La manipulació manual de materials és cansada i lenta: com poden millorar les plantes de fabricació a un cost baix?

Als tallers de fabricació, molts problemes d'eficiència no provenen de l'equipament de processament en si mateix. Sovint apareixen en una àrea fàcilment descuidada: el flux de materials.

Les peces es desplacen des de l'emmagatzematge fins als llocs de treball, des del muntatge fins a la inspecció i, finalment, des de la inspecció fins a l'enviament. Pot semblar una qüestió senzilla de traslladar objectes d'un lloc a un altre, però quan la freqüència és elevada, la distància llarga i la càrrega pesada, la manipulació de materials es converteix en un obstacle ocult al ritme de producció.

La manipulació manual no només ocupa el temps dels empleats, sinó que també interromp la feina que ja estan fent. Això és especialment cert en el cas de palets pesats, caixes de materials i peces semiacabades. Quan aquestes tasques depenen de carrets manuals, de transport manual i d’esperes prolongades, és probable que es produeixin tres problemes:

En primer lloc, el ritme de producció es torna inestable.

L’arribada de materials sovint depèn de la programació del personal i de la rapidesa amb què el lloc respon.

En segon lloc, la càrrega de treball dels empleats augmenta.
La manipulació repetida, la caminata de llarga distància, l’inclinació, l’aixecament i el col·locament de materials augmenten la fatiga i poden afectar també la seguretat al lloc de treball.

En tercer lloc, la gestió al lloc esdevé menys transparent.
On es troben els materials, si el procés de fabricació s’ha completat i si poden passar al procés següent són preguntes que requereixen registres clars. Sense un seguiment sistemàtic, és fàcil que es produeixin esperes, acumulacions i confirmacions repetides.

Per tant, optimitzar el flux de materials no consisteix simplement a substituir persones per equipament. Es tracta de transformar el procés de producció des d'una situació en què 'les persones busquen els materials i els materials esperen les persones' cap a una altra en què 'els materials es desplacen segons un ritme determinat i l'equipament connecta proactivament els processos.'

1. L’automatització de baix cost no significa automàtica de baix nivell

Quan moltes empreses senten la paraula automàtica, la seva primera reacció és una inversió elevada, uns cicles d’implementació llargs i una reforma difícil.

En la producció real, tanmateix, no tots els processos requereixen una transformació completa complexa i cara. La transferència de materials, l’acoblament als llocs de treball, la temporització de les caixes de materials i la circulació de productes semielaborats són especialment adequats per a una aproximació d’automatització de baix cost.

El nucli de l’automatització de baix cost no és fer el sistema tan complicat com sigui possible. En canvi, els problemes que es poden resoldre amb estructures mecàniques s’han de resoldre amb estructures mecàniques, mentre que els problemes que cal coordinar mitjançant un sistema de control s’han de gestionar amb sensors, programari i sistemes d’assignació.

Per exemple, en el transport i l’emmagatzematge temporal de caixes de materials, es poden utilitzar rails rodants, estructures inclinades, mecanismes de posicionament i estacions de treball modulars per permetre que els materials es desplacin parcialment per gravetat. Això redueix la necessitat d’accionadors complexos com motors i cilindres, i també disminueix la dificultat de manteniment posterior.

Tanmateix, l’automatització de baix cost no significa prescindir completament dels sistemes elèctrics. Quan el sistema ha de determinar si una estació de treball està totalment plena, si els materials han complert el període d’emmagatzematge requerit o si un AGV/AMR pot accedir al punt d’acoblament, calen sensors i sistemes digitals.
Una solució realment eficient sovint és una combinació d’estructures mecàniques, transport per gravetat, robots mòbils i sistemes d’informació.

2. Des de la manipulació manual fins al flux automàtic: la clau és connectar les estacions de treball

En les fàbriques tradicionals, els materials normalment es desplacen en etapes separades.

