El siguiente es un artículo adaptado de una presentación llamada “La automatización efectiva de las cosas” presentada por Rob Boyd, Jefe de gestión de productos de Schleuniger, en la EWPT Expo en Milwaukee el 16 de mayo. En su presentación, Rob discutió las razones para automatizar y la mejor manera de evaluar la viabilidad de la aplicación. Revisó aplicaciones desafiantes de la industria de arneses, errores comunes en la automatización y enfatizó la importancia de crear especificaciones al automatizar un proceso.
¿Por qué automatizar?
En 2018, el enfoque principal de la automatización era la reducción de costos, mejorar la productividad (incluida la reducción de la tasa de desechos) y la confiabilidad. Mientras estos siguen siendo factores clave en la actualidad, la escasez de mano de obra asume el papel principal en la justificación de la automatización. Esto presenta un arma de doble filo, ya que los operadores de equipos automatizados requieren un nivel de habilidad más alto y, por lo general, su entrenamiento lleva más tiempo.
Varias ventajas de la automatización surgen a medida que aumentan los volúmenes. Simplemente asignar más personal para manejar volúmenes más altos es inherentemente problemático. La gente tiende a perder el foco. Se distraen y pierden impulso. Eso aumenta la tasa de desechos pero, lo que es más importante, se convierte en un problema de seguridad. Las lesiones por movimientos repetitivos por sí solas son un gran problema en el ensamblaje manual.
A medida que el ensamblaje se vuelve demasiado complejo para los humanos, la automatización se vuelve más atractiva. Esto es especialmente cierto en aplicaciones peligrosas de alto voltaje y alta presión. A medida que aumentan los niveles de precisión, se vuelve más difícil para los humanos realizar tareas. La mayoría de las veces, una máquina puede lograr tolerancias mucho más altas.
Cuando el costo de la falla es extremadamente alto, la consistencia que ofrece la automatización se vuelve muy atractiva. Para aplicaciones de alta confiabilidad, es mejor eliminar el elemento humano siempre que sea posible. La automatización proporciona un grado mucho mayor de trazabilidad. Un ejemplo clásico sería la fabricación de bolsas de aire.
En general, las máquinas nos brindan una capacidad mucho mayor para recopilar y compartir datos. Con estos datos, tenemos una idea mucho mejor de lo que realmente sucede en la planta de fabricación. En tiempo real, sabemos cuál es nuestro rendimiento, cuáles son nuestros tiempos de configuración y dónde nos estamos quedando cortos.
Viabilidad de la aplicación
El primer lugar para comenzar a determinar la viabilidad de una aplicación de automatización es tener un 100% de comprensión del proceso. ¿Las piezas encajan fácilmente o se necesita un operador para hacer ajustes sobre la marcha? Determinar los puntos clave de calidad es esencial para el éxito. Una buena regla general es que la automatización del proceso debe ser “conocida” (o al menos entendida) en un 80% en cuanto a cómo se realizará, teniendo en cuenta el 20% de los imponderables que pueden surgir.
Para la automatización del procesamiento de cables, lo primero que debe observarse es la construcción del cable. Por ejemplo, obviamente es mucho más fácil trabajar con un cable plano que con un cable redondo. Pero el cable plano con blindaje y moldura puede volverse complejo muy rápidamente. El procesamiento automatizado de cables redondos con rellenos, pantallas y láminas también puede ser muy complejo. En general, las aplicaciones más fáciles de automatizar son aquellas en las que los cables son simétricos.
Al analizar una aplicación compleja, se recomienda encarecidamente realizar un estudio de viabilidad. Muchas casas de automatización generarán plantillas y accesorios simples, o incluso generarán piezas impresas en 3D para desarrollar varios enfoques para automatizar la aplicación. Puede ser costoso pero es una opción a considerar para aquellos procesos que son realmente cuestionables.
Pruebas automatizadas
Hay una variedad de aplicaciones de prueba que se pueden automatizar. Cosas como la altura del pin, la codificación/reconocimiento del conector, la presión, la resistencia, la continuidad y varias inspecciones visuales se pueden integrar en el proceso de automatización.
Aplicaciones desafiantes
El mayor desafío en la automatización del ensamblaje de alambres y cables es tratar con materiales o piezas inconsistentes. Podría ser la inconsistencia del grosor del aislamiento, la envoltura o el propio conductor. A menudo, el mayor problema es la variabilidad causada por la memoria de cables. Las variaciones en la curvatura de un cable, por ejemplo, pueden ser diferentes según la parte del carrete de la que provenga y presenta un desafío para orientar el cable de manera constante.
A medida que las cosas se vuelven cada vez más pequeñas, los desafíos de automatización se vuelven mayores. La terminación de un cable multiconductor en un conector de paso fino es una tarea ardua. Los terminales que vienen como piezas sueltas o con una forma extraña serán difíciles de orientar para su procesamiento. Los cables con un alto número de hilos también pueden agregar desafíos en un sistema automatizado.
En general, es más fácil trabajar con piezas de mayor calidad en el proceso automatizado. Obviamente, siempre habrá presión para buscar las opciones más económicas con componentes individuales en un conjunto. Sin embargo, es imperativo que las piezas de menor costo se mantengan dentro de las tolerancias porque la máquina espera dimensiones constantes en todo momento.
