Los procesos que pretenden ser competitivos se enfrentan a un dilema ya que han de conciliar criterios contradictorios, el «triángulo mágico»: la calidad de los procesos, la versatilidad y los costes de producción, entendidos como costes totales originados durante toda la duración del producto (TCO).
Si nos centramos en la producción, montaje y control de calidad de piezas pequeñas, es posible que los lotes de las piezas producidas abarquen una sola pieza, varias piezas fabricadas en pequeñas series o, también, gran cantidad de piezas producidas en grandes series. El grado de automatización aumenta en la medida en que aumenta la cantidad de productos fabricados.
Solución para lotes pequeños
¿qué significa para una empresa mediana típica, que fabrica, por ejemplo, placas de circuitos impresos según las especificaciones de sus clientes industriales? Tratándose de cantidades menores, podría pensarse que la automatización de los procesos de producción es poco rentable. Pero para poder ofrecer productos de calidad total, es necesario aplicar procesos reproducibles y, al menos, parcialmente automatizados.
Pero tratándose de lotes pequeños, es indispensable que el proceso de producción sea versátil. Es necesario encontrar el equilibrio óptimo entre versatilidad y calidad, considerando también un determinado grado de automatización. Pero la capacidad competitiva de la empresa exige la aplicación de soluciones de automatización de coste favorable y de funcionamiento versátil. Y dicho esto, el fabricante se encuentra en medio del «triángulo mágico» con sus criterios opuestos de versatilidad, calidad y costes.
Solución para la producción de grandes series
En producciones de grandes series partimos de una situación inicial diferente. Para un fabricante de grandes series de productos electrónicos como, por ejemplo, teléfonos móviles, ordenadores portátiles y tablets, lo más económico actualmente consiste en fabricar los productos casi completamente de manera manual en países de bajos niveles salariales.
Los problemas más importantes a los que se enfrenta este método de producción son la inmensa cantidad de desechos que se producen diariamente, con el consecuente desperdicio de material. Estos desechos y el fuerte aumento de los salarios en los países otrora de bajos salarios, tienen como consecuencia que esta estrategia de producción sea cada vez menos rentable. En estas circunstancias se tornan atractivas las soluciones que prevén procesos (parcialmente) automatizados, de costes eficientes.
Eficiencia de costes
Las ventajas que ofrece una automatización versátil y de costes eficientes casi no dependen de la cantidad de piezas producidas. En el caso de la fabricación de máquinas, deben cumplirse los siguientes requisitos:
• Adaptación versátil y sistemas a escala
• Configuración y ajustes sencillos
• Rápida puesta en funcionamiento
• Gran fiabilidad y precisión
• Precio favorable de adquisición y bajos costes de mantenimiento
Estos criterios no solamente se aplican en el caso fabricantes de máquinas, sino también deben respetarse por proveedores de sistemas y componentes como, por ejemplo, Festo. En todos los casos se buscan soluciones de carácter innovador, que puedan aprovecharse en la mayor cantidad posible de aplicaciones, en diversos tipos de máquinas, en sistemas de diversos grados de automatización y, además, en una gran cantidad de procesos de fabricación y montaje.
Importancia en el caso de un sistema de ejes utilizado para la manipulación de piezas pequeñas
En términos generales puede diferenciarse entre dos tipos de movimientos o secuencias de manipulación: por un lado, la unidad que ejecuta el proceso se mueve hacia la posición de atornillado, o que el producto se mueve hasta posicionarse debajo de la unidad (por ejemplo, el portaobjetos avanza hasta encontrarse debajo del dosificador). A continuación analicemos el caso en el que la unidad ejecutora del proceso se encuentra encima del producto.