L’emmagatzematge és gestionat per un grup de persones, el muntatge per un altre, la inspecció per un altre i l’enviament per una àrea diferent. Cada procés pot funcionar correctament per separat, però la connexió entre processos sovint encara depèn de la manipulació manual.

El resultat és que cada estació de treball pot semblar raonablement eficient, però tot el procés encara no funciona de forma fluida.

El valor del flux automatitzat de materials resideix en connectar aquests punts aïllats.

Una solució completa de flux de materials normalment inclou diverses parts:

Un emmagatzematge per a l’emmagatzematge i la reserva de materials.
Estacions de treball automatitzades per a la distribució de materials, l’emmagatzematge temporal i la devolució.
Rails de rodolament o estructures de transport per al moviment de caixes de material i paletes amb baixa resistència.
AMR o AGV per al transport automàtic entre àrees diferents.
Sensors i sistemes de gestió per a identificar l'estat de les estacions de treball, assignar tasques de transport i enregistrar la informació del material.

D’aquesta manera, el material ja no depèn que algú el mogui temporalment a mà. En canvi, entra automàticament al següent procés segons el flux de treball dissenyat.

Per exemple, un robot mòbil pot agafar el material de l’emmagatzematge i portar-lo a l’estació de muntatge. Un cop finalitzat el muntatge, el transportista es desplaça al següent procés. Després de la inspecció o de la cura, torna a l’emmagatzematge o entra a la zona d’embarcament.
Durant aquest procés, els empleats ja no dediquen grans quantitats de temps a la manipulació de materials. Poden centrar-se en tasques com el muntatge, la inspecció, la depuració i altres activitats que realment creen valor.

3. Els perfils d’alumini modulars són una base important per a l’automatització de baix cost

En aquest tipus de solució per al flux de materials, les estructures de perfils d'alumini sovint juguen un paper molt important.

La raó és senzilla: l'automatització de baix cost no és un projecte fix i únic. Cal ajustar-la contínuament segons el lloc de producció real.

Avui, l'alçada de la posta de treball pot ser de 750 mm. Demà, si es fa servir una caixa de material diferent, pot ser necessari ajustar l'estructura guia.
Actualment, l’alimentació pot fer-se manualment. Més endavant, si s’afegeix l’acoblament d’AMR, cal reservar espai per al posicionament i per a la guia d’entrada.
Si el ritme de producció actual no és elevat, pot ser suficient una amortització senzilla. Quan augmenti la capacitat més endavant, pot fer falta afegir més corrioles, mecanismes d’aturada i estructures de protecció.

Si tot es construeix amb estructures soldades d’acer, les modificacions posteriors seran costoses.
Els perfils d'alumini industrials, però, ofereixen avantatges clars: estructura lleugera, alta resistència, muntatge ràpid i fàcil ajustament. També es poden utilitzar amb suports d'angle, connectors, rodes, panells de porta, proteccions, guies per rodets i altres accessoris per muntar ràpidament estacions de treball, prestatgeries per materials, carros, prestatgeries tampó i estructures de maquinari d'automatització.

Per a un sistema de flux de materials, els perfils d'alumini no només serveixen per construir una estructura. Formen part de tota la interfície d'automatització.

Han de suportar el pes de les mercaderies i, al mateix temps, garantir la precisió de l'acoblament.
Han d'adaptar-se a la disposició de l'espai i, al mateix temps, ser fàcils de mantenir posteriorment.
Han de funcionar conjuntament amb estructures mecàniques i, al mateix temps, reservar espais per a sensors, dispositius de limitació, topalls, panells de porta, proteccions i altres funcions.

Per tant, fins i tot una prestatgeria per materials o una estació de treball aparentment senzilla posa a prova la comprensió global del disseny estructural, del ritme de l'espai i dels escenaris d'aplicació.

4. La millora real de l’eficiència prové de menys esperes, menys manipulacions i menys interrupcions

Quan moltes empreses implementen l’automatització, tendeixen a centrar-se només en l’equipament en si: si el carretó circula prou de pressa, si el braç robòtic és massa car o si la cinta transportadora és prou llarga.