Las aplicaciones de barril cerrado son particularmente desafiantes. La memoria cableada vuelve a ser la principal culpable. Debe haber suficiente espacio libre entre el conector y el terminal para que el conductor pueda deslizarse fácilmente. Con un espacio libre limitado, el operador necesita hacer ajustes de torsión suaves para colocar el cable en la terminal. Tal escenario puede ser un mal candidato para la automatización. Schleuniger recomienda agregar embudos a los aplicadores en prensado de barril cerrado siempre que sea posible (fig. 1).
Figure 1
Con un objetivo más grande, hay mucha más flexibilidad. A menudo, los fabricantes de terminales de barril cerrado preaislados ofrecerán dos series de los mismos terminales: una para aplicaciones de sobremesa y otra para equipos automatizados.
Las rupturas cortas, donde la distancia desde el aislamiento hasta el final del conductor es mínima, también son bastante difíciles. La figura 2 muestra una sección transversal de un aplicador con un alambre listo para ser engarzado en un aplicador. Idealmente, necesita un espacio considerable para las herramientas, la pinza y el protector para completar el proceso de engaste. Cuando ese espacio es limitado, surgen desafíos. Surgen problemas similares con las configuraciones de conectores multiconductores.
Errores comunes y malentendidos
El malentendido más común en la automatización es que las máquinas son mejores en todo. Los humanos todavía tienen una ventaja sobre las máquinas en muchos aspectos. Somos mucho más táctiles y podemos sentir hebras y granos finos que los sensores no pueden. Las cámaras de visión simplemente no tienen la resolución del ojo humano y no pueden distinguir tan bien bajo condiciones de iluminación variables. La IA está creciendo a pasos agigantados en términos de razonamiento y toma de decisiones, pero aún no ha llegado a ese punto.
Otro punto de tropiezo es la noción de que las máquinas pueden tomar partes malas y hacerlas buenas. Como se indicó anteriormente, debe estar dispuesto a pagar un poco más por piezas de calidad, ya que funcionarán mejor en un sistema automatizado.
Mucha gente piensa que si pueden ejecutar más partes de un sistema automatizado en particular, justificará el costo. Suponen erróneamente que totalmente automatizado es igual a totalmente flexible. Los sistemas de hoy en día se están volviendo mucho más flexibles, pero una línea de transferencia grande típica solo puede ejecutar dos tamaños de cable por máquina. La automatización de pruebas es un poco más flexible y, por lo general, puede ejecutar tres variaciones.
La eficiencia general del equipo (OEE) recibe mucha atención en estos días. Muchos asumen que agregar equipos automatizados aumentará la OEE al 95 %, pero la OEE es algo inconstante. Un OEE del 80% se considera de clase mundial. Un OEE del 60 % es más típico en la fabricación y proporciona una buena base de referencia para la mejora.
Muchos fabricantes se embarcan en un nuevo proyecto sin comprender completamente los requisitos básicos del proceso que se está automatizando. Es imperativo conocer los requisitos de calidad, comprender las tasas de defectos aceptables y tener una idea clara de las futuras necesidades de producción antes de acercarse a un proveedor de equipos. Solo entonces podrá realizar un análisis sólido del ROI para decidir si la automatización es la opción correcta.
No todas las aplicaciones son adecuadas para la automatización. Algunos trabajos funcionan mejor con equipos de sobremesa. El diseño para la capacidad de fabricación debe tenerse en cuenta al diseñar un ensamblaje de gran volumen. Puede ser mejor utilizar un conector con mejores características de orientación que hagan más factible la automatización. En general, los diseños más simples reducen los costos.
Creación de especificaciones
El primer paso para diseñar un proceso automatizado es crear un documento detallado que describa la especificación básica de requisitos del usuario (URS). No existe una regla sobre la longitud del documento siempre que sea inclusivo y colaborativo. El URS debe abarcar el proceso de ensamblaje completo (ascendente y descendente) con instrucciones de flujo de trabajo. Un buen URS detalla los requisitos de calidad, los programas de producción y entrega y tiene un conocimiento firme de los ciclos de vida del producto. También debe considerar el nivel de mano de obra y habilidad requerido para implementar un proceso de automatización efectivo. Como se mencionó anteriormente, la automatización generalmente requiere empleados con un conjunto de habilidades más alto para operar y monitorear el equipo y la curva de aprendizaje puede ser mucho más alta que el procesamiento manual.
Es prudente mantener las cosas enfocadas y lo más simples posible al crear una especificación. Las mejoras pueden destruir los cronogramas, crear frustración general y acabar con un proyecto. A menudo existe la tentación de comenzar por automatizar todos los procesos. Es mejor comenzar poco a poco con los procesos que son más críticos para la organización.
En resumen, hay muchas razones para automatizar. El uso de materiales de calidad, el enfoque en los procesos clave y la comprensión de los requisitos son fundamentales para la misión. La comunicación abierta entre el proveedor de automatización y sus propios empleados producirá resultados significativos.
Si tiene más preguntas sobre la automatización en el procesamiento de cables, comuníquese con Rob en [email protected].
