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Equation Chapter 1 Section 1

Proyecto Fin de Carrera

Ingeniería Industrial

Automatismos en Proyecto de Implantación Lean

Manufacturing

Autor: Aitor Pozo Arias

Tutor: Daniel Limón Marruedo

Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2015

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Proyecto Fin de Carrera

Ingeniería Industrial

Automatismos en Proyecto de Implantación Lean

Manufacturing

Autor:

Aitor Pozo Arias

Tutor:

Daniel Limón Marruedo

Profesor titular

Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2015

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Proyecto Fin de Carrera: Automatismos en Proyecto de Implantación Lean Manufacturing

Autor: Aitor Pozo Arias

Tutor: Daniel Linón Marruedo

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2015

El Secretario del Tribunal

vii

A mi familia

A mi pareja

ix

Resumen

Este es un proyecto de ingeniería con carácter descriptivo basado en un proyecto real de implantación de la

metodología Lean Manufacturing, en una industria real dedicada a la fabricación de unos productos con una

gran cantidad de piezas más pequeñas en su interior. En concreto, el proceso productivo en el que nos centramos está dedicado al montaje de dichas piezas más pequeñas para completar el producto final.

Esta metodología Lean se implanta para mejorar y optimizar tareas que no participan directamente en el

proceso de montaje, sino que son tareas logísticas. Para ello, es necesario implantar una nueva tecnología de automatización en la planta, por tanto, el principal enfoque de este proyecto estará orientado a la

Automatización Industrial.

En primer lugar, es necesario conocer con detalle qué es Lean Manufacturing y cómo se puede aplicar a un

proceso productivo, es decir, qué medidas hay que tomar. Esta metodología es muy amplia y comprende una gran cantidad de conceptos distintos. Para saber cómo aplicar esta metodología, lo primero es conocer y

analizar el proceso productivo de la planta del modo en que se viene realizando hasta ahora, por tanto, se

describirá el proceso productivo de forma general.

Una vez conocido el proceso, se analizará cuáles de las medidas propuestas por la metodología Lean se deben

aplicar. En esta fase, aún a nivel teórico, se analizarán dichas propuestas con especial hincapié en dos de ellas:

reducción de Tiempos de Ciclo y reducción de No Valor Añadido.

Posteriormente, se pasará a estudiar la forma de aplicar dichas medidas para que se traduzcan en mejoras reales en la planta. Para ello, se modifica la ubicación de la zona de almacenaje de piezas que abastece la

cadena de montaje. No es una zona de almacenaje clásica, sino que se introduce mucha tecnología en ella para

optimizar los procesos de preparación de las piezas a montar. Además, se eliminan las tareas logísticas por parte de operarios para que las realicen vehículos AGV, capaces de automatizar más aún el proceso.

Dentro de la nueva zona de almacenaje, se establece un nuevo método de abastecimiento de las piezas, con la

introducción de unos nuevos elementos que agrupan las piezas formando Kits, para facilitar su transporte.

Dichos Kits están formados por unas placas metálicas que sirven de soporte y encajan perfectamente con los

nuevos sistemas de transporte. Además, llevan unos identificadores por radiofrecuencia para que puedan ser

monitorizados en todo momento.

Los operarios que se encargan de la preparación de los Kits de piezas, tienen una serie de ayudas tecnológicas para facilitar su tarea y evitar, en la medida de lo posible, errores humanos. Para ello, hay un sistema de

lámparas que señalan las piezas que deben coger. Además, se ha diseñado una pantalla HMI con un software

propietario, para proporcionar toda la información posible al operario de forma visual en el proceso de preparación de los Kits. Otra mejora tecnológica en la preparación de piezas es una pistola de infrarrojos que

permite que el sistema informático de la planta, lleve un estricto control de cada pieza en todo momento.

Un elemento importante en la nueva zona de almacenaje es una manutención automatizada que facilita y agiliza el proceso de carga y descarga de las piezas en los vehículos de transporte AGV. Todo ello está

estrechamente vinculado al sistema informático, que es el “cerebro” de la planta y hace posible la mayoría de

los procesos que se llevan a cabo.

Localmente, en la zona de almacenaje hay elementos que se comunican con el sistema informático y que son

esenciales en el funcionamiento de las nuevas medidas Lean implantadas. Se trata de un armario eléctrico con

dos autómatas y todos los componentes eléctricos y electrónicos necesarios para su funcionamiento. Además,

se ha instalado un PC con el software que hace correr la pantalla HMI que da información a los operarios. Se detalla cómo se ha realizado el diseño y programación de dicha pantalla, usando el software Vijeo Designer.

El otro gran bloque del proyecto son los vehículos AGV, de los cuales se realiza una descripción técnica

completa, con todos sus parámetros técnicos y los elementos que hacen posible el transporte de los Kits de piezas. Dentro de este grupo de elementos, está el remolque de carga que se le conecta para duplicar el número

de Kits que puede transportar, el cual tiene un potente sistema de dirección que será muy útil para el

seguimiento de trayectorias.

Para probar el comportamiento de los AGV en el seguimiento de trayectorias, se realizan unos ensayos en

circuito de prueba. De estos ensayos se concluyen las velocidades recomendadas en cada zona del circuito y

los problemas en el guiado óptico de los vehículos.

Una vez comprobado el comportamiento de los AGV en circuito, se procede a la creación de la trayectoria real que seguirán para llegar hasta las líneas de montaje y su correspondiente regreso a la zona de almacenaje. A

partir de esta trayectoria, se crea el algoritmo para automatizar el proceso de transporte mediante AGV, gracias

al uso de unos TAG de radiofrecuencia.

Teniendo definido el algoritmo, simplemente basta con programarlo en los vehículos mediante la consola de

programación que se les puede conectar. Es un entorno gráfico, con tablas de acciones/eventos y definición de

sentencias lógicas mediante lenguaje Ladder. Además, el AGV cuenta con una serie de órdenes internas pre programadas.

Finalmente, se verifica a posteriori que se han cumplido los objetivos iniciales buscados con la introducción de

la metodología Lean Manufacturing.

Índice

Resumen ix

Índice xii

Índice de Tablas xiv

Índice de Figuras xvi

1 Introducción: Objeto y Alcance 2

2 Metodología Lean Manufacturing 3 2.1. Desarrollo Teórico 3

2.1.1 Concepto 3 2.1.2 Historia 3 2.1.3 Objetivos Principales 4 2.1.4 Metas Principales 4 2.1.5 Los Siete Desperdicios 6 2.1.6 Principios Lean 9 2.1.7 Herramientas Lean 13 2.1.8 Indicadores Lean 33 2.1.9 Etapas de la implantación de la Filosofía Lean 37

2.2. Aplicación de Lean Manufacturing a este proyecto 38 2.2.1 Descripción general del proceso 39 2.2.2 Objetivos Lean globales en el proceso 39

3 Implantación Real de Mejoras Lean 43 3.1 Nueva ubicación del Kitting 43 3.2 Tareas logísticas: introducción de AGV 43

4 Descripción Completa del Kitting 45 4.1 Metodología de abastecimiento de piezas 45

4.1.1 Prioridad en L1 47 4.2 Preparación de Kits 47

4.2.1 Soporte físico Kits de piezas (Palet) 48 4.2.2 Tecnología de ayudas al operario de Kitting 49 4.2.3 Zipado con pistola de infrarrojos 54

4.3 Manutención de descarga y carga en el Kitting 58 4.3.1 Modo de Funcionamiento 59

4.4 Sistema informático 61 4.4.1 Arquitectura de red sistema informático 62

4.5 Electrónica y automatismos en el Kitting 63

xiii

4.5.1 Armario eléctrico 64 4.5.2 PC con Vijeo Designer 71

5 Implantación y Puesta en Marcha AGV 85 5.1 Descripción técnica AGV 85

5.1.1 Características técnicas 86 5.2 Remolque de carga 87 5.3 Ensayos de velocidad y problemática 90

5.3.1 Velocidad en curvas 91 5.3.2 Velocidad en bifurcaciones 92 5.3.3 Velocidad en tramos rectos 93 5.3.4 Problemática encontrada 93

5.4 Definición del algoritmo mediante TAG’s 94 5.4.1 Introducción a los TAG’s 94 5.4.2 Diseño del algoritmo 95

5.5 Entorno de programación 104

6 Verificación de Objetivos Lean 110

7 Conclusiones Generales 111

Referencias 114

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Eventos/acciones para cada TAG 98

Tabla 2. Órdenes internas AGV 99

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Historia Lean Manufacturing 4

Figura 2. Necesidades del cliente y requerimientos del fabricante 5

Figura 3. Aumentar producción eficaz 5

Figura 4. Los 7 grandes desperdicios 6

Figura 5. Al disminuir el inventario se identifican los problemas existentes 8

Figura 6. Formas de eliminar los desperdicios 9

Figura 7. Flujo intermitente 10

Figura 8. Flujo continuo 11

Figura 9. Sistema “Push” frente a sistema “Pull” 12

Figura 10. La casa Lean 14

Figura 11. Esquema general Diagrama Causa-Efecto 15

Figura 12. Ejemplo diagrama Causa-Efecto 16

Figura 13. Principio de Pareto 16

Figura 14. Ejemplo de gráfico de Pareto 17

Figura 15. Técnica de las 5S’s 20

Figura 16. Estapas del Ciclo Kaizen 23

Figura 17. Sistema de Planificación Just In Time 27

Figura 18. Ejemplo de tarjeta Kanban 28

Figura 19. Ejemplo de proceso en “U” 30

Figura 20. Esquema fases aplicación SMED 32

Figura 21. Gama de indicadores usados en Lean 33

Figura 22. Pérdidas en la eficiencia del equipo 34

Figura 23. Fórmula de la Disponibilidad 35

Figura 24. Fórmula del Rendimiento 35

Figura 25. Fórmula de la Tasa de Calidad 36

Figura 26. Fórmula del “Ratio del Valor Añadido” 36

Figura 27. Fases en la aplicación de la metodología Lean Manufacturing 38

Figura 28. Gráfico de situación inicial 40

Figura 29. Gráfico de situación añadiendo operarios logísticos 41

xvii

Figura 30. Gráfico situación final puesto equilibrados 42

Figura 31. Plano esquematizado zona Kitting 45

Figura 32. Plano esquematizado trayectoria AGV 46

Figura 33. Palet real con diseño definitivo 48

Figura 34. Diseño pantalla HMI global 51

Figura 35. cuadrante pantalla HMI con datos de ejemplo 53

Figura 36. Esquema proceso descarga de Kits en manutención 59

Figura 37. Esquema proceso carga de Kits en AGV 60

Figura 38. Imagen real del proceso carga de Kits en AGV 61

Figura 39. Esquema arquitectura de red sistema informático 63

Figura 40. Imagen real armario eléctrico Kitting 65

Figura 41. Esquema eléctrico global armario Kitting 66

Figura 42. Esquema eléctrico alimentación general armario Kitting 67

Figura 43. Esquema eléctrico global autómatas Kitting 68

Figura 44. Esquema eléctrico carta entradas automáta Kitting 69

Figura 45. Esquema eléctrico carta salidas automáta Kitting 69

Figura 46. Esquema eléctrico Bus de campo Kitting 70

Figura 47. Captura entorno gráfico Vijeo Designer 72

Figura 48. Panel principal pantalla HMI 73

Figura 49. Ventana configuración visualizador de cadena 74

Figura 50. Ejemplo visualizador de cadena 74

Figura 51. Ventanas configuración gráfico de barras 75

Figura 52. Ventana configuración visualizador de mensaje 76

Figura 53. Ventana de creación recurso de texto 76

Figura 54. Ventana de creación recurso de color 77

Figura 55. Ventana configuración interruptor 77

Figura 56. Captura módulo intermitente superpuesto 78

Figura 57. Ventana configuración módulo intermitente superpuesto 79

Figura 58. Variables usadas en pantalla HMI 80

Figura 59. Estructura de variables creadas para cada cuadrante 81

Figura 60. Ventana de creación Script parpadeo 82

Figura 61. Imagen real AGV en funcionamiento 85

Figura 62. Imagen real remolque de carga 88

Figura 63. Esquema vehículo con dirección en ambos ejes 89

Figura 64. Esquema vehículo siguiendo trayectoria 89

Figura 65. Esquema vehículo radio de giro en cambio de sentido 90

Figura 66. Circuito real de ensayos AGV 91

Figura 67. Ensayo AGV negociando curva 92

Figura 68. Ensayo AGV en bifurcación 92

Figura 69. Ensayo AGV curva modificada 93

Figura 70. TAG RFID usado en este proyecto 95

Figura 71. Kit de programación TAG RFID 95

Figura 72. Esquema trayectoria AGV con TAG 97

Figura 73. Esquema trayectoria AGV con puntos de “parada precisa” 102

Figura 74. Imagen consola tabla eventos/acciones 105

Figura 75. Imagen consola tabla eventos/acciones 105

Figura 76. Imagen consola tabla de órdenes 106

Figura 77. Imagen consola tabla de órdenes 107

Figura 78. Imagen consola sentencia lógica 1 107



2

1 INTRODUCCIÓN: OBJETO Y ALCANCE

l objeto de este proyecto es la descripción y documentación de una parte de la implantación y

ejecución de un proyecto real, en una factoría real que se dedica a la fabricación de dispositivos

utilizados en la industria del automóvil.

Este proyecto real busca, como objetivo global, aplicar la metodología del Lean Manufacturing a su actual proceso productivo.

Al implantar esta metodología se consiguen las mejoras y ventajas inherentes al concepto de Lean

Manufacturing, pero ello implica una modificación a nivel, tanto de planificación y organización de la producción, como a nivel de campo. Es decir, habrá que hacer modificaciones también en los procesos y los

equipos con los que se cuenta en la factoría.

Por tanto, este proyecto tiene dos partes diferenciadas a nivel cualitativo, que se entrelazan entre sí:

La parte de Planificación y Organización Industrial, en la que se analiza la metodología Lean y se

estudia su aplicación al actual proceso productivo. Esta parte sirve de guía y establece las directrices teóricas que hacen posible que la implantación de esta nueva metodología se lleve a cabo.

La parte de ingeniería de campo, más concretamente en este caso, está totalmente relacionada con la

Automatización Industrial, que será la principal materia sobre la cual tratará el proyecto. Se analizarán

y detallarán los equipos utilizados, así como sus configuraciones y/o métodos de programación.

De ello se deduce que este proyecto tiene un fuerte enfoque de automatización, razón por la cual he

considerado que es la mejor opción como Proyecto Fin de Carrera en el Departamento de Ingeniería de

Sistemas y Automática de la ETSI. Otra razón importante es que yo personalmente, participé en este proyecto durante mi estancia de prácticas en dicha empresa: la mayor parte de mi labor estuvo focalizada de lleno en la

parte de automatización, electrónica de red, comunicaciones, etc.

Cabe decir que los equipos y dispositivos empleados en la ejecución de este proyecto se detallarán lo máximo

posible, pero dentro de ciertos límites, para así asegurar la privacidad de la empresa.

Como la base de este proyecto es el Lean Manufacturing, se desarrollará su metodología a nivel teórico, para

más adelante concretar su aplicación en este proyecto.

E

3

2 METODOLOGÍA LEAN MANUFACTURING

2.1. Desarrollo Teórico

2.1.1 Concepto

El Lean Manufacturing (en castellano “producción ajustada”) busca la eliminación de despilfarros, mediante

una colección de herramientas (5S’s, TMP, SMED, Kanban, Kaizen, TQM, Heijunka, etc.), de manera que

mejore el sistema de fabricación.

Aplicar las prácticas lean es una forma de reducir costes, mejorar los resultados y crear valor para la empresa.