· Posibles tipos de máquinas: aplicación de sobremesa, máquina individual o célula de fabricación, o, también, módulo incluido en una línea de producción
· Grado de automatización de los movimientos que deben ejecutarse durante el proceso: movimientos ejecutados de manera completamente manual, movimientos semi automatizados y movimientos plenamente automatizados
· Posibles procesos: recoger y colocar, unir, atornillar, comprobar, dosificar, etc
En este caso, el éxito de un sistema o de un componente depende de la cantidad de aplicaciones en las que se puede utilizar, es decir, de su utilidad en la mayor cantidad posible de procesos diferentes este caso es recomendable analizar con anterioridad la mayor cantidad posible de aplicaciones con el fin de verificar qué tienen en común
Solución mediante un sistema con buenas perspectivas de éxito: el pórtico con dos ejes de movimiento EXCM
El mini pórtico en H EXCM de Festo es un buen ejemplo de una solución ingeniosa para la manipulación de piezas. Se trata de una solución de automatización versátil y de coste favorable, capaz de solucionar tareas de manipulación muy diversas. Gracias al sistema de accionamiento por correa dentada con cinemática posiciones de los motores de accionamiento se mantienen invariables.
Ventaja: no es necesario que el motor utilizado para el accionamiento del eje Y ejecute el movimiento. De esta manera se obtiene un sistema compacto de alto rendimiento, ya que la masa a mover es pequeña. Para los fabricantes de máquinas y equipos, el EXCM constituye una buena base para la obtención de una plataforma de automatización eficiente. Posibilidad de aplicar siempre la misma base para la obtención de sistemas de manipulación de material y de guiado de procesos. Únicamente es necesario sustituir el cabezal.
Ejemplo de aplicación: sistema de ejecución de pruebas Flying Probe de bajo coste y de funcionamiento versátil.
La empresa Visatronic GmbH de Mainhausen (Hesse) se ha especializado en la fabricación de módulos eléctricos. La gama de prestaciones abarca desde el desarrollo y el diseño, así como la configuración SMD o THT, hasta la prueba final de los módulos. Debido al pequeño tamaño de los lotes y a la presencia de prototipos, la ejecución rentable de pruebas de placas de circuitos impresos se convierte en un reto difícil de superar.
Visatronic estaba buscando una solución de coste favorable para automatizar las operaciones de control de calidad. Considerando que se trata de productos fabricados en lotes pequeños, la solución debía ser versátil y permitir la adaptación sencilla en función de las diversas variantes.
Visatronic ha desarrollado un sistema de prueba Flying Probe recurriendo al dispositivo de comprobación de funcionamiento Visatest y el mini pórtico en H EXCM de Festo. El nuevo dispositivo de pruebas coloca una aguja de verificación sobre los módulos eléctricos. De esa manera se verifica si el procesamiento fue correcto y se comprueba el buen funcionamiento del módulo. Estas comprobaciones se llevan a cabo de manera plenamente automatizada, tal como es usual al controlar productos fabricados en grandes series.
El mini pórtico en H EXCM es ideal para este tipo de aplicaciones, pues es compacto y tiene una mínima masa móvil. El sistema ofrece el dinamismo y la precisión que exige la aplicación.
El precio favorable, el funcionamiento fiable, así como la posibilidad del accionamiento a través de Ethernet fueron argumentos importantes en favor de la elección del EXCM.
De esta forma se obtuvo con el EXCM un sistema esbelto, de fácil programación y de coste favorable, que permite programar directamente todos los parámetros, tales como posiciones y velocidad de los movimientos. El control de los dos servomotores está a prueba para PC, utilizado a través del controlador del EXCM.
De esta manera es muy sencillo programar los movimientos que debe ejecutar el mini pórtico en H, definiendo las posiciones, la velocidad y el sentido de los movimientos. Por lo que permite obtener un posicionamiento X/Y de manera sencilla, es el componente óptimo para la automatización de operaciones de control mediante un sistema compacto de configuración por módulos.
Conclusión: automatización ventajosa
Los resultados prácticos demuestran que se están imponiendo cada vez más las soluciones parcial o plenamente automatizadas para la ejecución de operaciones de producción, montaje y control de piezas pequeñas. Ya sea para garantizar los estándares de calidad que productos fabricados en pequeñas series, o bien para sustituir los trabajos manuales ejecutados antes en procesos de fabricación de productos en grandes series, considerando el aumento de los costes salariales.
Sin embargo, las solucio más prometedoras son aquellas que pueden utilizarse en numerosos procesos de producción, y que permiten a los usuarios efectuar rápidamente y de manera sencilla los cambios
necesarios para su funcionamiento con numerosas variantes de tareas de posicionamiento preciso y rápido en espacios muy reducidos, el mini pórtico en H EXCM es una alternativa a tener en cuenta al diseñar los equipos.