En la producció real, tanmateix, el que importa més és si el procés és continu.

Una bona solució de flux de materials hauria d’aconseguir el següent:

Els materials no s’acumulen.
Les estacions de treball no queden buides esperant.
Els treballadors no han de deixar repetidament el seu lloc de treball per traslladar materials.
El sistema coneix l’estat actual de cada transportista.
L’equipament pot acoblar-se de forma estable amb altres equips, en lloc de dependre d’un ajust manual cada cop.

Un cop resolts aquests problemes, els canvis al lloc de producció es fan molt evidents:

Els empleats consumixen menys energia física i treballen de manera més constant.
El flux de materials esdevé més clar i la gestió in situ esdevé més fàcil.
El ritme de producció esdevé més controlable i el temps d’espera es redueix.
L’expansió futura esdevé més fàcil, sense necessitat de reconstruir-ho tot des de zero cada cop.

Aquesta és també la part més valuosa de l’automatització de baix cost. No té com a objectiu construir un taller sense operaris d’alt nivell en un sol pas. En canvi, comença pels processos que causen més dolor, que es produeixen amb més freqüència i que generen més desperdici.

Comenceu amb un sol estant de materials, una sola estació de treball, un sol tram de cinta transportadora o una sola ruta de manipulació.
Un cop el flux de materials esdevé fluid, l’eficiència del lloc de producció es desbloqueja progressivament.

5. Les millores de fabricació no han de començar necessàriament amb projectes de gran abast

Per a moltes empreses petites i mitjanes de fabricació, el camí més pràctic cap a l’automatització no és fer-ho tot d’una, sinó procedir per etapes.

Pas 1: Identifiqueu les rutes de manipulació més freqüents al lloc.
Quins materials cal transferir cada dia? Quines estacions de treball solen esperar materials? Quins processos consumeixen més mà d'obra?

Pas 2: Determineu quines accions es poden substituir per estructures mecàniques.
Per exemple, l’emmagatzematge temporal, el lliscament, la guia, el posicionament i l’emmagatzematge temporal sovint es poden aconseguir mitjançant rails de rodets, estacions de treball amb perfils d’alumini i mecanismes senzills.

Pas 3: A continuació, valorau si calen robots mòbils o sistemes de transport.
Si la manipulació entre àrees és freqüent, la distància és llarga i el ritme és relativament estable, es poden introduir AMR, AGV o línies de cinta transportadora per fer la connexió.

Pas 4: Reserveu espai per a futures ampliacions.
L’alçada de les estacions de treball, la mida de les caixes de materials, les posicions de muntatge dels sensors, les estructures de portes de protecció i els passadissos de manteniment s’han de tenir en compte anticipadament per evitar modificacions repetides posteriorment.

L'automatització no consisteix a substituir una persona concreta. Es tracta de fer que les operacions in situ siguin més estables, alliberar els empleats de les tasques repetitives de manipulació i fer que el ritme de producció sigui més clar.

Conclusió

A les fàbriques, la millora de l'eficiència sovint no prové d'una peça d'equipament cara, sinó de la reorganització dels detalls del procés.

Com arriben els materials, com es desplacen, on s'aturen, quan entren al següent procés, qui determina el seu estat i com es connecten els equips amb altres equips: aquestes preguntes aparentment senzilles determinen si el lloc de producció és realment eficient.

El valor de l'automatització de baix cost és fer que el flux de materials sigui més fluid d'una manera més flexible, ajustable i orientada al lloc.

Per a les estructures d’equipaments d’automatització, les línies de transport, els bastidors de materials per a estacions de treball, les estructures de rails rodants i les aplicacions de perfils d’alumini industrial, l’enfocament futur no consisteix només a construir l’estructura, sinó també a fer que l’estructura participi realment en el ritme de producció i es converteixi en una part del lloc de fabricació intel·ligent.