad al proceso? ¿Dónde deberían concentrarse los propietarios de tiendas y los gerentes de operaciones de fabricación?

Exploramos algunas de las formas en que los fabricantes están teniendo éxito con la automatización en la actualidad, y lo que necesita saber al planificar el cambio.

La automatización en la fabricación devuelve tiempo a los trabajadores y ayuda a los talleres a mantenerse competitivos

La escasez de talento en la fabricación es real. La demanda de capacidad de fabricación actual es mayor que la oferta de mano de obra y se espera que aumente. Un estudio de Deloitte and Manufacturing Institute de 2018 encuentra que la brecha de habilidades puede dejar aproximadamente 2,4 millones de puestos vacantes hasta 2028 con un impacto económico potencial de $2,5 billones.

"No está mejorando", explica John Hicks, propietario de Kilgore Manufacturing, sobre el delta de habilidades que su empresa ha visto en un artículo.

Los talleres de trabajo pueden tener dificultades para competir con los talleres de máquinas más grandes por talentos más experimentados y costosos. Pero la automatización, en teoría, puede reducir el impacto de la escasez de habilidades al reducir las tareas manuales más rutinarias y aumentar la relación máquina-persona siempre que sea posible.

Un robot a menudo puede atender varias máquinas. En algunos casos, un solo operador puede atender varios robots, y cada robot puede manejar varias máquinas a la vez.

“Eso libera a los operadores para realizar operaciones secundarias, como desbarbar piezas, ensamblar o dedicar más tiempo a los controles de calidad”, explica Steve Alexander, vicepresidente de operaciones de Acieta, un integrador de automatización, en el artículo para pymes “¿Automatización de talleres de trabajo? ¡Apuesta!”

Video:Vea cómo Augustine Die &Mold está utilizando la automatización para mejorar sus procesos y ayudar a administrar un delta de habilidades.

El principal caso de uso para la automatización en talleres de trabajo:Cambios

No existe una varita mágica para automatizarse. También hay habilidades diferentes y nuevas en la gestión de sistemas de automatización, incluidos diferentes software, sensores y seguridad. A menudo, el uso más eficaz de la automatización se centra en las actividades de configuración y cambio antes y después de la pieza.

“La automatización más adecuada para las necesidades del taller no solo enfatizará configuraciones rápidas y fáciles y reducirá los tiempos de cambio de trabajo a 15 minutos o menos, sino que también se adaptará para usar de un tipo de máquina a la siguiente, especialmente para tareas de cambio. ”, escribe Chris Felix, editor en jefe de Production Machining, en el artículo “Job Shop Automation:Fast, Simple and Agile”.

Los maquinistas experimentados pueden apreciar dedicar menos tiempo a los cambios y la carga de espacios en blanco, y más tiempo centrado en completar trabajos grandes y resolver problemas de fabricación de precisión.

En 2018, Hicks of Kilgore Manufacturing usó una celda de fabricación automatizada que funcionaba ocho horas al día sin supervisión y ayudó a enviar 3500 unidades de una pieza de brida cada semana, pero solo para una pieza. Para ayudar a ser más automatizados y liberar tiempo para maquinistas más experimentados, Hicks agregó una máquina asistente de carga.

El sistema de carga conecta un brazo robótico a una mesa giratoria para organizar las piezas de trabajo dentro de una única unidad de carga de trabajo que se puede colocar al lado y reubicarse en cualquier torno o fresadora CNC.

Hicks describe cómo el aumento de la automatización ha tenido un impacto que incluye:

• Obtener más trabajo de la base de clientes existente de Kilgore.
• Ahorro de espacio importante en un taller reducido.
• Ver un aumento en la calidad de las piezas porque los maquinistas tenían más tiempo para dedicarlo a los controles de calidad.

La capacidad de ganar más negocios a partir de ofertas competitivas rechazadas por una programación de máquinas más predecible.

Cómo abordar la automatización en la fabricación:el volumen de piezas importa

¿Funcionará la automatización en un entorno en el que el volumen de las piezas varía enormemente? Puede, afirma Ed Sinkora de SME.

Imagine un escenario de entorno de fabricación de piezas de volumen medio donde los cambios ocurren varias veces a la semana. "Con una planificación adecuada, se podría cambiar una celda en el turno con personal, lo que permitiría una buena cantidad de producción desatendida en el siguiente turno", explica John Lucier, gerente de automatización de Methods Machine Tools, en un artículo de SME.