Lean es básicamente todo lo que concierne a obtener las cosas correctas en el lugar correcto, en el momento

correcto, en la cantidad correcta, minimizando el despilfarro, siendo flexible y estando abierto al cambio.

2.1.2 Historia

La metodología “Lean Manufacturing” se basa en el sistema de fabricación de Toyota (“Toyota Production

System” o TPS).

El TPS, desarrollado en los años 30 por los directivos de Toyota, Kiichiro Toyoda y Taiichi Ohno, entre otros, es un sistema integral de producción y gestión que se basa en la optimización de los procesos productivos

mediante la eliminación de despilfarros y el análisis de la cadena de valor, para conseguir un flujo de material

estable, en la cantidad adecuada, en el momento necesario y con la calidad asegurada.

Es decir, ser flexible para fabricar lo que el cliente quiere y en el momento en que lo pide.

Este sistema llevó a Toyota a ser una empresa de gran eficiencia y competitividad. Por ello, en los años 80 y

90, este sistema fue popularizado en América y muchas organizaciones decidieron transformar su sistema de producción, lo que les llevó a ser mucho más eficientes. Actualmente es un sistema seguido por muchas

empresas y conocido en todo el mundo.

Metodología Lean Manufacturing

4

Figura 1. Historia Lean Manufacturing

2.1.3 Objetivos Principales

El principal objetivo de la filosofía Lean es implantar la Mejora Continua. La empresa conseguirá con la

implantación de esta metodología:

Reducir costes.

Mejorar los procesos.

Reducir el tiempo de reacción.

Mejorar el servicio al cliente.

Aumentar la calidad.

Disminuir el tiempo de entrega.

Eliminar el desperdicio.

Incrementar la productividad y la rentabilidad de la empresa.

2.1.4 Metas Principales

Satisfacer al cliente: su objetivo principal es satisfacer al cliente, sin hacer distinciones entre

clientes internos y externos. Para ello es imprescindible saber qué es lo que aporta “valor” para

éste.

5

Automatismos en Proyecto de Implantación Lean Manufacturing

Figura 2. Necesidades del cliente y requerimientos del fabricante

Eliminar desperdicios (“Hoshin”): todo aquello que resulta improductivo, inútil o no aporta valor al

producto es “desperdicio”. Más adelante veremos detenidamente los 7 desperdicios que se identifican

en Lean Manufacturing. Para aportar valor al producto hay que identificar todos los despilfarros, sus

causas y eliminarlos.

Hacer más con menos: finalmente, se busca incrementar el valor del producto minimizando los

recursos necesarios para ello y el tiempo de fabricación total (“Lead time”). En definitiva, reducir el coste total de producción.

Figura 3. Aumentar producción eficaz


6

2.1.5 Los Siete Desperdicios

La base fundamental del Lean Manufacturing es crear un proceso sin ninguna actividad innecesaria que el

cliente no valore, es decir actividades “sin valor añadido”.

Podemos decir que se distinguen en los procesos productivos tres tipos de actividades:

Actividades con valor añadido: actividades que convierten o transforman los materiales o la

información, de manera que se genere un producto o servicio acorde a las necesidades de los

usuarios. Son las actividades por las que el cliente está dispuesto a pagar.

Actividades sin valor añadido: actividades necesarias para que el sistema o proceso genere el

producto o servicio requerido por el cliente pero que no generan valor. Estas actividades son inevitables debido a los medios o tecnologías existentes.

Despilfarros o desperdicios: son actividades, procesos, tiempos, espacios, materiales, etc., que no

aumentan el valor del producto o servicio y que además no son necesarias para el sistema o proceso.

Se distinguen, por tanto, dos tipos de actividades sin valor añadido. Unas se catalogan como despilfarros y otras no.

Las actividades sin valor añadido no generan valor pero son necesarias para el proceso o sistema, por lo

que no pueden eliminarse. Un ejemplo de ellas serían los test de calidad de los productos.

Sin embargo, los despilfarros pueden y deben eliminarse y evitarse. Esto es lo que busca la filosofía Lean.

En Lean Manufacturing se definen 7 grandes desperdicios, o “mudas”, a eliminar. Es importante saber

identificarlos de forma que su eliminación, mediante la aplicación de distintas herramientas, sea eficaz y rápida.

Figura 4. Los 7 grandes desperdicios

7


De una manera general los despilfarros se pueden clasificar en 7 tipos principales:

1. Sobreproducción: fabricación de productos antes de que sean requeridos o invertir en equipos con

mayor capacidad de la necesaria.

Origina un mal flujo de información y productos e inventarios. Puede estar causada por:

o Tareas finalizadas antes de que sean requeridas en el siguiente proceso.

o Fabricación anticipada para cubrir posibles ineficiencias como averías.

o Fabricación en lotes para optimizar cambios.

o Falta de fiabilidad en programas de fabricación y aprovisionamiento

Las leyes de la sobreproducción son las siguientes:

o Producir todo lo que se pueda sin mirar a la capacidad del siguiente proceso (provoca que se

acumulen existencias equivalentes a 2 ó 3 días de producción).

o Asignar a los puestos materiales de sobra para que no paren.

o Fijar un porcentaje de sobreproducción para cubrirse de posibles cambios o problemas.

o Invertir en máquinas de velocidades muy superiores a lo necesario.

El sistema de producción no podrá enfrentarse rápidamente a cambios en las exigencias del cliente, por lo que hay que evitar totalmente la sobreproducción.

2. Tiempos de espera: Tiempos generados por los recursos sin utilizar esperando a poder realizar una actividad.

Disminuye la productividad y aumenta el “lead time”. Se deben, entre otras cosas a:

o Espera por averías o preparaciones de equipos.

o Espera por falta de materiales.

o Espera a ciclos automáticos.

o Espera a información (debido, por ejemplo a modificaciones).

o Espera a medios de manipulación (como el puente grúa).

3. Transporte y almacenaje: Tiempo invertido en transportar y almacenar piezas entre operaciones.

Aumenta el coste y el “lead time”. Este desperdicio puede deberse a:

o Transporte de materiales entre “islas aisladas”. Debido a esto, se acumula el material entre cada operación creando stock en curso y alargando el “lead time”.

o Operaciones de almacenaje.

o Movimiento de información en papel.

4. Sobreprocesamiento: Aplicación de medios o recursos por encima de lo necesario para llevar a cabo un

proceso. Es decir, son procesos ineficientes que originan la necesidad de realizar tareas sin valor añadido.

Repercute en una menor productividad.

Pueden producirse por:

o Generar más información de la necesaria.


8

o Ajustes de los procesos por encima de lo requerido.

o Tareas duplicadas (inspecciones).

o Embalajes que se desembalan en procesos posteriores.

o Uso de herramientas inadecuadas.

o Secuencia inadecuada de operaciones de montaje.

5. Inventarios: Acumulación de materia prima, producto en curso o producto terminado.

Repercute en un mayor coste y un mal servicio al cliente. Se debe a que hay un stock mayor al mínimo

requerido.

El inventario da lugar a una serie de tareas que no aportan valor como por ejemplo transporte, almacenaje, clasificación, búsqueda, contabilidad, trazabilidad, etc.

Aunque a veces es necesario, debemos deshacernos de él ya que nos engaña ocultando los problemas que

existen, de forma que no podremos corregirlos.

Figura 5. Al disminuir el inventario se identifican los problemas existentes

Junto con la sobreproducción, suponen los desperdicios más peligrosos ya que reflejan la incapacidad de la

organización para adaptarse al mercado.

6. Movimientos: Cualquier movimiento que no es necesario para completar una operación de valor

añadido.

Repercute en una menor productividad. Al hablar de movimientos nos referimos, entre otros a:

o Desplazamientos y búsqueda de herramientas.

o Movimientos de alcanzar, agacharse, inclinarse, girarse...

o Doble manipulación de piezas o componentes.

7. Defectos: Utilizar, generar o suministrar productos que no cumplan las especificaciones.

Repercute en un mayor coste, retrasos, mala calidad y un mayor “lead time”.

Requiere de operaciones como la inspección y el reproceso. Puede generar notables problemas al enviar

productos defectuosos a la siguiente operación e informaciones erróneas.

Para evitar estos defectos se propone la estandarización de operaciones y la automatización de los equipos, de forma que éstos puedan detectar los defectos y tengan capacidad de parada y aviso.

Para la filosofía Lean, eliminar estos desperdicios suponen una reducción del coste total de producción y

del ciclo de fabricación (o “lead time”).

9


Figura 6. Formas de eliminar los desperdicios

2.1.6 Principios Lean

1. Valor: aquello por lo que el cliente final está dispuesto a pagar.

Lo primero que hay que conocer es qué aporta valor a un determinado producto o servicio. El valor de un producto lo establece el cliente final y lo crea el fabricante o suministrador, adaptándose a las necesidades del

cliente.

Podemos definir valor como “todo aquello que hace que se cumplan las funcionalidades esperadas por el cliente, con un nivel de calidad esperado, a un coste esperado y en un plazo de tiempo esperado”.

2. Cadena de valor: Pasos a seguir para crear valor.

La cadena de valor es el conjunto de acciones (con y sin aporte de valor) necesarias para obtener un determinado producto o servicio. Llegaremos a obtener ese producto a través de las tareas de gestión

principales:

o Tarea de resolución de problemas: Desde el diseño hasta el lanzamiento del producto.

o Tarea de gestión de la información: Desde la recepción de pedidos hasta la planificación de la

expedición.

o Tarea de transformación física: La transformación desde materias primas hasta producto

terminado.

Para ello se utiliza la herramienta llamada “Value Stream Mapping” (VSM), que no es más que una

descripción gráfica de la cadena de valor que utiliza símbolos estandarizados para establecer un lenguaje

común en el análisis de procesos.


10

3. Flujo continuo: Pasos para crear valor en flujo continuo.

Se entiende por flujo continuo la fabricación de piezas una a una, pasando cada una de ellas inmediatamente al

proceso siguiente sin interrupciones.

Buscamos crear flujo continuo con las actividades que forman la cadena de valor de forma que la pieza no quede inmovilizada como inventario.

Para conseguir este flujo continuo es necesario fabricar al ritmo de la demanda (“takt time”).

El “Takt Time” se define como el tiempo en el que necesitan los clientes el producto.

El “Takt time” de un proceso, que fabrique productos de uno en uno, a ritmo constante durante el tiempo

disponible, es el tiempo que transcurre entre la fabricación de dos productos consecutivos para poder coincidir

con la demanda (es decir, frecuencia).

Da una idea de la velocidad ideal de producción para no tener sobreproducción y satisfacer la demanda del

cliente.

Por otro lado, es necesario, siempre que se pueda, establecer flujos pieza a pieza (“One piece flow” o OPF)

entre procesos, de manera que no existan interrupciones del flujo.

El flujo pieza a pieza (OPF) elimina tiempos sin valor añadido y reduce la necesidad de espacio ya que

disminuye el stock.

Figura 7. Flujo intermitente

11


Figura 8. Flujo continuo

4. Sistema de fabricación Pull: Producir contra la demanda.

Producir lo que se ha vendido. Los sistemas Lean buscan ajustar su producción a un sistema “pull”. Hay 3

maneras de producir:

Contra pedido: el producto no se fabrica hasta que los clientes han realizado un pedido. La

planificación se hace tras recibir las órdenes. Para que esto sea posible, es imprescindible que:

o El “Lead Time” del proceso sea inferior al plazo de entrega comprometido con los clientes.

o La capacidad productiva se adecue a la carga de pedidos en un periodo determinado.

Contra previsiones: los productos se fabrican contra un plan maestro (MPS).El Plan Maestro se

establece en base a las previsiones de venta. Estas previsiones se basan en históricos o en intuiciones de marketing.

Esta forma de producir es el origen de la sobreproducción, y representa los sistemas“push”.

Suele ocurrir que las previsiones sean erróneas, por lo que hay que revisarlas continuamente y cambiarlas.

Además, cuanto más lejano sea el horizonte de previsión, menos fiables será el Plan Maestro.

Producción contra demanda real: los productos se fabrican para reemplazar los productos vendidos.

La planificación se hace en base al consumo de los productos. Es la situación deseada, y representa los

sistemas “pull”. Los sistemas “pull” requieren de disciplina, activan la producción y el movimiento de materiales entre células. Para establecer un sistema “pull” en entornos de demanda variable se necesita

un sistema productivo muy flexible para poder fabricar lotes pequeños y conseguir una rápida

adaptación a los cambios de la demanda y una capacidad de producción también flexible para poder

adaptarse a variaciones en la carga de trabajo.


12

Figura 9. Sistema “Push” frente a sistema “Pull”

5. Nivelar (Heijunka): distribuir la fabricación de distintos productos de manera uniforme a lo largo de un

periodo.

Evitaremos con esto problemas originados por la fabricación en lotes como son:

El producto se mueve en “oleadas” que provocan sobrecargas o periodos ociosos.

Es difícil monitorizar el flujo.

Cambios continuos en secuencias de órdenes de fabricación.

“Lead time” alto que provoca la necesidad de un mayor stock de producto terminado para cumplir con

el nivel de servicio.

Reacción complicada ante cambios en los pedidos.

Para poder nivelar el flujo de materiales es necesario aumentar la flexibilidad de los procesos y la

capacidad para realizar cambios entre referencias con mayor frecuencia.

La nivelación del flujo de materiales en el proceso permite:

o Que el proceso se adapte mejor a la demanda y que sea más ágil ante variaciones en la demanda.

o Reducir el stock en curso y el “Lead Time”.

o Reducir el tamaño del supermercado de productos terminados.

Cabe decir que una empresa será “Lean” si se cumplen los siguientes principios:

Es segura, ordenada y limpia.

Un alto porcentaje de los defectos de calidad están directamente relacionados con la seguridad, el orden y la limpieza.

Una organización que no cumpla estas características tendrá generalmente una calidad pobre. Además

los operarios serán más productivos trabajando en un sitio seguro y limpio.

El mejor sistema y más simple para garantizar la seguridad, el orden y la limpieza es el llamado “5S’s”

(sistema creado por Toyota) del que hablaremos detenidamente más adelante.

Los productos serán hechos “Just in Time” (JIT).

13


Esto evitará el inventario que podría convertirse en pérdida. La producción tiene que fluir hacia los clientes

(sistemas "pull”) al ritmo al que ellos los piden los productos (al ritmo del “Takt Time”)

Los productos tendrán calidad “Six Sigma”.

“Six Sigma” (concepto inventado por Motorola) representa el camino hacia el mínimo número de defectos,

representa matemáticamente un 99,9996% de perfección, muy cerca de los cero defectos.

Los equipos de trabajo estarán autorizados para tomar decisiones.

Cuando se presente un problema, los equipos serán los responsables de decidir qué hacer y sin la necesidad

de llamar a un superior.

Es por esto que las empresas “lean” son menos jerárquicas que las tradicionales, ya que prescinden de cargos que se dediquen a supervisar y volver a supervisar. Por lo tanto, tardan menos tiempo en tomar

decisiones y tienen menos costes.

La gestión visual será tomada como camino de actuación.

La empresa creará unos tablones con la información necesaria para dar a los trabajadores una idea de cómo lo están haciendo y cómo repercute su trabajo en los resultados globales.

De esta manera todos los trabajadores serán conscientes de su importancia tomarán acciones para mejorar y

así aumentará su rendimiento.

La búsqueda de la perfección será el motor de la empresa.

Esta cultura de mejora continua asegurará una constante búsqueda de maneras de hacer mejor todas y cada una de las tareas. Buscar maneras de eliminar desperdicios, de reducir inventarios y de hacer las cosas más

rápidas y más fáciles.

