A manipulación manual de materiais é cansada e lenta: como poden as fábricas mellorar a un custo baixo?

Nas oficinas de fabricación, moitos problemas de eficiencia non proceden dos propios equipos de procesamento. Aparecen con frecuencia nunha zona facilmente pasada por alto: o fluxo de materiais.

As pezas móvense desde o almacén ata as estacións de traballo, desde a montaxe ata a inspección e, logo, desde a inspección ata o envío. Pode parecer un simple asunto de mover obxectos dun lugar a outro, pero cando a frecuencia é alta, a distancia é longa e a carga é pesada, a manipulación de materiais convértese nun obstáculo oculto no ritmo de produción.

A manipulación manual non só ocupa o tempo dos empregados, senón que tamén interrompe o traballo que xa están a facer. Isto é especialmente certo no caso de palets pesados, caixas de material e pezas semiacabadas. Cando estas tarefas dependen de carros manuais, transporte manual e esperas prolongadas, é probable que ocorran tres problemas:

En primeiro lugar, o ritmo de produción vólvese inestable.

A chegada dos materiais depende moitas veces da programación do persoal e da rapidez coa que o lugar responde.

En segundo lugar, a carga de traballo dos empregados aumenta.
A manipulación repetida, a camiñata a longa distancia, a flexión, o levantamento e o colocado de materiais aumentan todos a fatiga e poden afectar tamén a seguridade no lugar.

En terceiro lugar, a xestión no lugar vólvese menos transparente.
Onde están os materiais, se o procesamento rematou e se poden pasar ao seguinte proceso son todas preguntas que requiren rexistros claros. Sen un seguimento sistemático, poden ocorrer facilmente esperas, acumulacións e confirmacións repetidas.

Por tanto, optimizar o fluxo de materiais non se trata simplemente de substituír persoas por equipos. Trátase de cambiar o proceso produtivo de 'persoas buscando materiais e materiais agardando ás persoas' a 'materiais que se moven segundo un ritmo e equipos que conectan os procesos de forma proactiva.'

1. A automatización de baixo custo non significa automatización de baixo nivel

Cando moitas empresas escoitan a palabra automatización, a súa primeira reacción é unha alta inversión, ciclos de implantación longos e reformas difíciles.

Na produción real, non todos os procesos requiren unha transformación completa complexa e cara. A transferencia de materiais, a conexión de postos de traballo, o amortiguamento de caixas de materiais e a circulación de produtos semiterminados son especialmente adecuados para unha aproximación de automatización de baixo custo.

O núcleo da automatización de baixo custo non é facer o sistema tan complicado como sexa posible. En troques, os problemas que se poden resolver con estruturas mecánicas deben resolverse con estruturas mecánicas, mentres que os problemas que requiren coordinación por parte dun sistema de control deben manexarse mediante sensores, software e sistemas de distribución.

Por exemplo, no transporte e amortiguación de caixas de material, poden empregarse pistas de rolos, estruturas inclinadas, mecanismos de posicionamento e postos de traballo modulares para permitir que os materiais se movan parcialmente por gravidade. Isto reduce a necesidade de actuadores complexos, como motores e cilindros, e tamén diminúe a dificultade de mantemento posterior.

Pero a automatización de baixo custo non significa prescindir por completo dos sistemas eléctricos. Cando o sistema debe determinar se un posto de traballo está completamente cargado, se os materiais cumpriron o período de almacenamento requirido ou se un AGV/AMR pode entrar no punto de acoplamento, son necesarios sensores e sistemas dixitais.
Unha solución verdadeiramente eficiente é, con frecuencia, unha combinación de estruturas mecánicas, transporte por gravidade, robots móbeis e sistemas de información.

2. Do manexo manual ao fluxo automático: a clave está en conectar as estacións de traballo

Nas fábricas tradicionais, os materiais normalmente móvense en etapas separadas.