SME dice que la velocidad requerida del robot dependería “del tiempo del ciclo de mecanizado de las piezas producidas. Cuanto más corto sea el tiempo del ciclo, más rápido debe ser el robot y menos probable es que un robot pueda soportar varias máquinas”.

Pero las tiendas con volúmenes más bajos también pueden ser buenas candidatas para la automatización, explica Lucier.

“La consideración más importante es reducir el tiempo de cambio o incluso eliminar por completo el tiempo de configuración. La gente se queda atrapada en el tiempo del ciclo y el tiempo de carga/descarga, pero si sus volúmenes son tan bajos que la mitad de su tiempo se dedica a cambiar, entonces atacar el tiempo de cambio, incluso a expensas del tiempo del ciclo, puede tener sentido”, dice Lucier. .

La configuración se puede eliminar esencialmente mediante la automatización. Los robots se pueden programar para cambiar tanto su propio herramental al final del brazo como la sujeción del trabajo en la máquina o cargar paletas desde un carrusel “independientemente de la pieza que se esté produciendo, lo que elimina la necesidad de cambiar el herramental del robot o programar diferentes movimientos de carga/descarga. para diferentes partes.”

También hay una gran cantidad de otras áreas importantes de herramientas, sujeción y estabilidad de piezas para evaluar, que incluyen sujeción de piezas, calibres, tiempos de ciclo, herramientas de extremo de brazo, procesos desatendidos y mecanizado sin iluminación.

Automatización y sujeción de piezas

“Si la pieza de trabajo requiere posicionamiento en el mandril o accesorio o necesita alinearse en la operación secundaria según las características creadas en la primera operación, es posible que se requieran sistemas de visión o sondas táctiles para completar la tarea”, escribe Felix. "Las soluciones de sujeción también deben diseñarse para permitir un espacio libre adecuado entre las herramientas del extremo del brazo y las abrazaderas al cargar y descargar".

Automatización y medición

“Si un proceso no automatizado requiere que el operador mida la pieza de trabajo durante o después del mecanizado, se debe considerar la automatización del proceso de medición”, explica Felix. "Hay disponibles varias opciones en el proceso o posteriores al proceso, que incluyen sondas de contacto, calibración periódica de artefactos o incluso el uso de un calibre posterior al proceso o una máquina de medición de coordenadas".

Automatización y tiempos de ciclo

Al considerar la automatización de un proceso, "los tiempos de ciclo determinarán la capacidad/tamaño de las mesas de espera y los transportadores de entrada/salida para las piezas de trabajo terminadas", escribe Felix.

Los tiempos de ciclo deben secuenciarse en la coordinación de tareas "requeridas del robot/automatización, como cargar en medidores, coordinar máquinas de medición, estaciones de lavado o estaciones de rotación" o en la gestión de tarimas.

Uso de la automatización para mejorar la seguridad en el lugar de trabajo y la salud de los trabajadores

La salud de los trabajadores y la seguridad en el taller no son las principales razones por las que los fabricantes invierten en automatización, pero se benefician. El síndrome del túnel carpiano no es raro en los trabajos de fabricación.

“Algo tan simple como cargar una pieza en un mandril de torno puede convertirse rápidamente en una lesión por estrés repetitivo para un operador cuando ese proceso se repite cientos de veces al día. Entre el tiempo perdido y las reclamaciones, estas lesiones cuestan a las empresas miles de millones de dólares cada año”, explica Alexander.

Hay algunas áreas en el trabajo de fabricación donde la automatización ha mejorado o eliminado el trabajo peligroso y ayudó a reducir los entornos inseguros. Uno es en levantar y mover objetos pesados. El otro está en exposición cercana a productos químicos, partículas y temperaturas extremas, explica Jim Vinoski, líder senior de fabricación y ex supervisor de planta e ingeniero de sistemas en Seagrams y General Mills, en un artículo para Forbes.

“Las lesiones de espalda son una de las más comunes en el trabajo de manufactura, y este tipo de actividades son un contribuyente clave. Las soluciones automatizadas incluyen sistemas robóticos de recoger y colocar, paletizadores automatizados, sistemas de elevación por vacío y similares”, escribe Vinoski.

"Hoy en día es inusual que los trabajadores levanten más de 50 libras, y para el levantamiento repetitivo, incluso esa cantidad se está volviendo cada vez más rara".

¿Hasta qué nivel se ha automatizado su tienda? Hable de ello en el foro de metalurgia .

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