2.1.7 Herramientas Lean

Son las que nos llevarán, tras su aplicación a la detección y posterior eliminación de los desperdicios y al

cumplimiento de los distintos objetivos y principios de los que hemos hablado anteriormente.

Análisis de la cadena de valor (VSM). Herramienta que ayuda a visualizar los flujos del proceso y

definir la situación futura deseada.

Diagrama causa-efecto. Herramienta de análisis de problemas.

Diagrama de Pareto. Gráfico que permite priorizar problemas.

Tormenta de ideas. Herramienta para la recopilación de ideas sobre un tema concreto.

Gestión visual. Herramienta que muestra gráficamente cómo hacer las cosas.

5S’s. Técnica para el orden y la limpieza del puesto de trabajo.

Mantenimiento total productivo (TPM). Herramienta usada para optimizar los equipos e instalaciones

productivas.

Ciclo Kaizen. Ciclo de mejora continua.

Calidad Total “Total Quality Management” (TQM).

Just in time. Filosofía que busca la eliminación de desperdicios de forma planificada mediante el uso

de diversas técnicas como son:

o “Kanban”.

o Estandarización de operaciones.

o “Single minute exchange die” (SMED).


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o “One piece flow” (OPF).

o Células de Producción

Figura 10. La casa Lean

1. Análisis de la cadena de valor (VSM)

Como ya se ha comentado, es una descripción gráfica de la cadena de valor usando símbolos

estandarizados.

El mapa del Flujo de Valor (VSM) permite visualizar sobre el papel la secuencia de actividades necesarias

para la transformación del producto y facilita la identificación del despilfarro que existe en el proceso y sus

causas.

Esta herramienta es la base para establecer un plan de acciones de mejora, y con su aplicación llegamos a:

Identificar los desperdicios, por lo que podemos actuar sobre las actividades que no añaden valor al

producto de forma rápida y eficaz.

Ver el proceso de forma global, lo que permite priorizar.

Visualizar gráficamente los puntos conflictivos y las soluciones.

Promover el trabajo en equipo, ya que es imprescindible que en la creación del VSM participen todas

las partes implicadas en el proceso.

Comprender las causas de los problemas, con lo que la soluciones se encontraran más fácilmente y

serán definitivas por atacar a la causa y no al problema.

Visualizar no solo el flujo de materiales (materia prima, productos…), sino también el flujo de

información que influye en la evolución del proceso productivo.

Es por esto que esta herramienta es imprescindible para establecer un plan de mejoras.

Posteriormente, se mostrará la elaboración del VSM del proceso objeto de este proyecto, y se verán los

pasos a seguir para elaborar este tipo de mapas.

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2. Diagrama causa-efecto

El Diagrama Causa-Efecto es una forma de organizar y representar las diferentes teorías propuestas sobre

las causas de un problema.

Se conoce también como “Diagrama de Ishikawa” (por su creador, el Dr. Kaoru Ishikawa), o “Diagrama de Espina de Pescado” (por su forma).

Este diagrama se utiliza en las fases de diagnóstico y solución de la causa.

El diagrama de Ishikawa ayuda a graficar las causas del problema que se estudia y analizarlas.

Es llamado "Espina de Pescado" por la forma en que se van colocando cada una de las causas o razones

que a entender originan un problema. Permite visualizar de una manera muy rápida y clara, la relación que

tiene cada una de las causas con las demás razones que inciden en el origen del problema.

La mejor manera de identificar problemas es a través de la participación de todos los miembros del equipo

de trabajo y lograr que todos los participantes vayan enunciando sus sugerencias.

En la siguiente imagen se visualiza un esquema general de un Diagrama de Espina de Pescado, indicando

donde se coloca el problema y donde las distintas causas.

Figura 11. Esquema general Diagrama Causa-Efecto

Está constituido por una flecha central horizontal (ver imagen anterior) que es conocida como "línea principal o espina central" dirigida al problema a analizar (línea morada).

Posee varias flechas inclinadas que se extienden hasta el eje central, cada una de ellas representa un grupo

de causas que inciden en la existencia del problema (líneas azules).

Cada una de estas flechas a su vez son tocadas por flechas de menor tamaño (líneas verdes y rojas) que representan las "causas secundarias" de cada "causa" o "grupo de causas del problema".


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Figura 12. Ejemplo diagrama Causa-Efecto

El gráfico anterior muestra un ejemplo de diagrama causa-efecto creado para solucionar el problema ejemplo

“Bajo rendimiento en matemáticas”.

3. Diagrama de Pareto

El diagrama de Pareto, también llamado “Curva 80-20” o “Distribución A-B-C”, es una gráfica para organizar

datos de forma que éstos queden en orden descendente, de izquierda a derecha y separados por barras. Permite,

pues, asignar un orden de prioridades.

El diagrama muestra gráficamente el “Principio de Pareto” y permite separar los elementos pocos vitales de los

muchos triviales.

Este principio afirma que en todo grupo de factores que contribuyen a un mismo efecto, unos pocos son

responsables de la mayor parte de dicho efecto (pocos vitales), y la mayoría son la causa de la menor parte del efecto (muchos triviales).

Figura 13. Principio de Pareto

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Figura 14. Ejemplo de gráfico de Pareto

Mediante la gráfica colocamos los "pocos vitales" a la izquierda y los "muchos triviales" a la derecha.

De este gráfico podemos obtener también la separación de las causas de los problemas ya que, según el

principio, el 20% de las causas originan el 80% de los problemas, por tanto permite priorizar tanto los

problemas como sus causas.

4. Tormenta de ideas (“Brainstorming”)

La Tormenta de ideas es una herramienta de trabajo grupal que facilita el surgimiento de ideas sobre un tema o problema determinado.

Es fundamental el entorno en el que se desarrolla la sesión y crear un clima que facilite la exposición de

ideas. Se fomenta la participación de todos los miembros del equipo y en un principio las ideas de los demás no se critican por muy descabelladas que puedan parecer.

La lluvia de ideas se utiliza cuando es necesario generar un número alto de nuevas ideas sobre un tema

concreto.

Es una herramienta que permite plantear y resolver los problemas existentes y sus causas, desarrollar la creatividad…

Los pasos que se siguen en una sesión de Tormenta de ideas son:

Definición del tema o problema a tratar.

Definición del conductor del grupo.

Explicación de las reglas a seguir.

Emisión de ideas libremente sin sacar conclusiones.


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Crear una lista con todas las ideas que hayan surgido.

Cuando no aparezcan más ideas, analizar la lista creada, evaluar y organizar para darle a todas una

utilidad en función del objetivo de la sesión.

Existen 3 métodos para hacer una sesión de tormenta de ideas:

No estructurado (flujo libre). El equipo va diciendo las ideas sin seguir un orden concreto.

Estructurado (en círculo). Igual que la anterior, únicamente se diferencia en que los componentes

del equipo hablan de forma ordenada.

Silenciosa (lluvia de ideas escritas). En este caso los participantes escriben todas las ideas que se le ocurren en un papel manteniendo silencio. Pasado un tiempo determinado, los participantes se

cambian las hojas y cada uno amplia la lista que inició el compañero.

5. Gestión visual

La gestión visual es una herramienta que permite la eliminación de actividades sin valor añadido mediante la

simplificación máxima del trabajo. Busca que todas las actividades realizadas en el puesto de trabajo sean

generadas por una orden visual.

La gestión visual permite que a simple vista quien no conozca el puesto de trabajo sea capaz de distinguir entre

situaciones normales y anormales y sirve como medio de comunicación hacia prácticas deseadas.

Con este modelo de organización, se consigue que todos los detalles sean evidentes, de manera que cualquier

error se hace perfectamente visible y permite detectar los problemas en su fase inicial. Se obtiene información del proceso en tiempo real.

La gestión visual tiene las siguientes ventajas:

Indica al operario sus objetivos de producción en cada momento, teniendo en cuenta lo producido en

el pasado y la capacidad futura.

Transmite la información de forma visual lo que conlleva una autogestión implícita que puede variar

positivamente la actitud de las personas con respecto a sus responsabilidades.

Fomento del trabajo en equipo.

Ayuda e impulsa la estandarización.

Las principales características de los sistemas de Gestión Visual son:

Disponibilidad. Hacer todos los objetos disponibles de forma que el usuario pueda usar todas sus

herramientas en cualquier secuencia y en cualquier momento.

Simplicidad. No sacrificar la facilidad de uso por la funcionalidad del sistema.

Apoyo. Hay que proporcionar el control sobre el sistema al usuario y suministrarle asistencia para

facilitar la realización de las tareas.

Familiaridad. Construir el producto según el conocimiento previo del usuario, lo que le permitirá

progresar rápidamente.

Evidencia. Hacer los objetos y sus controles visibles e intuitivos. Emplear siempre que se pueda

representaciones del mundo real.

Estímulo. Hacer las acciones previsibles y reversibles. Las acciones de los usuarios deberían

producir los resultados que ellos esperan.

Satisfacción. Crear una sensación de progreso y logro en el usuario.

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6. Las 5S’s: Los cinco pasos del Housekeeping

Es un sistema creado por Toyota que enfoca el trabajo en la efectividad, organización y estandarización.

Busca establecer un ambiente de trabajo agradable y eficiente, en un clima de seguridad, orden, limpieza y

constancia que permita el correcto desempeño de las operaciones diarias, logrando así los estándares de calidad de los servicios requeridos.

Con la aplicación de las 5S’s se mejora el ambiente de trabajo al reducir los desperdicios y las actividades

que no agregan valor al producto y además aumentar la seguridad de las personas.

Es muy recomendable implantar y aplicar esta herramienta previamente a otra iniciativa Lean por las

siguientes razones:

La extraordinaria simplicidad de los conceptos que maneja.

Las indiscutibles ventajas de tener cada cosa en su sitio, limpia y lista para el uso.

Es una iniciativa que plantea objetivos a corto plazo de alto impacto, alcanzables para un grupo

designado para llevarlo a cabo, lo cual atraerá la voluntad de colaboración de otros.

Presenta resultados tangibles, cuantificables y visibles para todos.

Mejora la calidad de vida en el área de trabajo y la seguridad.

Su nombre proviene de 5 pasos o fases cuya fonética, en japonés, empieza por “S”: “Seiri”(clasificar),

“Seiton” (ordenar), “Seiso” (limpiar y mantener), “Seiketsu” (estandarizar) y“Shitsuke” (disciplina).

Veamos con más detalle:

“Seiri” (clasificar y eliminar): Clasificar y separar todos los artículos que sean innecesarios y

eliminarlos del área de trabajo.

¿Qué es innecesario?

o Lo que no tiene uso.

o Lo que no se utiliza en esta zona.

o La cantidad que excede de lo necesario para un periodo de tiempo.

“Seiton” (ordenar): Disponer ordenadamente todos los artículos necesarios, marcarlos claramente y

asegurarse que se puede tanto acceder a ellos fácilmente como retirarlos.

Es decir tener “un sitio para cada cosa y cada cosa en su sitio”.

“Seiso” (limpiar y mantener): La limpieza debe integrarse en las tareas diarias de mantenimiento

combinando los puntos de chequeo de limpieza y de mantenimiento.

Hay que recordar, que no ensuciar es mejor que limpiar. Un plan de limpiezas (tareas, frecuencias y

responsables) es necesario para mantener la zona de trabajo limpia, segura y permitir la detección

temprana de anomalías en equipos.

“Seiketsu” (estandarizar): Hacer de la limpieza y el orden una práctica de rutina que forme parte del

día a día.

Para llegar a este punto es necesario establecer una referencia (estándar) de cómo tiene que mantenerse la zona de trabajo y definir formas simples de hacer las cosas para que se mantengan en

el tiempo.

Estandarizar es “Todo el mundo hace lo mismo de la misma manera”.

El estándar define la forma de trabajar mejor, más fácil y más segura. Debe ser simple y claro para


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que todo el mundo lo entienda.

Para un trabajo únicamente puede haber un estándar. Si se modifica, el nuevo sustituye al viejo. El

estándar es una guía que permite evaluar cómo se está haciendo el trabajo.

“Shitsuke” (autodisciplina): Mantener el cumplimiento de los cuatro pasos anteriores y

proporcionar un sistema de mejora continua en el proceso.

Consiste en hacer un hábito de los procedimientos correctos de mantenimiento y seguir siempre los

procedimientos de trabajo especificados y estandarizados. Para ello es necesario la formación y concienciación del personal.

Resulta muy importante crear un sistema de auditoria permanente del plan de gestión visual y las

5S’s que asegure el establecimiento continuo de estas herramientas.

Dentro de las 5S’s las 3 primeras son las más importantes física y visualmente, las otras 2 sirven

para gestionar y crear el hábito de forma que se mantenga “el orden, la organización y la limpieza”.

Figura 15. Técnica de las 5S’s

7. Mantenimiento Productivo Total (TPM)

El Mantenimiento productivo total es el mantenimiento de los índices productivos con la participación de

todos los departamentos.

Hace uso de una serie de métodos que aseguran que el equipo en cuestión trabaja cuando y como es

requerido sin interrupciones y al ritmo deseado.

El objetivo del TPM es hacer que la responsabilidad del equipo la tenga el operario en el puesto de trabajo, no el departamento de mantenimiento o especialistas externos.

De esta manera el personal de mantenimiento se centra en la mejora y el mantenimiento preventivo.

El TPM es una herramienta de mejora adecuada para aquellas empresas donde la eficiencia y calidad del proceso depende en mayor medida de los equipos.

Lo que ocurre normalmente en muchos casos es que la mayoría de las actividades de mantenimiento son

correctivas.

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Sus objetivos en resumen son:

Maximizar la eficiencia global de los equipos (OEE).

0 Ajustes, 0 Defectos, 0 Averías, 0 Accidentes.

Actuar en equipo sobre los equipos en el entorno del puesto de trabajo.

Los principales beneficios del TPM son:

Organizativos:

o Mejor calidad del ambiente de trabajo.

o Mejor control de las operaciones.

o Mayor motivación del empleado.

o Aumento de la participación, colaboración y creatividad del empleado.

o Dimensionamiento adecuado de las plantillas de personal.

De seguridad:

o Mejores condiciones ambientales.

o Mayor capacidad de identificación de causas de problemas y de búsqueda de acciones de mejora.

o Aumento del entendimiento de ciertas normas, en lugar de como hacerlo.

o Mayor prevención y eliminación de causas potenciales de accidentes.

Productivos:

o Eliminación de causas de pérdidas por eficacia de equipos.

o Mejor fiabilidad y disponibilidad de los equipos.

o Menores costes de mantenimiento.

o Menores costes por reprocesado.

A la hora de aplicar el TPM los pasos que deben seguirse son:

Identificar las fuentes de las paradas.

Crear diagrama de Pareto con la causas de las paradas.

Analizar estas causas.

Planificar las acciones de mejora e implantar el plan de acciones de mejora.

Seguimiento del plan de acciones de mejora.

El TPM identifica grandes pérdidas de eficiencia en los equipos que afectan a:

Disponibilidad del equipo (averías, cambios, y ajustes).

Velocidad del proceso (microparadas, pérdida de velocidad).

Calidad de los productos (defectos de calidad, reprocesos y mermas).

El TPM desarrolla los siguientes tipos de mantenimiento:

Mantenimiento autónomo. Su objetivo es delegar responsabilidades al operario e incrementar su

identificación con el puesto de trabajo. Sobre esto se basan los planes de mantenimiento autónomo

y la detección autónoma de problemas por el operario, antes de que se dañe el equipo.

Los pasos son:

o Limpiar las máquinas.


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o Establecer indicadores para prevenir suciedad.

o Definir horarios para inspección y mantenimiento del equipo.

o Analizar manuales para mantenimiento regular.

o Implantar estándares para el mantenimiento autónomo.