O almacén está xestionado por un grupo de persoas, a montaxe por outro, a inspección por outro máis e o envío por outra área distinta. Cada proceso pode funcionar normalmente por si mesmo, pero a conexión entre procesos aínda depende, con frecuencia, do manexo manual.

O resultado é que cada estación de traballo pode parecer razoablemente eficiente, pero todo o proceso aínda non funciona de forma fluída.

O valor do fluxo automático de materiais radica na conexión destes puntos illados.

Unha solución completa de fluxo de materiais normalmente inclúe varias partes:

Un almacén para o almacenamento e a amortiguación de materiais.
Estacións de traballo automatizadas para a entrega de materiais, o seu almacenamento temporal e a súa devolución.
Pistas de rolos ou estruturas de transporte para o movemento de caixas de material e palets con baixa resistencia.
AMR ou AGV para o transporte automático entre distintas zonas.
Sensores e sistemas de distribución para identificar o estado das estacións de traballo, asignar tarefas de transporte e rexistrar a información do material.

Desta maneira, os materiais xa non dependen de que alguén os mova temporalmente á man. En troca, entran automaticamente no seguinte proceso segundo o fluxo de traballo deseñado.

Por exemplo, os materiais poden ser recollidos do almacén por un robot móbil e entregados na estación de montaxe. Tras completar a montaxe, o transportador móvese ao seguinte proceso. Tras a inspección ou curado, volve ao almacén ou entra na zona de envío.
Durante este proceso, os empregados xa non dedican grandes cantidades de tempo á manipulación de materiais. Poden centrarse na montaxe, inspección, depuración e outras tarefas que realmente crean valor.

3. Os perfís de aluminio modulares son unha base importante para a automatización de baixo custo

Neste tipo de solución de fluxo de material, as estruturas de perfís de aluminio desempeñan a miúdo un papel moi importante.

A razón é sinxela: a automatización de baixo custo non é un proxecto fixo e único. Debe axustarse continuamente segundo o lugar real de produción.

Hoxe, a altura da estación de traballo pode ser de 750 mm. Mañá, se se emprega unha caixa de material diferente, pode ser necesario axustar a estrutura de guía.
Actualmente, a alimentación pode facerse de maneira manual. Máis adiante, se se engade a acoplamento de AMR, debe reservarse espazo para a posición e a entrada.
Se o ritmo actual de produción non é alto, pode ser suficiente un simple amortecedor. Cando aumente a capacidade máis adiante, poderán ser necesarias máis bandas transportadoras, mecanismos de parada e estruturas de protección.

Se todo se constrúe con estruturas soldadas de aceiro, as modificacións posteriores resultarán costosas.
Os perfís de aluminio industrial, con todo, ofrecen vantaxes claras: estrutura lixeira, alta resistencia, instalación rápida e axuste sinxelo. Tamén se poden usar con soportes de esquina, conectores, rodíns, paneis de portas, proteccions, guías para roldas e outros accesorios para construír rapidamente postos de traballo, estantes para materiais, carros, estantes amortecedores e estruturas para equipos de automatización.

Para un sistema de fluxo de materiais, os perfís de aluminio non se usan só para construír un armazón. Forman parte de toda a interface de automatización.

Deben soportar o peso das mercadorías ao mesmo tempo que garanten a precisión no acoplamento.
Deben adaptarse ao deseño do lugar e, ao mesmo tempo, ser fáciles de manter máis adiante.
Deben funcionar con estruturas mecánicas e, ao mesmo tempo, reservar posicións para sensores, dispositivos de fin de curso, topes, paneis de portas, proteccions e outras funcións.

Por tanto, incluso unha estante para materiais ou un posto de traballo aparentemente sinxelo pon á proba a comprensión global do deseño estrutural, do ritmo do lugar e dos escenarios de aplicación.

4. A mellora real da eficiencia provén de menos espera, menos manipulación e menos interrupcións

Cando moitas empresas implementan a automatización, tenden a centrarse só no equipamento en si: se o carrito vai suficientemente rápido, se o brazo robótico é caro ou se a liña transportadora é suficientemente longa.