Mantenimiento planificado. Una vez que los mayores problemas se hayan eliminado y se haya

implantado el mantenimiento autónomo se analizan las actividades para el Departamento de

Mantenimiento. De aquí surge un plan de mantenimiento preventivo. Estos planes deben ser

revisados continuamente.

Mantenimiento preventivo. La meta es aprender de los registros históricos de mantenimiento y

prevenir la repetición de problemas en nuevos equipos.

El indicador numérico “natural” para el TMP es el OEE (La “Eficiencia Global del Equipo”). Este indicador

permite medir el porcentaje de tiempo que la máquina produce piezas con calidad (tiempo de valor añadido), en comparación con el tiempo total planificado.

8. Ciclo Kaizen

Es un sistema enfocado en la mejora continua de toda la empresa y sus componentes, de manera armónica y proactiva. Es uno de los principales motores del “Lean Manufacturing”.

Este sistema involucra a todos los niveles y funciones de la empresa. Con esto aprovechamos al máximo la

capacidad e inteligencia de todos los empleados de la fábrica.

Además el Kaizen persigue mejorar el proceso con los recursos y medios existentes, es decir, prima la

creatividad ante la inversión.

Por otro lado, se basa en pequeñas mejoras continuas e incrementales. Es necesario que haya sugerencias de mejora continuamente.

La implantación del Ciclo Kaizen se basa en las 4 etapas del círculo de Deming:

Planear (Plan). Para ello es necesario tomar datos y analizarlos para planificar el plan de acciones

de mejora.

Hacer (Do). Se implantan y se llevan a cabo las acciones planificadas.

Verificar (Check). Controlar y verificar el proceso de cumplimiento del plan propuesto.

Actuar (Act). Asegurar el resultado, mantener vivo el plan de acciones y buscar nuevos temas sin

dejar el seguimiento a acciones anteriores.

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Figura 16. Etapas del Ciclo Kaizen

A la hora de introducir la mejora Kaizen, el programa de implantación debe tener en cuenta los siguientes

aspectos:

Desarrollo de un compromiso con las metas de la empresa.

Definición clara de metas y objetivos.

Involucramiento y compromiso de las personas.

Premios a los esfuerzos.

Establecer incentivos con el personal. No necesariamente en dinero.

Debe ser al equipo de trabajo completo.

Reconocimiento al esfuerzo y mejoras.

Trabajo en equipo.

Establece metas claras a los equipos.

Todos participan en el equipo y todas las ideas son bienvenidas.

Liderazgo: El líder debe poner atención y considerar los problemas. Debe saber escuchar,

transmitir actitudes e ideas positivas.

Los principios básicos a la hora de implantar el Ciclo Kaizen son los siguientes:

Eliminar la improvisación.

Pensar en cómo hacerlo, no en porque no puedo hacerlo.

No dar excusas, comenzar a preguntarse porque ocurre tan frecuentemente.

No buscar la perfección apresuradamente. Mejor hacer el 50% hoy que el 90% mañana.

Poner metas cortas y posibles.

Corregir inmediatamente cualquier error.


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Evitar las inversiones, usar los recursos existentes y el conocimiento.

Las ideas de Kaizen son infinitas, muchas nacen en el camino.

9. Calidad Total (TQM)

Es uno de los pilares del “Lean Manufacturing”.

Calidad Total es la mentalidad de no recibir, producir ni entregar información, servicios ni productos de mala calidad. La calidad total busca prevenir los errores en su origen, ir a la causa, no a la consecuencia.

La calidad del producto es la resultante de la calidad del proceso de manufactura, es decir, la calidad se

produce, no se “controla”.

Para conseguir la Calidad Total hay que hacer un seguimiento de los procesos mediante los siguientes

controles:

Auto-Control.

Cada operario revisa al 100% la calidad de la operación que está realizando, para lo que existen

herramientas que facilitan la labor:

o Poka-Yoke: mecanismos o dispositivos a prueba de errores que evitan las acciones incorrectas

y defectos al 100%. Ayudan a conseguir cero defectos, mejorando la calidad del producto y proceso.

o Andon: sistemas visuales (generalmente una luz o lámpara) de paro y aviso de problemas y

defectos en la línea de producción.

o Autonomatización (Jidoka): dispositivos con los cuales las máquinas detectan

automáticamente por si producen un elemento defectuoso. Esto implica la delegación y

responsabilidad de aquello que se realiza al operario, de manera que recae sobre él el control y las iniciativas en la solución de los problemas de esa operación.

Esta última idea, sobre la implicación del operario, es una de las bases fundamentales para el éxito

de la implantación del “Lean Manufacturing”.

En resumidas cuentas, el auto-control consiste en:

o Controlar constantemente al 100%.

o Detectar de forma inmediata los problemas y sus fuentes.

o Ejecutar acciones correctivas en el momento que surge el primer problema.

o Prevenir la producción de otras piezas defectuosas inmediatamente.

Control sucesivo.

Control de los procesos al 100%. En este caso el seguimiento es realizado por personas que no

participan en el proceso controlado (por ejemplo, personal de verificación o el operario de la

siguiente actividad).

En ambos casos, una vez detectado el error, el operario debe retroalimentar el proceso erróneo

inmediatamente, identificar la causa y las personas que tengan que tomar una acción correctora

inmediata hacia el origen del problema.

Decidirse por uno u otro método depende del proceso en cuestión, de las limitaciones del mismo y

de la formación del personal involucrado.

Control estadístico.

En casos concretos o para mejorar el desempeño de calidad, recurre al control estadístico. Se basa en la estadística para determinar la frecuencia de las pruebas de forma que se asegure la confianza

en las mismas.

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10. Justo a Tiempo - JIT (Just In Time)

El Just In Time es otro de los pilares fundamentales para implantar el Lean Manufacturing.

El JIT, Justo a Tiempo en castellano, es una filosofía industrial que persigue la reducción de desperdicio

desde la adquisición de la materia prima hasta la expedición del producto final.

Existen muchas formas de reducir el desperdicio, pero el Justo a Tiempo se apoya en el control físico del

material para ubicar el desperdicio y, finalmente, forzar su eliminación.

La idea básica del Justo a Tiempo es producir los artículos, en el plazo de tiempo y en las cantidades que es requerido para que sean vendidos o utilizados por la siguiente estación de trabajo en un proceso de

fabricación.

Dentro de la línea de producción se controlan en forma estricta no sólo los niveles totales de inventario, sino también el nivel de inventario entre las células de trabajo.

La producción dentro de la célula, así como la entrega de material a la misma, se ven impulsadas sólo

cuando un stock se encuentra debajo de cierto límite como resultado de su consumo en la operación

posterior.

Además, el material no se puede entregar a la línea de producción o la célula de trabajo a menos que se deje

en la línea una cantidad igual.

Esta señal que impulsa la acción puede ser un contenedor vacío o una tarjeta Kanban, o cualquier otra señal visible de reabastecimiento, todas las cuales indican que se ha consumido un artículo y se necesita

reabastecerlo.

Los principales pilares del Justo a Tiempo son:

Igualar la oferta y la demanda.

No importa lo que pida el cliente, hay que producirlo como se requiera y cuando se requiera. Hay

que buscar que el tiempo de entrega se reduzca al máximo.

Esto se consigue reduciendo los tiempos de cambio, las esperas y los tamaños de lotes.

El peor enemigo: el desperdicio.

Eliminar los desperdicios desde la causa raíz realizando un análisis de la célula de trabajo.

El proceso debe ser continuo, no por lotes.

Esto significa que se deben producir solo las unidades necesarias en las cantidades necesarias, en

el tiempo necesario. Para lograrlo existen dos opciones:

o Tener los tiempos de entrega muy cortos. Es decir, que la velocidad de producción sea igual

a la velocidad de consumo y que se tenga flexibilidad en la línea de producción para

cambiar de un modelo a otro rápidamente.

o Eliminar los inventarios innecesarios. Para eliminar los inventarios se requiere reducirlos poco a poco. Como se ha comentado, el inventario oculta los problemas existentes.

Mejora Continua.

La búsqueda de la mejora debe ser constante, tenaz y perseverante paso a paso para así lograr las

metas propuestas.

Es primero el ser humano.

La gente es el activo más importante. JIT considera que el hombre es la persona que está con los

equipos, por lo que son claves sus decisiones y logran llevar a cabo los objetivos de la empresa.

La sobreproducción es sinónimo de ineficiencia.

Se debe eliminar el “por si acaso” utilizando otros principios como son la Calidad Total, organización del lugar de trabajo, Mantenimiento Productivo Total (TPM), Cambio rápido de


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modelo (SMED), simplificar comunicaciones, etc.

No vender el futuro.

Las metas actuales tienden a ser a corto plazo, hay que reevaluar los sistemas de medición, de

desempeño, etc. El JIT no solo implica al proceso productivo, para planificar también hay que usar

esta filosofía.

El sistema de planificación del Just In Time establece que las metas actuales tienden a ser a corto plazo y hay

que reevaluar los sistemas de medición, de desempeño, etc.

Dicho sistema de planificación consiste en un modelo pentagonal, en el cual cada una de los vértices representa un elemento del sistema:

Distribución Física:

Formado por celdas y tecnología de grupos, nos dice cómo manejar y distribuir los recursos físicos

con que contamos.

En vez de contar con departamentos especializados en una operación, se busca trabajar con todas las

operaciones en un solo lugar, formando mini-fabricas completas y controlables.

Ventaja del personal:

El trabajo en equipo para solucionar problemas, así como la cercanía de las diversas máquinas en

una celda propiciando la multifuncionalidad de del personal.

Flujo Continuo:

Se requiere de alta calidad para evitar los paros por defectos, y mantenimiento preventivo para evitar

paros no programados de equipo.

Operación Lineal:

La forma de desplazar el producto será de uno en uno, ya que de otra manera los tiempos de entrega son altos (hay que esperar en cada paso a que se termine con todo un lote para pasarlo adelante) y los

desperdicios se ocultarían en el inventario del bulto.

Demanda y Suministro confiables:

Una de las causas de los problemas con los suministros, es la inestabilidad: nadie sabe cuándo le van a comprar ni cuánto porque todo el mundo cambia a cada rato de proveedor buscando mejores

precios.

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Figura 17. Sistema de Planificación Just In Time

Las técnicas principales del Just In Time son:

Kanban

Es un sistema para manejar los flujos de material e información de manera sencilla y visual. Cada

operación tira de lo que necesita del proceso anterior.

El proceso proveedor entrega o produce exactamente lo que está definido y solicitado.

La etiqueta Kanban sirve como orden de trabajo. Esta es su función principal, en otras palabras es

un dispositivo de dirección automático que nos da información acerca de qué se va a producir, en qué cantidad, mediante qué medios, y cómo transportarlo.


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Figura 18. Ejemplo de tarjeta Kanban

El sistema Kanban deberá ser actualizado constantemente y mejorado continuamente. Además, se

deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones antes de implantar Kanban:

o Determinar un sistema de calendarización de producción para ensambles finales para desarrollar

un sistema de producción mixto y etiquetado.

o Establecer una ruta de Kanban que refleje el flujo de materiales, esto implica designar lugares

para que no haya confusión en el manejo de materiales, se debe hacer obvio cuando el material

esta fuera de su lugar.

o El uso de Kanban está ligado a sistemas de producción de lotes pequeños.

o Tener en cuenta que aquellos artículos de valor especial deberán ser tratados diferentes.

o Tener buena comunicación desde el departamento de ventas a producción para aquellos artículos

cíclicos a temporada que requieren mucha producción, de manera que se avise con bastante anticipo.

Se establecen principalmente dos tipos de tarjetas Kanban:

o Kanban de producción: contiene la orden de producción.

o Kanban de transporte: utilizado cuando se traslada un producto.

Pero existen otros tres tipos:

o Kanban urgente: emitido en caso de escasez de un componente.

o Kanban de emergencia: cuando a causa de componentes defectuosos, averías en las máquinas,

trabajos especiales o trabajo extraordinario en fin de semana se producen circunstancias insólitas.

o Kanban de proveedor: se utiliza cuando la distancia de la planta al proveedor es considerable, por

lo que el plazo de transporte es un término importante a tener en cuenta.

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Por otro lado, para conseguir implantar un sistema Kanban de manera eficiente y que no genere

posibles problemas o deficiencias futuras se debe respetar las siguientes reglas:

o Regla 1: No se debe mandar producto defectuoso a los procesos sucesivos.

La producción de productos defectuosos implica costos tales en materiales, equipo y mano de obra.

o Regla 2: Los procesos siguientes requerirán sólo lo necesario.

Esto significa que un proceso pedirá el material que necesita al proceso anterior, en la cantidad necesaria y en el momento adecuado.

o Regla 3: Producir solamente la cantidad exacta requerida por el proceso subsecuente.

Esta regla se establece con la condición de que el mismo proceso debe restringir su inventario al mínimo.

o Regla 4: Balancear la producción.

Es necesario para todos los procesos, mantener al equipo y a los trabajadores de tal manera

que puedan producir materiales en el momento necesario y en la cantidad necesaria.

Si el proceso siguiente pide material de una manera no continua con respecto al tiempo y a la

cantidad, el proceso anterior requerirá personal y máquinas en exceso para satisfacer esa

necesidad.

o Regla 5: Kanban es un medio para evitar especulaciones

Para los trabajadores, Kanban se convierte en su fuente de información para producción y

transportación y ya que los trabajadores dependerán de Kanban para llevar a cabo su trabajo; el balance del sistema de producción se convierte en gran importancia.

o Regla 6: Estabilizar y racionalizar el proceso.

Estandarización de Operaciones

Estandarizar significa realizar una determinada operación siempre de la misma manera y en el mismo

tiempo, bajo unas pautas establecidas, de modo que se obtienen resultados repetitivos.

El objetivo de la estandarización es la reducción de las variaciones en un proceso.

Sólo podremos estandarizar las operaciones una vez que las hayamos "liberado" de todos los

desperdicios que mencionamos anteriormente. Una vez que la operación está libre de desperdicios, tenemos que asegurarnos que las condiciones de trabajo sean óptimas. También debemos

preocuparnos de que cada empleado esté debidamente capacitado en su puesto de trabajo y que

conozca las especificaciones de la tarea que tiene que realizar.

Cuando se reúnen todas estas condiciones, podemos pensar en estandarizar las operaciones. Esto se puede conseguir haciendo que cada operario escriba detalladamente los pasos que sigue en cada

operación de su proceso para conseguir su objetivo.

Una vez que tengamos una hoja de descripción por cada operación y estén correctamente ubicadas sobre cada puesto de trabajo, debemos asegurarnos que cada empleado siga fielmente, cada vez que

realiza una operación, lo que él mismo escribió. Esta hoja debe ser un documento vivo. Además debe

estar escrito de forma que cualquier operario que lo lea, sea capaz de realizar la operación que describe correctamente.

Una operación sólo puede mejorarse cuando puede medirse, y sólo puede medirse cuando está

estandarizada. Por lo tanto, la estandarización es el primer paso hacia la mejora continua.

Los principales beneficios de la estandarización son:

o Mejora la seguridad del operario y la eficiencia en el trabajo, estudiando con detalle los

movimientos humanos.

o Asegura la calidad de los productos.


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o Ayuda a tener un mismo criterio entre turnos y compartir las mejoras en otras áreas.

o Provee al operario la oportunidad de definir y mejorar su trabajo.

o Es la base para el entrenamiento y controla la variabilidad.

Células de Producción

La gestión por células de producción consiste en organizar el sistema productivo en compartimentos

individuales, independientes y dinámicos, formados por una agrupación de personas y máquinas que

realizan un determinado número de operaciones especializadas.

De esta manera, cada parte de la cadena de valor del proceso resuelve sus propios problemas.

Se trata un esquema (layout) de máquinas de diversas funciones para el procesamiento de una

misma pieza en una sucesión normalmente en forma de “U”, que permite el flujo por pieza y la polivalencia del operario.

Figura 19. Ejemplo de proceso en “U”

Cada célula de producción se encargará de un proceso específico, deberá tener una dirección propia y será autónoma en decisiones de su organización interna.

Una de las ventajas de trabajar por células es que cada una de ellas se puede adaptar fácilmente a los

cambios haciendo a la organización en su conjunto más eficiente por ser más flexible.

Las células de producción deben manejar inventarios pequeños pero suficientes para no parar la

producción.

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Se deben manejar sistemas de información dinámicos, para que el intercambio entre células de

producción sea adecuado y se debe compartir un proceso conjunto con otras células de trabajo.

Las principales ventajas de las células de fabricación son:

o Existencia de buenas condiciones para las relaciones humanas.

o Disminución de los tiempos de preparación y de fabricación (una misma célula engloba varias

etapas del proceso productivo).

o Se facilita la supervisión y el control visual.

o Se reduce el movimiento o manejo de los materiales a través de la planta.

Todas estas ventajas inciden en un menor corte de producción y un mejor servicio al cliente, ya

sea interno o externo.

Cambio Rápido de Herramienta (“SMED”)

Consiste en una serie de técnicas dirigidas a disminuir el tiempo de cambio de formato de las

máquinas que intervienen en el proceso productivo.

El tiempo que se asigna al cambio se mide desde la última pieza buena tipo 1 hasta que se produzca la primera pieza buena tipo 2. El objetivo es que el tiempo de cambio no interfiera en el

flujo continuo de la producción.

“SMED” significa “Cambio de útiles en minutos de un solo digito” (“Single Minute Exchange Die”), pues originalmente la meta era que todos los tiempos de preparación del proceso fueran

inferiores a 10 minutos. Lo que se busca es disminuir el tiempo de cambio.

Sus principales objetivos son:

o Flexibilidad: Al disminuir el tiempo de cambio es más fácil fabricar series cortas, por tanto el

tiempo de reacción a cambios en la planificación es menor. Aparte, al poder fabricar mayor

número de referencias en menor tiempo se consigue un mejor ajuste a la demanda.

o Productividad: Al eliminar tiempos de cambio el coste de mano de obra es menor y aumenta la

producción aun usando menos recursos.

o Calidad: al disminuir el tamaño de las series disminuye también el coste de no calidad ante la detección de algún defecto.

o Capacidad: Al disminuir el tiempo de cambio la disponibilidad de la máquina aumenta y con

ello la capacidad de producción.

Se identifican dos tipos de actividades en el proceso de producción:

o Operaciones Internas: operaciones que se realizan a máquina parada, fuera de las horas de

producción (ajustes, fijación de útil a la máquina…).

o Operaciones Externas: operaciones que pueden realizarse con la máquina en marcha mientras produce.

Se siguen varias fases para aplicar esta técnica:

o Fase 0: Análisis de la situación actual, identificando las operaciones en que se divide el cambio de modelo, definiendo actividades internas y externas, midiendo tiempos y estudiando las

condiciones del cambio.

o Fase 1: Separar tareas externas e internas. Asegurarse de que los ajustes externos se realizan

con la maquina fabricando e intentar convertir los ajustes internos en externos (si es posible).

o Fase 2: Mejora de operaciones de preparación, tanto internas como externas para reducir al

máximo sus tiempos.


32

o Fase 3: Eliminar los ajustes que no sean totalmente necesarios, para reducir aún más el tiempo

de cambio.

Figura 20. Esquema fases aplicación SMED

El Objetivo de esta serie de técnicas SMED es reducir:

o Tamaño de lotes

o Lead Time

o Inventario

o Espacio

o Coste unitario por pieza

Flujo por pieza (OPF)

Flujo pieza a pieza (One Piece Flow) consiste en fabricar las piezas una a una, pasando cada una de ellas al proceso siguiente sin interrupciones.

Se implementa creando células de trabajo para reducir la necesidad de transporte, tiempos de espera

y niveles altos de inventario.

Cuando sea imposible crear este tipo de flujo (por ser máquinas que funcionen en lotes) se separan

estos procesos por lotes del flujo continuo y se conectan mediante de un Sistema Pull o línea FIFO

(“first in, first out”).

El OPF tiene varias ventajas:

o Mejora la calidad, ya que los defectos se detectan antes y puede darse el feedback

inmediatamente.

o Disminuye el “lead time”.

o Reduce el inventario.

33


o Minimiza la utilización de recursos por la eliminación de desperdicios.

o Simplifica la gestión: Flujos orientados a producto.

Con la implementación del flujo pieza a pieza conseguimos eliminar tiempos sin valor añadido,

reducir la necesidad de espacio y limitar el stock en curso. Con el control del stock en curso se reduce la dispersión al sistema de producción y se controla el Lead Time.

2.1.8 Indicadores Lean

En Lean Manufacturing solo se puede controlar y mejorar aquello que se mide. Para medir los distintos parámetros del proceso se usan los indicadores.

Figura 21. Gama de indicadores usados en Lean

OEE - Efectividad Global del Equipo (Overall Equipment Effectiveness)

La efectividad global del equipo (OEE) es un indicador que evalúa el rendimiento del equipo mientras está en funcionamiento.

Mide el porcentaje del tiempo en que una maquina produce realmente las piezas (con la calidad

requerida), comparadas con el tiempo ideal que fue planeado para hacerlos.

La diferencia entre real e ideal debe eliminarse, puesto que es potencialmente un desperdicio.

La ventaja del OEE frente a otros ratios es que mide, en un único indicador, todos los parámetros

fundamentales en la producción industrial: la disponibilidad, el rendimiento y la calidad.

Es posible saber si lo que falta hasta el 100% se ha perdido por disponibilidad (no se produjo durante todo el tiempo que se podría haber producido), rendimiento (no se produjo a la velocidad

que se podría haber producido) o calidad (no se produjo con la calidad que se podría haber

producido).


34

Figura 22. Pérdidas en la eficiencia del equipo

Se consideran 6 grandes pérdidas para el cálculo del OEE:

1. Averías

2. Cambios de configuración o ajustes

3. Microparos

4. Reducción de velocidad

5. Defectos

6. Mermas

Las dos primeras grandes pérdidas afectan a la Disponibilidad, las dos siguientes disminuyen el

Rendimiento y las últimas a la Calidad.

o Cálculo del índice OEE:

El OEE se calcula en base a tres indicadores del siguiente modo:

OEE = (Disponibilidad) x (Rendimiento) x (Tasa de Calidad)

Los 3 ratios son valores entre 0 y 1, por lo que se expresan en forma de porcentajes.

Disponibilidad

Mide las pérdidas de los equipos debido a paros no programados. Incluye pérdidas de tiempo productivo por paradas debidas a averías y a esperas.

35


La Disponibilidad resulta de dividir el tiempo que la máquina ha estado produciendo (Tiempo de

operación bruto) por el tiempo que la máquina podría haber estado produciendo (Tiempo de carga).

El Tiempo de Carga es el tiempo total de operación menos los periodos en los que no estaba

planificado producir por razones legales, días festivos, almuerzos, mantenimientos programados, etc., lo que se denominan paradas planificadas.

Figura 23. Fórmula de la Disponibilidad

Rendimiento

Mide las pérdidas causadas por el mal funcionamiento del equipo o las causadas por el no

funcionamiento a la velocidad requerida y al rendimiento determinado por el fabricante. Incluye pérdidas de velocidad por pequeñas paradas y pérdidas de velocidad por velocidad reducida.

El Rendimiento resulta de dividir el Tiempo de operación neto entre el Tiempo de operación

bruto. También puede decirse que este tiempo es el tiempo de operación bruto a que le hemos descontado los tiempos de paradas debidas a microparos y reducción de velocidad.

Figura 24. Fórmula del Rendimiento

Tasa de calidad

Es el porcentaje de la producción total que se produce sin defectos. El tiempo empleado para fabricar productos defectuosos deberá ser estimado y sumado al tiempo de paradas ya que

durante ese tiempo no se han fabricado productos conformes. Este ratio incluye las pérdidas por

tiempo de reproceso y pérdidas de tiempo productivo (tiempo empleado en fabricar piezas defectuosas).

La tasa de calidad resulta de dividir el Tiempo de operación efectivo entre el Tiempo de

operación neto. El tiempo de operación efectivo es el tiempo que la maquina realmente se

encuentra produciendo piezas buenas, es decir el tiempo neto al que le descontamos las paradas por defectos o mermas.


36

Figura 25. Fórmula de la Tasa de Calidad

Las unidades producidas pueden ser Conformes o No Conformes. A veces, las unidades No

Conformes pueden ser reprocesadas y pasar a ser unidades Conformes. El OEE sólo considera

buenas las que se salen conformes la primera vez, no las reprocesadas.

Clasificación OEE

El valor del OEE permite clasificar una o más líneas o toda una planta:

o OEE < 65% INACEPTABLE. Se producen importantes pérdidas económicas y la

competitividad es muy baja.

o 65% < OEE < 75% REGULAR. Solo puede considerarse aceptable si se está en proceso de mejora.

o 75% < OEE < 85% ACEPTABLE. Valor que puede aceptarse siempre que se continúe hacia

la mejora continua

o 85% < OEE < 95% BUENA. Buena competitividad

o OEE > 95% EXCELENCIA.

“Lead Time”

Es el tiempo transcurrido desde la realización de un pedido hasta la entrega efectiva del producto o servicio. Es decir, el tiempo que tarda la materia prima desde que llega al proceso productivo,

en recorrer toda la cadena de valor, y llegar a ser expedido como producto final.

En un sistema de Implantación de la metodología Lean Manufacturing, es el principal indicador objetivo a reducir. Con él podemos calcular otro indicador llamado “Ratio de valor añadido”, que

se calcula dividiendo el tiempo total de valor añadido por el Lead Time de la cadena:

Figura 26. Fórmula del “Ratio del Valor Añadido”

Este indicador da una idea del porcentaje de tiempo que realmente se le está dando valor al

producto. Por ejemplo, si el RVA está alrededor del 10%, significa que siendo el Lead Time del

proceso de 10 días, solo se incorpora valor al producto durante un periodo equivalente a un día.

37


2.1.9 Etapas de la implantación de la Filosofía Lean

Podemos distinguir cuatro fases que son clave a la hora de implantar la metodología Lean Manufacturing en

una organización.

1. Fase de diagnóstico

La primera fase consiste en analizar la situación inicial, buscando en todo momento las causas de los

desperdicios y problemas existentes. Se siguen varios pasos:

Identificación del flujo de valor

En este paso se utiliza la herramienta VSM, con la que se visualizará el proceso productivo de forma que se podrán conocer los puntos del mismo susceptibles de mejora.

Detección de problemas

Una vez conocidas y analizadas las áreas de mejora, se buscan en ellas los problemas y desperdicios

a eliminar. El objetivo es encontrar todas las actividades que no aportan valor al proceso y puedan eliminarse. Se hace uso de las herramientas de análisis como son el Pareto, la tormenta de ideas, el

diagrama causa efecto, etc.

Análisis de las causa raíces

Conocidos los problemas existentes ahora hay que encontrar su causa para actuar sobre ella y no

sobre el problema concreto.

2. Fase de determinación del estado futuro

En esta fase se busca definir el objetivo al que se quiere llegar tras la aplicación de Lean. Los pasos son:

Definición de las actuaciones

En primer lugar es necesario definir los planes de actuación que se seguirán en todas las áreas a

mejorar.

Definición de actividades

Una vez se tengan claro los planes de actuación, hay que desglosarlos en actividades o tareas

concretas a ejecutar para materializar la consecución de los mismos. Así se definen los panes de acciones de mejora.

Definición de responsables y plazos

Una idea básica para tener éxito al aplicar Lean es que es imprescindible el respaldo y la implicación

de todos los componentes de la misma.

Para conseguir los objetivos marcados hay que crear grupos de trabajo, definir en cada uno de ellos

un responsable de equipo y poner un plazo para la ejecución de los planes de acción definidos en las

fases anteriores.

Definición de indicadores

Como ya se ha comentado, en Lean hay que medir. Es la única manera de conocer el punto en que se

encuentra la implantación de la metodología y de conocer cómo va evolucionando. Para ello se

utilizan los indicadores.

En esta fase hay que decidir los indicadores que se usaran y los datos necesarios a tomar para poder calcular los indicadores.

Definición de objetivos

En todo sistema de gestión de una empresa es vital que todos los implicados conozcan la meta a la

que se quiere llegar para que puedan dirigirse a ella. Esta fase debe ser paralela a todas las anteriores.


38

3. Fase de implantación

Esta fase consiste en la aplicación de las actuaciones y actividades definidas en la anterior. Es decir, es

la etapa de ejecución. Se implantarán las acciones de eliminación de desperdicios y paralelamente se hará el seguimiento a los indicadores definidos anteriormente.

Si los objetivos marcados no se cumplen habrá que actuar en consecuencia proponiendo nuevas

acciones de mejora a las que también habrá que hacerles el seguimiento.

4. Mejora Continua

El proceso Lean no termina en la fase de implantación sino que se analizarán y aplicarán continuamente

todas las nuevas ideas y sugerencias de mejora que vayan surgiendo. Para ello los grupos de trabajo deben reunirse periódicamente, no solo para seguir las actividades inicialmente lanzadas, sino para

lanzar otras nuevas. Si se alcanza el primer objetivo marcado, marcar uno nuevo más exigente de forma

que se comience el ciclo de trabajo de nuevo.

Figura 27. Fases en la aplicación de la metodología Lean Manufacturing

2.2. Aplicación de Lean Manufacturing a este proyecto

El principal objetivo de la aplicación de Lean Manufacturing a este proyecto es la eliminación del “No Valor

Añadido” y, en consecuencia, la reducción de los Tiempos de Ciclo.

Hay muchos más conceptos de Lean Manufacturing que hemos visto, que también se aplican a nivel global en

39


la factoría, tanto en las líneas de montaje como en las zonas de almacenaje, bancos de pruebas, etc. La factoría

al completo está en continuo cambio debido a las necesidades de producción y la implantación de nuevas

tecnologías, y todas esas modificaciones están regidas por las directrices Lean. Pero todo ello se escapa del

alcance de este proyecto, por dos razones principalmente:

Este proyecto está pensado para tener un fuerte enfoque de automatización, por tanto, no se entra en

mucho más detalle con los temas relacionados con organización industrial. A partir de ahora, se

tratarán de forma entrelazada cuando sea necesario, pero a un nivel mucho más práctico.

Existen una gran cantidad de máquinas y subprocesos dentro de las líneas de montaje, por tanto,

desarrollar todas las medidas y modificaciones aplicadas sería una ardua tarea y nos extenderíamos tanto, que habría contenidos como para elaborar varios proyectos adicionales.

Para comprender mejor cómo se realiza esta aplicación, debemos describir la parte del proceso que nos

interesa, tal y como se venía haciendo hasta ahora, para identificar qué es lo que cambia y lo que no.

2.2.1 Descripción general del proceso

La parte del proceso que se va a describir es la parte final de la fabricación del producto: el

montaje/ensamblaje.

En este caso, el producto consta de muchas piezas y/o componentes internos que hay que montar en el

conjunto, mediante una cadena de montaje en serie. Realmente, para aumentar la producción, existen dos

líneas de montaje que funcionan de forma independiente, pero que se abastecen de una misma zona de almacenaje, que se encuentra en una nave anexa a la de las líneas de montaje.