Na produción real, non obstante, o que máis importa é se o proceso é continuo.

Unha boa solución de fluxo de materiais debe acadar o seguinte:

Os materiais non se acumulan.
As postas de traballo non esperan baleiras.
Os empregados non abandonan repetidamente os seus postos para mover materiais.
O sistema coñece o estado actual de cada portador.
O equipamento pode acoplarse de forma estable con outro equipamento, en vez de depender dun axuste manual cada vez.

Unha vez resoltos estes problemas, os cambios no lugar de produción volvense moi evidentes:

Os empregados consumen menos enerxía física e traballan de maneira máis constante.
O fluxo de materiais fíxase máis claro e a xestión no lugar de traballo fíxase máis sinxela.
O ritmo de produción fíxase máis controlable e o tempo de espera redúcese.
A expansión futura fíxase máis sinxela, sen necesidade de reconstruír todo desde o principio cada vez.

Esta é tamén a parte máis valiosa da automatización de baixo custo. Non ten como obxectivo construír un taller deshabitado de alta gama nun só paso. En troques, comeza cos procesos máis dolorosos, máis frecuentes e máis esixentes.

Comece cun soporte para materiais, un posto de traballo, un tramo de pista de rolos ou unha ruta de manipulación.
Unha vez que o fluxo de materiais se faga máis fluído, a eficiencia do lugar de produción irá liberándose progresivamente.

5. As melloras na fabricación non teñen por que comezar con grandes proxectos

Para moitas empresas pequenas e medias de fabricación, a vía máis práctica cara á automatización non é completar todo de súbito, senón avanzar en etapas.

Paso 1: Identifique as rutas de manipulación máis frecuentes no lugar.
Que materiais deben transferirse cada día? Que postos de traballo esperan con frecuencia os materiais? Que procesos consumen máis man de obra?

Paso 2: Determinar que accións poden ser substituídas por estruturas mecánicas.
Por exemplo, o almacenamento temporal, o deslizamento, a guía, o posicionamento e o almacenamento temporal poden lograrse a miúdo mediante bandas transportadoras de rolos, postos de traballo de perfís de aluminio e mecanismos sinxelos.

Paso 3: A continuación, considerar se se necesitan robots móbeis ou sistemas de transporte.
Se a manipulación entre zonas é frecuente, a distancia é longa e o ritmo é relativamente estable, poden introducirse AMR, AGV ou liñas transportadoras para a conexión.

Paso 4: Reservar espazo para futuras expansións.
A altura dos postos de traballo, o tamaño das caixas de materiais, as posicións de montaxe dos sensores, as estruturas das portas de protección e os pasillos de mantemento deben considerarse de antemán para evitar modificacións repetidas posteriormente.

A automatización non trata de substituír a unha persoa específica. Trátase de facer que as operacións no lugar de traballo sexan máis estables, liberar aos empregados do traballo repetitivo de manipulación e deixar máis clara a cadencia da produción.

Conclusión

Nas fábricas, a mellora da eficiencia raramente procede dun só equipo caro, senón da reorganización dos detalles do proceso.

Como chegan os materiais, como se desprazan, onde se deteñen, cando entran no seguinte proceso, quen determina o seu estado e como se conectan os equipos entre si: estas preguntas, que parecen ordinarias, determinan se o lugar de produción é verdadeiramente eficiente.

O valor da automatización de baixo custo consiste en facer que o fluxo de materiais sexa máis fluído dunha maneira máis flexible, axustable e adaptada ao lugar de traballo.

Para estruturas de equipos de automatización, liñas de transporte, estantes de materiais para postos de traballo, estruturas de pistas de rolos e aplicacións de perfís de aluminio industrial, o foco futuro non é só construír a estrutura, senón tamén facer que a estrutura participe verdadeiramente no ritmo de produción e se converta nunha parte do sitio de fabricación intelixente.