En la zona de almacenaje, existe a su vez una zona de preparación de las piezas que se deben montar en el

conjunto en cada máquina, es decir, en cada punto de las líneas de montaje.

En dicha zona de almacenaje hay unos operarios encargados de preparar los contenedores con las piezas requeridas y dejarlas en espera de que los carretilleros las recojan para transportarlas hasta el punto de la línea

de montaje en el que son requeridas. Todo ello se coordina mediante un sistema informático que será

comentado más adelante, ya que ahora nos centramos en la descripción general del proceso.

2.2.2 Objetivos Lean globales en el proceso

Para conseguir los objetivos globales del proyecto ya comentados (eliminación del No Valor Añadido y reducción de Tiempos de Ciclo), se deben sacar fuera de la cadena de montaje las actividades de no Valor

Añadido (VA en adelante), que son aquellas por las que el cliente no está dispuesto a pagar, y agruparlas para

posteriormente poder reducirlas y optimizarlas. Dentro de estas actividades, una parte importante se refiere a

actividades logísticas.

Hasta ahora, se viene trabajando de un modo en el que el operario realiza dos tipos de tareas:

Tareas básicas y necesarias en el proceso de montaje.

Tareas logísticas de traslado de piezas (no tienen VA).

En una zona de la cadena de montaje donde hay varios operarios, la producción viene limitada por el operario

que tarda más tiempo en realizar su tarea, lo cual puede ocurrir por varias razones, pero una de las principales es que la carga de actividades logísticas sea mayor que el resto de operarios, lo cual se traduce en mayor

tiempo de trabajo, reduciendo la producción. Además, los operarios suelen estar entre sí, a cierta distancia

físicamente, por lo que a la hora de equilibrar los puestos, resulta complicado (y costoso) repartir operaciones

logísticas.

En este punto, surge el concepto de “Kitting”: los Kitting son pequeños almacenes dinámicos controlados y


40

monitorizados por el sistema informático, en los que los operarios preparan los “Kits” de piezas que se

enviarán a los puntos de la línea de montaje donde sean requeridos. Más adelante se detallará mejor el

funcionamiento y disposición de los Kitting, así como las características de los Kits de piezas.

La idea es extraer dichas tareas logísticas de los puestos de montaje y agruparlas en los Kitting, donde se gestionan de forma centralizada por uno o varios operarios. De este modo, en los puestos de montaje se

reducen considerablemente las actividades de no VA, reduciendo así los tiempos de montaje, lo cual permite

equilibrar tiempos de ciclo y todo ello se traduce en una mayor producción y más equilibrada.

Para ilustrar todo esto, vamos a poner un ejemplo gráfico (es un caso hipotético), para un tramo de montaje

con tres operarios. En la situación inicial tenemos que:

Figura 28. Gráfico de situación inicial

A la vista del gráfico, vemos que el operario 2 limita la velocidad de producción, ya que es el que tarda más tiempo en realizar sus operaciones. Saldría un producto cada 8 minutos, lo cual pone de manifiesto el

desequilibrio en los puestos. El cuello de botella está en el operario 2: al operario 1 se le acumularan piezas y

el operario 3 estará cierto tiempo sin pieza alguna. Todo ello se traduce en inactividad, tanto del operario 1 como el 3.

Además de los 3 operarios de montaje, tiene que haber obligatoriamente otro operario adicional, que realice las

tareas logísticas de aprovisionamiento de las piezas. En total serían 4 operarios en esta situación inicial.

La nueva situación sería la siguiente:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

operario1 operario2 operario3

min operaciones logisticas

operaciones básicas

41


Figura 29. Gráfico de situación añadiendo operarios logísticos

Las operaciones logísticas que se realizan en el Kitting las llevan a cabo dos operarios que se dedican

únicamente a ello, con lo cual los operarios anteriores reducen mucho la carga de operaciones de no VA, de

modo que están mucho más equilibrados los puestos. En esa situación, sale un producto cada 5 minutos (una

gran mejora en la producción).

El único inconveniente es que ahora hay dos operarios logísticos, en vez de uno, que sería lo deseado. Pero la

ventaja que aporta el Kitting, es que agrupa y concentra las actividades logísticas, siendo más fácil la

optimización de éstas, lo cual reduce el tiempo de trabajo de los operarios logísticos, hasta tal punto que es posible que dichas tareas las desempeñe un único operario, como vemos en la siguiente gráfica:

0

1

2

3

4

5

6

operario1 operario2 operario3 logistico1 logistico2

min

operaciones logísticas



42

Figura 30. Gráfico situación final puesto equilibrados

De este modo, se volvería a la situación inicial en la que había 4 empleados, pero ahora saldría un producto cada 5 minutos, lo cual supone un aumento de la producción en un 37,5%. Además, los puestos estarían

mucho más equilibrados, únicamente estaría ocioso el operario 2 y durante muy poco tiempo.

0

1

2

3

4

5

6

operario1 operario2 operario3 logistico1

min

operaciones logísticas


43

3 IMPLANTACIÓN REAL DE MEJORAS LEAN

3.1 Nueva ubicación del Kitting

La primera medida real en la aplicación de la metodología Lean Manufacturing es la creación de un nuevo

Kitting en una nueva ubicación.

La zona elegida está situada muy cerca de la zona de almacenaje, pero dentro de la misma nave donde se encuentran las líneas de montaje.

Como es lógico y de acuerdo con los conceptos que se han visto, era una medida necesaria para reducir el no

VA, puesto que si aumentan las distancias entre la zona de almacenaje y las líneas de montaje, esto implicará el empleo de más tiempo en las tareas logísticas, lo cual no es deseable.

Además, el diseño de este Kitting sigue una de las principales técnicas del Just in Time (pilar básico de la

metodología Lean), que son las células de producción: supone un compartimento individual, independiente y

dinámico, con un grupo de operarios y máquinas que realizan una serie de operaciones especializadas. Para ello se sigue un Layout en forma de “U”, con la idea de que haya un flujo de piezas que vaya barriendo el

Kitting al completo y los operarios puedan realizar más de una tarea en el periodo de tiempo en que la pieza

discurre por el Kitting.

Esta ubicación y configuración nos aseguran que:

Los tiempos de preparación de los Kits van a disminuir.

El operario tendrá un mayor control visual de las piezas y de los Kits, lo cual facilita la detección de

errores y la supervisión.

Va a haber menos movimiento de piezas en la planta.

Para asegurar el óptimo funcionamiento del Kitting será necesario contar con un sistema de información dinámico, del que se hablará más adelante, pero debe quedar claro que es un elemento fundamental para que

todo funcione correctamente.

3.2 Tareas logísticas: introducción de AGV

Como ya se ha comentado en los objetivos globales de la metodología Lean Manufacturing, la idea es eliminar

las tareas de no VA o, al menos, reducirlas lo máximo posible, ya que son algo por lo que el cliente no está

dispuesto a pagar.

Pues bien, con las medidas globales relacionadas con la implantación del nuevo Kitting se consigue sacar el no

VA de las líneas de montaje y llevarlo al mismo Kitting para agruparlas y optimizarlas. Además, se han

reducido las distancias de transporte de piezas hacia las líneas de montaje, lo cual reduce aún más esas tareas de no VA.

A pesar de todo ello, debe seguir habiendo operarios que realicen dichas tareas de transporte (puramente

logísticas). Como medida contra ello, se introducen máquinas que realicen dichas tareas de transporte, para poder reubicar a esos operarios en otros puntos del proceso productivo donde sí se genere VA.

Implantación Real de Mejoras Lean

44

En este proyecto se ha optado por introducir AGV’s (Automated guided vehicle), Vehículos de Guiado Automático en castellano. En este caso son AGV de guiado óptico, es decir, el proceso de guiado se basa en el

seguimiento por la rueda de dirección de una raya pintada en el suelo o de unas bandas adhesivas. La principal

ventaja de este tipo de AGV es que la creación o modificación de las rutas es mucho menos compleja que en el caso de otros tipos de sistemas de guiado. De hecho, en este proyecto en concreto, como se verá más adelante,

esta facilidad ha sido muy ventajosa a la hora de la implantación de las trayectorias de los vehículos y de su

propia configuración y puesta a punto. Con cualquier otro sistema de guiado hubiera surgido una gran

problemática a la hora de realizar modificaciones y ajustes.

Es importante comentar esto anterior porque en el proceso de implantación/ejecución del proyecto, ha habido

que realizar modificaciones en la ubicación de algunos elementos del Kitting, además de la propia

modificación de las trayectorias de los vehículos. La gran ventaja de este método es que en la fase de pruebas, dichas modificaciones han sido tan simples como pegar o despegar unos trozos de cinta adhesiva en el suelo.

Una vez implantado todo el sistema y habiendo verificado que todo funciona correctamente, se procede a

sustituir las bandas de cinta adhesiva por rayas permanentes pintadas en el suelo.

Otro dato general sobre estos AGV usados, que también es muy importante, es el sistema de gestión del

tráfico, ya que se van a introducir varios vehículos en un mismo circuito con varias trayectorias posibles dentro

de éste, con lo cual surgirán zonas en las que van a confluir más de un vehículo. Esto implica que ese tráfico de

vehículos sea gestionado de algún modo para que todo funcione correctamente.

Cada vehículo deberá llevar un ruta/trayectoria en función de la orden en curso y además, se deberán tener en

cuenta todas las posibles situaciones en las que los vehículos confluyen en una misma zona, principalmente

por el tema de gestión de la prioridad y otros parámetros a tener en cuenta en su programación.

De cualquier modo, el sistema de control de los AGV usados en este proyecto obedece a un modelo de gestión

de tráfico universalizado, que es el Control descentralizado, donde cada vehículo incorpora su propia unidad

de control programada para obtener el máximo rendimiento operativo. En caso de que dos AGV se aproximen a un punto de intersección, se comunican entre ellos para decidir quién deber ceder el paso a quién,

dependiendo de su situación dinámica. Únicamente se necesita intercambiar información con los vehículos de

forma externa para transferir el itinerario que deben hacer, además de la comunicación entre ellos en caso de

que coincidan en algún punto del recorrido.

Cabe decir que éste no es el sistema que más optimiza la gestión de la prioridad, pero, a cambio, se obtiene una

gran autonomía y tolerancia a fallos, ya que se pueden introducir subsistemas semiautomáticos alternativos (y

externos), que envíen órdenes a los AGV en caso de errores (por los motivos que sea).

Este modelo descentralizado es el más utilizado actualmente, principalmente por el gran avance,

miniaturización y bajo coste de los dispositivos informáticos de control, que se ha producido en los últimos

años.

De hecho, la tendencia de los sistemas de control en AGV, es que cada vez más usen modelos descentralizados con sistemas informáticos abiertos, basados en módulos de software reutilizables (derivados de ordenadores

estándar). De este modo se irían relegando a los clásicos autómatas a las funciones más básicas, reduciendo su

número y por tanto, reduciendo costes a nivel global.

A nivel global, en el caso de este proyecto en concreto, el uso de AGV’s supone una gran mejora en la

implantación de la metodología Lean Manufacturing como ya se ha comentado.

Estos vehículos serán el método usado para transportar los Kits de piezas al punto de cada una de las líneas de montaje donde sean requeridos. Y teniendo en cuenta la buena capacidad de carga de cada AGV y que se

introducirán varios vehículos, queda claro que esto conlleva una gran mejora en el ámbito de las tareas

logísticas.

45


4 DESCRIPCIÓN COMPLETA DEL KITTING

4.1 Metodología de abastecimiento de piezas

Como ya se ha comentado anteriormente, desde el Kitting se va a abastecer las 2 líneas de montaje existentes

en la planta. Para ello, el Kitting se va a subdividir en tres partes, como vemos a continuación en la siguiente

figura esquematizada:

Figura 31. Plano esquematizado zona Kitting

Tanto el Kitting 1 (K1) como el Kitting 2 (K2), abastecen ambas líneas de montaje. La razón por la que se ha

hecho esta subdivisión es que de este modo, la distribución en planta (layout), se asemeja a la distribución en

“U” que ya se ha visto en la metodología Lean. Esto es beneficioso tanto para facilitar el trabajo de los

operarios de Kitting, como para un funcionamiento más óptimo de los AGV. Para que ello sea posible, K1 y K2 llevarán asociados un autómata cada uno.

De cualquier modo, la tercera subdivisión es la zona llamada “Preparación secundario” (SEC en adelante),

Descripción Completa del Kitting

46

desde donde se realizará la descarga y carga de los Kits de piezas, con el fin de preparar una de las piezas esenciales para el producto final. Por tanto, en esta zona no habrá distinción para los AGV y todos pasarán por

ella.

Para entender mejor el método de abastecimiento de las piezas mediante los AGV, se mostrará en la siguiente figura la trayectoria que éstos siguen, tanto en la zona del Kitting como en las zonas cercanas a las líneas de

montaje, que es donde hacen las paradas. Veamos:

Figura 32. Plano esquematizado trayectoria AGV

Es importante comentar que ésta es la disposición final que se adoptó para las trayectorias de los AGV, pero es

un modelo que sufrió algunas modificaciones previas debido a los requerimientos técnicos y los ensayos realizados con los propios AGV, ya que con modelos anteriores no se satisfacían ciertas condiciones de

velocidad ni de precisión. De todos modos, esto se comentará con más detalle en el punto dedicado a la

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implantación y puesta en marcha de los AGV.

Empezando por la zona de Kitting, se ve claramente que la trayectoria descrita por los AGV es en

forma de “U”, según se comentó anteriormente.

Justo después de pasar por K2 hay una zona con un bypass dedicado a la sustitución de baterías,

donde el AGV permanece detenido y un operario se encarga de cambiar la batería agotada por una

batería completamente cargada. Esto se detallará aún más cuando se trate el tema de la programación de los vehículos.

Posteriormente se pasa a la zona SEC, donde los vehículos hacen la descarga y carga de Kits de

piezas.

A continuación, se pasa a la bifurcación que permite a los vehículos ir hacia Línea 1 (L1) o Línea 2

(L2). La trayectoria azul es la que siguen los vehículos si van a L1. En cambio, si van a L2 siguen la trayectoria de color negro. En ambas trayectorias, hay marcadas unas zonas con dos franjas grises

paralelas que simbolizan la zona de detención de los vehículos, donde los Kits de piezas son recogidos

cuando corresponde. Una vez se sale de este tramo de bifurcación, se cierra el circuito de las

trayectorias que siguen los vehículos.

4.1.1 Prioridad en L1

Como ya se ha comentado, ambos Kitting alimentan a las dos líneas, pero hay prioridad siempre en L1. Teniendo en cuenta esto, el sistema informático seguirá la siguiente lógica:

Cuando un AGV entra en uno de los Kitting, la elección del sistema para el siguiente vehículo vendrá

condicionada por la decisión que haya hecho para el primero, pero teniendo en cuenta que hay prioridad para

L1.

En otras palabras, cuando se habla de prioridad en L1 quiere decir que si hay necesidad de piezas en L1,

aunque un AGV debiera, en principio, llevar piezas a L2, finalmente el sistema informático decidirá que ha de

ir a L1 con la correspondiente Orden de Fábrica referente a la línea 1.

4.2 Preparación de Kits

La preparación de los Kits de piezas es realizada por operarios en toda la zona de Kitting. Sea para la línea que

sea (L1 o L2), cada Kit lleva asociada una OF (orden de fábrica), que junto con la decisión tomada por el sistema informático y los autómatas que gestionan el Kitting, quedará determinado si se van a usar piezas de

K1 o de K2 para dicho Kit. Lo que sí es seguro es que se usarán piezas de SEC en cada Kit, como ya se

comentó anteriormente.

En el proceso de preparación de los Kits se usan una serie de ayudas, dispositivos y soportes que provienen directamente de la metodología Lean. Desde un principio, se ha comentado que la idea principal era agrupar

las tareas de no VA en la zona de Kitting y reducirlas/optimizarlas al máximo, es por ello que en este punto el

enfoque Lean está muy presente como se deduce de las técnicas que se aplican, las cuales derivan de algunos conceptos que ya se han detallado en la parte teórica sobre Lean Manufacturing.

Por ejemplo, para la preparación de los Kits se necesita tener el soporte físico que los agrupa y que permite su

transporte en bloque (Palet). Además, para facilitar el trabajo al operario, hay ciertos dispositivos que le ayudan a no cometer errores o simplemente a preparar el Kit más rápidamente. Por otro lado, también hay

otros dispositivos en el Kitting que permiten el control y seguimiento de cada Kit de piezas, lo cual es esencial

para un buen control de calidad.


48

4.2.1 Soporte físico Kits de piezas (Palet)

La base física de los Kits es una placa de duraluminio rectangular perforada, de unos 7 kg de peso y en torno a

20 mm de espesor, llamada Palet.

Cuenta con los apoyos y soportes físicos necesarios para que se consiga una correcta colocación de las piezas.

Es importante remarcar que el diseño de este Palet no solo buscaba un buen posicionamiento de las piezas,

sino un posicionamiento óptimo. Además de que las dimensiones y el peso debían ser tenidos en cuenta para la

colocación y transporte del Kit en el AGV, y en otros elementos de manutención del Kitting. Adicionalmente,

se le añade a cada Palet un tope elástico en su contorno para suavizar los choques entre sí o contra elementos del Kitting en el proceso de descarga y carga. Evidentemente, esto se hace con la idea de evitar daños

innecesarios en los materiales y/o equipos.

A continuación, se muestra una imagen de un Palet correspondiente al diseño definitivo:

Figura 33. Palet real con diseño definitivo

4.2.1.1 Etiquetas dinámicas

Por otro lado, al ser cada Palet la base física de cada Kit de piezas, y sabiendo que es necesario hacer un

seguimiento completo de cada uno de ellos, se añaden unos dispositivos electrónicos a los Palets para hacer

que sea posible ese seguimiento integrado con el sistema informático.

Estos dispositivos son las llamadas Etiquetas dinámicas, que se adhieren a la parte inferior del Palet, en un

hueco diseñado para tal función.

La tecnología que usan estas etiquetas es RFID (Radio Frequency IDentification). Es un sistema en el que cada etiqueta incluye un pequeño chip que proporciona información acerca del producto (en este caso es el Kit), a

través de radiofrecuencia e indentificándolo de forma única. Las etiquetas RFID no necesitan batería, ya que la

propia onda de radiofrecuencia es capaz de alimentar el chip con la energía suficiente para hacer la lectura, a cambio de un reducido radio de acción de unos 2 metros como máximo.

Cada etiqueta es leída por un lector RFID, a partir del cual la información pasa al sistema informático

mediante un bus de campo (cable TSXCUSB485), con protocolo UNITELWAY. Las etiquetas llevan escrita

toda la información acerca de la OF en curso asociada a dicho Kit, lo cual es esencial para que el sistema informático gestione correctamente el funcionamiento del Kitting y el transporte de los Kits mediante los

AGV.

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La gran ventaja de esta tecnología es la versatilidad y la rapidez con la que se lee y escribe la información en las etiquetas. Esto es muy importante ya que los volúmenes de producción de producto son muy grandes, lo

cual implica un gran número de Kits de piezas en movimiento.

En última instancia, con esta tecnología se consigue aumentar la eficiencia global del proceso, que es lo que se persigue desde la filosofía Lean.

4.2.2 Tecnología de ayudas al operario de Kitting

Una vez tenemos bien definido y conocido el soporte físico de los Kits de piezas (Palets), se puede entrar en detalle con el proceso de preparación de los Kits, por parte de los operarios de Kitting.

Para ello, los operarios debe seleccionar las piezas requeridas por la OF y colocarlas correctamente en los

Palets. Esto implica seleccionar la pieza adecuada en cada momento y colocarla en el lugar adecuado.

Como es lógico, con volúmenes de producción tan elevados es muy fácil que se produzca el error humano y

este error sería trasladado directamente a alguna de las líneas de montaje (con los problemas que eso genera).

La idea del Kitting partía desde un principio con la intención de concentrar las tareas de no VA, reduciéndolas y optimizándolas lo máximo posible. Por tanto, para optimizar dichas tareas se debe intentar evitar los errores

a toda costa.

Con este fin se introducen las ayudas al operario de Kitting, que se detallarán a continuación.

4.2.2.1 Encendido de lámparas

Las piezas se encuentran en el Kitting almacenadas físicamente en cajas de material termoestable. Teniendo en

cuenta que hay muchos tipos de piezas y, normalmente, se han de coger de varias referencias distintas, es

complicado que el operario no se equivoque.

Para facilitar la tarea de selección de piezas, se colocan unas lámparas por encima de cada una de las cajas que

contienen las piezas de la misma referencia. Según la OF en curso, el autómata local (K1 o K2), irá dando la

orden para encender la lámpara bajo la cual se encuentran las piezas de la referencia que se requieran en ese preciso momento. De este modo, el operario va a saber en todo momento qué pieza tiene que coger para ir

componiendo el Kit.

Esta ayuda aporta velocidad y precisión en el proceso de preparación (manual) del Kit.

4.2.2.2 Ayudas a la elección

Con el encendido de lámparas se orienta al operario a que haga una buena elección a la hora de coger las

piezas para formar el Kit. A pesar de ello, pueden producirse errores en dicha elección, por ejemplo, por una

confusión a la hora de mirar las lámparas.

Para verificar la correcta elección de piezas y subsanar errores lo antes posible, se usa un sistema de ayudas a

la elección. Este sistema consiste en una serie de interruptores con palancas flexibles incorporadas al cuerpo

del interruptor, que se colocan junto a cada caja que contiene piezas.

Cuando se enciende una lámpara determinada sobre una caja (con piezas), el operario debe coger la pieza y

pulsar el interruptor asociado a dicha caja. De este modo, el sistema local (autómatas), sabe en todo momento

qué tipo de pieza ha cogido el operario y verifica si ha sido una buena elección.


50

4.2.2.3 Pantalla Vijeo Designer

Esta es la última y principal ayuda al operario de Kitting. De hecho se va a comentar en último lugar pero en importancia es sin duda la primera.

Básicamente se trata de una pantalla (display de 50”), que está situada justo en la parte central de la zona de

Kitting, para que pueda ser visualizada desde múltiples puntos de este.

Esta pantalla va conectada a un PC, que a su vez se conecta al sistema informático y del cual recibe la

información. Este PC ejecuta un software de Schneider Electric llamado Vijeo Designer, que es un software de

configuración para HMI (Human Machine Interface), es decir, una interfaz Hombre-Máquina. Es muy usado en sistemas de automatización de procesos.

Como principales características de este software, tenemos que:

Permite diseñar interfaces con elementos multimedia de todo tipo (imagen, video, elementos

dinámicos, etc).

Su interfaz es muy intuitiva y facilita mucho la tarea de diseño de las pantallas (aplicaciones HMI).

Posee gran cantidad de funciones avanzadas que aportan mucha versatilidad al funcionamiento

dinámico de las pantallas HMI.

Su Runtime (Aplicación de tiempo de ejecución), se puede implantar en múltiples dispositivos:

sistemas empotrados, PC’s comunes, etc.

Incorpora una función de acceso remoto Web Gate para poder manejar las pantallas a través de un

simple navegador de internet, mediante arquitectura Ethernet.

Tiene una función de adquisición de datos históricos con una interfaz muy intuitiva.

En este punto no vamos a entrar más en detalle sobre el diseño de la pantalla, ni su programación, ni los aspectos más técnicos en cuanto a comunicaciones y protocolos. Nos centraremos en describir y desarrollar la

información que muestra, desde el punto de vista del proceso de elaboración de Kits por parte de los operarios

de Kitting. Más adelante se entrará en detalle con respecto a su diseño y programación, además de todos los aspectos técnicos que lleva asociados en este caso.

En términos generales, la función de la pantalla es dar información muy rápida y muy visual al operario, para

que sepa de antemano qué pieza tiene que montar en cada Palet para componer cada Kit de piezas. La gran

ventaja es que el operario no tiene prácticamente que moverse de su puesto para poder ver toda esa información, ya que lee de un vistazo en la pantalla.

A continuación se muestran capturas de pantalla del diseño de aplicación HMI realizado para este proyecto:

51


Figura 34. Diseño pantalla HMI global

En esta primera captura podemos ver la pantalla tal y como la visualizarían los operarios de Kitting, es decir,

está capturada directamente del Runtime que saca la señal de video hacia el display de 50”. Es importante

remarcar que esta captura es un ejemplo que se ha generado introduciendo valores manualmente, ya que no contamos con el autómata para crear un ejemplo más realista. De cualquier modo, nos va a ser muy útil para

explicar la función de cada uno de los elementos de la pantalla. De hecho, se ve claramente que sólo en el

primer cuadrante hay introducidos valores, porque los demás cuadrantes siguen la misma lógica y se explicarían de forma análoga.

Otro dato a tener en cuenta es el tema de la elección de los colores del texto y de los elementos dinámicos,

puesto que dichos colores se han elegido siguiendo las directrices de la empresa en proyectos similares

anteriores, todos ellos basados en la metodología Lean Manufacturing.

Por ahora se comentarán los elementos más globales de la pantalla. Veamos:

Se ve claramente la estructura matricial que tiene, puesto que visualiza información combinada entre

K1, L1 y L2. Así como entre K2, L1 y L2.

Por tanto, la parte superior de la pantalla se refiere a la actividad en K1, tanto para alimentar L1, como para alimentar L2. Del mismo modo, la parte inferior está dedicada a K2, en la preparación de piezas

para L1 y L2.

Una gran ventaja de esta estructura matricial es que cada cuadrante puede funcionar de forma independiente, es decir, los datos que contiene son válidos durante un periodo de trabajo concreto.

Pero si ya ha finalizado el periodo de trabajo en un cuadrante concreto, se introducen nuevos datos


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machacando a los anteriores, para así iniciar un nuevo periodo de trabajo (y así sucesivamente).

En ambos laterales de la pantalla se puede ver unas barras verticales. La de la izquierda va asociada a

L1 y la de la derecha a L2. Estas barras son un mero indicador de la cantidad de piezas que hay en los

puestos de montaje de cada línea, en un periodo de tiempo determinado (ya sea un turno de trabajo,

media jornada, la jornada completa, etc). Es decir, de un total de piezas que se ha ido aprovisionando en cada línea, la barra representa gráficamente el porcentaje de piezas que aún hay en los puestos de

montaje. Si ese porcentaje es mayor del 50%, la barra será de color verde. En cambio, si baja del 50%,

la barra se vuelve roja.

Esta información es a nivel cualitativo y simplemente se usa para que los operarios de Kitting tengan presente que si la barra se vuelve de color rojo y el periodo de tiempo de trabajo fijado aún no ha

acabado, tendrán que ir preparando más piezas porque se requiere mayor aprovisionamiento en los

puestos de montaje.

En la parte central de la pantalla, hay dos cuadros de texto con mensajes, que en este caso son a modo

de ejemplo. El cuadro de la izquierda se refiere a K1 y K2 en la preparación de Kits para la línea 1, y

el de la derecha para la línea 2. Son mensajes que principalmente se refieren al “Zipado”, que ya se

detallará un poco más adelante.

Estos mensajes hacen referencia a situaciones en las que el operario de Kitting debe saber que hay que

hacer Zipado, bien sea en K1 o K2. También le informan si dicho Zipado se ha realizado

correctamente. Pero todo ello es información redundante porque el operario ya la debe conocer por

otros medios o dispositivos. Simplemente se añade esa información para hacer hincapié en evitar posibles despistes, es decir, evitar el fallo humano.

A nivel global, al lado derecho de la pantalla y junto a los mensajes centrales, tenemos un elemento de

color azul que simboliza un pulsador. Su única función es cerrar la aplicación y salir del Runtime de

Vijeo, cuando se hace click sobre él.

A continuación, se muestra la captura más en detalle, centrándonos en el primer cuadrante (que es el

que tiene introducidos datos como ejemplo), para poder explicar la función de todos los elementos que

componen cada cuadrante. Veamos:

53


Figura 35. cuadrante pantalla HMI con datos de ejemplo

En primer lugar, en la parte más alta de la imagen (en color negro), tenemos la información del

cuadrante, es decir, la información de este cuadro se corresponde con KIT 1 (K1), para piezas que van

a Linea 1 (L1).

La siguiente fila (con fuente en color azul), tiene la información general referente a la Orden de

Fábrica (OF) en curso. El formato es OF XXXXX, que representa el código interno que utiliza el

programa informático para nombrar la OF. En este ejemplo sería OF 12ABC (es un valor totalmente inventado).

En el extremo derecho de la fila, tenemos el número de OF actual con respecto al total previsto para el

actual periodo de trabajo. En este caso (6/8), la actual OF sería la sexta del actual periodo de trabajo y aún quedarían dos más.

En la siguiente fila (con fuente en color azul), los 6 primeros elementos representan los nombres de las

piezas que se deben preparar en cada OF. El último elemento, llamado Cant, es el total de piezas de la

OF. Se corresponde con la suma del número de piezas anteriores (será un valor menor o igual que 6).

Continuamos con la matriz de bloques, donde:

o Los 6 primeros elementos de cada fila representan las referencias de las piezas cuyos

nombres son los de la fila con fuente azul. Esto quiere decir que el mismo tipo de pieza

(aquellas que tengan los mismos nombres), pueden tener referencias distintas. El último

elemento de cada fila, como ya se ha comentado, es el total de piezas de cada OF.

o Cada fila de la matriz representa una OF distinta: la primera fila representa la OF actual; la

segunda fila se corresponde con la siguiente OF; y la tercera fila es la siguiente OF a la

segunda.

La finalidad de visualizar la OF actual y las dos siguientes es dar la máxima información al

operario de Kitting, para que vaya adelantando trabajo si es posible. De cualquier modo, si el


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operario tiene información de las OF siguientes que tiene que preparar, estará más pendiente para agilizar esas tareas lo antes posible.

o Como se puede ver en la imagen, la primera columna de la matriz de referencias tiene un

marco azul que engloba las 3 referencias. Como la imagen es una captura, no se puede apreciar que ese marco realmente se mantiene parpadeando (aparece y desaparece), en el

Runtime de Vijeo Designer. Eso significa que hay un cambio de ráfaga en ese tipo de pieza

en concreto, es decir, que si para un tipo de pieza en concreto el operario está cogiendo piezas

de un contenedor con un referencia determinada, para la OF actual, y la siguiente OF viene con otra referencia para esa misma pieza, el operario tendrá que coger la pieza de otro

contenedor distinto. A esto se le llama cambio de ráfaga.

En el ejemplo de la imagen, el único cambio de ráfaga (referencia) es el de la primera columna, ya que la siguiente OF a la actual viene con una referencia distinta. En las demás

columnas no se da el caso, porque cada columna mantiene su misma referencia. Además, hay

algunas columnas con elementos vacíos, lo cual significa que en esa OF no se incluye ese tipo de pieza, pero ello no implica un cambio de ráfaga.

Ha de quedar claro que el cambio de ráfaga sólo se produce cuando hay cambio de referencia

en las columnas, no en las filas, evidentemente.

Por último, en la parte inferior del cuadrante tenemos los pilotos de Zipado.

Para saber cómo funcionan los pilotos, primero hay que saber qué es el Zipado. A continuación, se

explicará en qué consiste, pero en el siguiente apartado del proyecto se entrará más en detalle sobre la

tecnología que se usa para llevarlo a cabo.

Pues bien, el Zipado consiste en la comprobación mediante un dispositivo óptico, de que la referencia

de la pieza que está cogiendo el operario de Kitting para la OF actual, se corresponde con la referencia

que pide el sistema informático (que es la que muestra en la pantalla). Normalmente, las referencias de las piezas vienen impresas en una etiqueta que lleva el contenedor que las contiene.

Si al realizar el Zipado, el operario ha cometido un error y la referencia no corresponde, el piloto que

le corresponde a dicha referencia se mantendrá en color rojo. En cambio, si el Zipado es correcto, el

piloto se pondrá de color verde.

Existe otro caso, cuando se realiza el Zipado al haber un cambio de ráfaga, y éste es correcto. En ese

caso el piloto comienza a parpadear.

Es evidente que esta comprobación por Zipado es otra medida que deriva directamente de la metodología Lean Manufacturing, puesto que supone una ayuda al operario en la comprobación de

posibles errores, además de que mantiene un excelente seguimiento del flujo de piezas en todo

momento, gracias al sistema informático.

4.2.3 Zipado con pistola de infrarrojos

Como se acaba de explicar en el apartado anterior, el Zipado es también una ayuda al operario de Kitting, que

se integra muy bien con el funcionamiento de la pantalla HMI diseñada en Vijeo Designer. De hecho aporta información muy visual y muy útil para evitar errores.

Además de ser de gran ayuda en el Kitting, es imprescindible para que el sistema informático realice un

correcto seguimiento de todas y cada una de las OF que se ejecutan cada día en la planta, que son muchísimas. Más adelante se detallará el funcionamiento del sistema informático.

Por todo ello, en este apartado nos vamos a centrar en los dispositivos que permiten realizar el Zipado: son

unas pistolas inalámbricas bluetooth con forma muy ergonómica y de pequeño tamaño, lo cual facilita mucho

su movilidad en el Kitting (esto es algo importante para el operario de Kitting).

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Para la lectura de los códigos (códigos de barras), tiene un sistema óptico mediante rayos infrarrojos.

En concreto, la denominación de la pistola es: Lector Código de Barras IDM BT, de la marca SICK. La

referencia del fabricante es: IDM160-BT11E

El conexionado de esta pistola se hace directamente al autómata y, posteriormente, éste gestiona y envía la información al sistema informático.

El inconveniente real que surgió a la hora de la implantación de esta pistola fue la imposibilidad de

conexionado y comunicación con el autómata que se estaba usando.

A base de mucho investigar se llegó a la solución del problema con dos medidas clave:

Había que crear un cable/adaptador especial que se conectara entre la pistola y el autómata.

Se debía realizar una configuración muy concreta de la pistola, para que todo funcionara

correctamente.

Para facilitar la tarea de implantación de la pistola en futuras ocasiones, yo mismo realicé un breve manual con

todos los detalles, incluido el pin out del cable que tuve que elaborar.

Considero que es muy interesante incluir un fragmento de dicho manual en este proyecto, ya que lo hace aún

más realista y muestra claramente algunas de las tareas que yo mismo realicé en pos del proyecto en la

empresa. A continuación, una muestra de dicho manual:

Manual puesta en funcionamiento Lector Código de barras IDM BT

Este manual tiene como objetivo ilustrar la instalación y la configuración del lector de códigos de barras IDM BT, para que sea capaz de enviar las lecturas correctamente a un autómata.

Los elementos del conjunto hasta el autómata son:

Designación Ref. Fabricante Cantidad

Cable de unión “MODBUS/JBUS” RS232D hacia equipamiento terminal

TSX SCP CD 1100 1

Carta PCMCIA RS232D (9 Señales) 0,3..19,2K bits/s protocolo: modo caract.uni-telway.Modbus/Jbus

TSX SCP 111 1

Pistola lectora de código de barras, inalámbrica bluetooth, interface

RS232 IDM160-BT11E 1

Cable estándar “RJ45/RS232”, incluido con la pistola IDM160-BT11E 1

El conexionado es el siguiente:

Se conecta la alimentación de la pistola por la clavija que tiene la base en su parte inferior.

Se conecta el cable “RJ45/RS232” a la pistola mediante el conector RJ45 correspondiente que tiene

la base en su parte inferior.

Al cable anterior se le conecta el cable DB 9 pines (macho)/DB 25 pines (hembra), el cual hay que

construir.


56

Al conector de 25 pines, se le conecta el cable “MODBUS/JBUS” RS232D.

Finalmente, el cable anterior se conecta a la carta PCMCIA que va insertada en el autómata.

Para construir el cable DB 9 pines (macho)/DB 25 pines (hembra), se necesita un cable de 5 hilos con malla

(hay que soldar la malla a la carcasa metálica de cada conector). La configuración (pin out), del cable es la

siguiente:

DB9 DB25

2 ↔ 2

3 ↔ 3

5 ↔ 7

7 ↔ 5

8 ↔ 4

El método de configuración del lector código de barras IDM BT es el siguiente:

1. Lo primero que debemos hacer es asegurarnos de que la base está conectada a la corriente eléctrica

y el lector está completamente cargado. Además, hay que cerciorarse de que la base se encuentra

conectada correctamente al autómata según lo descrito anteriormente.

2. A continuación, debemos asociar el lector a la base, en el caso de que no estuvieran ya asociados.

Estarán asociados si la luz superior de la base está fija en color azul y la luz más pequeña del lector parpadea en color azul cada 2,5 segundos. Si ambas luces parpadean en verde y rojo, no están

asociados.

Para asociarlos debemos escanear con el lector el siguiente código de barras:

Una vez escaneado, la luz del lector se quedará fija en rojo. Acto seguido, colocamos rápidamente el lector en la base y esperamos a que acabe el proceso, durante el cual la luz del lector parpadeará rápidamente en color

azul. Cuando el proceso ha terminado correctamente, se oirán 4 tonos ascendentes y la luz del lector

parpadeará en azul cada 2,5 segundos, así como la luz superior de la base permanecerá fija en color azul.

Si durante este proceso se oyen dos tonos y las luces no cambian a color azul, el proceso ha fallado y hay que

repetirlo.

3. El siguiente paso es configurar el lector, para lo cual hay que comenzar escaneando el código de barras que fija el puerto RS232:

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Acto seguido, tenemos que escanear el código de inicio de configuración, que es este:

Lo siguiente es ajustar la tasa de Baudios a 9600 BPS, para lo cual escaneamos estos dos códigos, en el orden

que se muestran (de izquierda a derecha):

De igual modo configuramos el Data Frame, escaneando los dos códigos siguientes en el mismo orden que se

muestran:

También hay que seleccionar la Interfaz Host (RS232), escaneando estos dos códigos en el orden que se

muestran:


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Otro parámetro a configurar es “Record Suffix”, es decir, el sufijo de la cadena que envía el lector. Debemos

ponerlo en modo CRLF, escaneando estos dos códigos en el orden que se muestran:

Por último, debemos cerrar el modo de configuración, escaneando el siguiente código:

4.3 Manutención de descarga y carga en el Kitting

La descarga y carga de Kits se realiza tanto en la zona de las líneas de montaje (L1 y L2), como en el Kitting.

Según el alcance de este proyecto, nos centraremos en el Kitting, y más concretamente en la zona SEC.

Para llevar a cabo dicho proceso se utiliza una manutención automatizada con el fin de agilizar y mantener

ajustados los tiempos de ciclo, lo cual era uno de los principales objetivos del proyecto.

La manutención está formada por una estructura de aluminio, que soporta una cinta transportadora y la eleva

en torno a una altura de 1 m.

Estas cintas transportadoras están accionadas por motores controlados desde el autómata local, el cual también

recibe señales de sensores y finales de carrera que hacen posible la sincronización con el AGV.

Las mismas cintas transportadoras hacen posible tanto el traslado de los Kits, como la descarga y la carga de éstos.

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4.3.1 Modo de Funcionamiento

En la zona de descarga, que es la entrada de la manutención, el AGV realiza una parada de espera hasta que el

autómata le da permiso para descargar los Kits. Para ello, circula por debajo de la estructura metálica de la

manutención, de modo que a la vez que avanza, va empujando e introduciendo los Kits en la cinta de entrada (la cual posee cierta pendiente para que esto sea posible), en el mismo sentido de avance del AGV.

Es importante comentar que los AGV tienen acoplado un remolque (que se detallará más adelante). Este

sistema está diseñado para que se haga una descarga de 8 Kits vacíos de una sola pasada (4 Kits del propio

vehículo y otros 4 del remolque). Esto ha sido factible con ciertos ajustes de las guías de la manutención, pero esas pruebas y ensayos referentes a las manutenciones se escapan del alcance del proyecto.

De manera análoga se realiza la carga de Kits, también con 8 unidades de una pasada.

Para ello, el AGV avanza hacia el final de la manutención, por debajo de ésta, hasta llegar al punto final de carga, donde queda en espera de recibir la orden de avance para la carga. Una vez recibe la orden, comienza a

avanzar a la par que se activa la cinta transportadora (también con cierta pendiente), la cual transporta los Kits

en el mismo sentido de avance del AGV. Como la sincronización que realiza el autómata entre el AGV y la cinta transportadora es muy precisa, justo cuando empieza a pasar la parte delantera del AGV por el extremo

de la cinta, con la ayuda de la pendiente y el empuje que proporciona la cinta transportadora, los Kits

comienzan a quedar cargados y colocados sobre el vehículo. La carga se realiza progresivamente desde la

parte delantera del AGV hasta la parte trasera el remolque, quedando cargados 8 Kits por pasada.

Para ilustrar de forma gráfica el proceso de descarga y carga, se muestran a continuación dos figuras

esquematizadas:

Figura 36. Esquema proceso descarga de Kits en manutención

A la vista de la figura, se ve claramente que el extremo de la cinta transportadora queda por debajo del nivel de

apoyo de los Palets. Puesto que ésta es más estrecha que la estructura portante del AGV (y su correspondiente remolque), no tiene problema en recorrer a lo largo todo el vehículo desde la parte delante a la trasera, y en su

camino va recogiendo y transportando cada Palet hacia el interior de la manutención.


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Figura 37. Esquema proceso carga de Kits en AGV

En este caso, no es necesario que la cinta transportadora baje tanto como en la descarga, aunque el extremo

sigue quedando por debajo del nivel de los Palets. De cualquier modo, éstos van cayendo por gravedad en las estructuras portantes del vehículo, quedando perfectamente encajados gracias a que la pendiente de bajada es

muy pequeña (se posan suavemente), y además hay unas guías que los centran y restringen movimientos

laterales.

Para ilustrar el funcionamiento de manera más realista, a continuación se muestra una imagen real del proceso de carga de Kits, en una de las pruebas que se realizaron en la ejecución de este proyecto. Veamos:

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Figura 38. Imagen real del proceso carga de Kits en AGV

Como se puede observar, el proceso de carga se encuentra justo a punto de comenzar, con el primer Palet a punto de posarse en la estructura portante del AGV. Además, en dicha estructura se pueden ver unas tiras de

color verde, que son de un material relativamente blando. Su función es amortiguar el impacto al posarse el

Palet, así como reducir el desgaste por fricción en ambos elementos.

4.4 Sistema informático

Como ya se ha comentado en varios apartados de este proyecto, prácticamente toda la información del proceso


62

en el Kitting, tanto a nivel de organización industrial como en los aspectos más técnicos y de automatización, se gestiona a través del sistema informático propio de la empresa.

Este sistema informático también gestiona el proceso productivo a nivel global, es decir, no sólo recibe

información del Kitting, sino que monitoriza todos los procesos en cada una de las máquinas en ambas líneas de montaje.

Desde un punto de vista más general, se podría decir que este sistema permite la elaboración de los Kits de

forma automática, ya que controla en todo momento qué tipo de piezas se van a montar y dónde se van a

montar. Informa de ello al Kitting, y cada Kit de piezas queda asociado a un producto concreto. De este modo, el sistema de AGV sabe cuándo y dónde tienen que llevar cada Kit.

Por otro lado, desde el punto de vista más enfocado a la organización industrial, el sistema informático

controla el enciclado de cada OF y monitoriza los tiempos de ciclo:

El enciclado hace referencia al orden que sigue cada producto en la línea de montaje y la máquina de

montaje que le correspondería en cada momento.

Los tiempos de ciclo, como ya se ha comentado anteriormente, se refieren al tiempo que tarda cada

producto en salir de cada máquina de montaje. Cuando se han manejado conceptos más generales de

Lean Manufacturing en apartados anteriores, nos hemos referido al Tiempo de Ciclo de un modo global. Esto es, el tiempo que transcurre en el proceso global de montaje (que se compone de la suma

de tiempos de ciclo más elementales).

4.4.1 Arquitectura de red sistema informático

Según se ha comentado, queda claro que el sistema informático accede en todo momento a la información

referente al proceso productivo, tanto en las líneas de montaje, como en el Kitting (que a su vez interactúa con

los AGV).

Pero el modo de acceder a esta información no es de forma directa, es decir, que el sistema informático no se

comunica directamente con los dispositivos de la planta, sino que hay un elemento intermedio.

Como la empresa es considerablemente grande y tiene centros de producción a nivel mundial, utiliza una red

global a la que se conecta el sistema informático de cada centro de producción (cada uno con sus correspondientes rangos de direcciones locales), así como cada uno de los dispositivos y máquinas

involucradas en el proceso productivo. La mayoría de estos dispositivos suelen ser los autómatas y los PC’s

con pantallas HMI (como es el caso de la pantalla con Vijeo Designer que se ha descrito anteriormente).

Generalmente, estas conexiones se realizan vía Ethernet con un protocolo TCP/IP MODBUS, lo cual aporta

simplicidad al sistema y un mayor nivel de estandarización.

Para ilustrar de forma gráfica la arquitectura de red del sistema, se muestra la siguiente figura esquematizada:

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Figura 39. Esquema arquitectura de red sistema informático

Esta arquitectura aporta una clara ventaja: desde la red global se puede monitorizar el proceso productivo en todos los centros de producción que posee la empresa, independientemente del país en el que se encuentren.

De cualquier modo, todo lo comentado sobre la arquitectura de red nos aporta una visión más global del

funcionamiento de la empresa, pero no se va a entrar en más detalle con este tema, ya que no entra dentro del alcance de este proyecto.

4.5 Electrónica y automatismos en el Kitting

En la introducción de este proyecto ya se comentó que la idea es desarrollar el contenido con un fuerte carácter

de automatización industrial, a pesar de que haya una parte importante de conceptos de organización

industrial.

Pues bien, en este apartado se van a tratar de lleno los aspectos más técnicos y más orientados a la automatización en relación al Kitting.

Esto no quiere decir que sólo se trate de automatismos, puesto que principalmente nos centraremos en el

armario eléctrico del Kitting, que cuenta con componentes eléctricos, electrónicos y autómatas.

También se detallarán todos los aspectos relacionados con el PC que ejecuta el Runtime de Vijeo Designer,

con la pantalla HMI (se entrará en detalle sobre cómo se realizó el diseño y programación de dicha pantalla).

Sería interesante desarrollar también la electrónica empleada en la manutención, pero no se dispone de datos suficientes para ello, con lo cual no se hará referencia a ello.

Red global de la

empresa

Sistema Informático

Autómatas, PC's, etc


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4.5.1 Armario eléctrico

Desde el armario eléctrico se controlan prácticamente todas las actividades que se realizan en el Kitting. En su

interior se encuentran los dos autómatas, que son realmente el “cerebro”, pero para su correcto funcionamiento

son necesarios todos los componentes y elementos que incorpora el armario eléctrico: fuentes de alimentación, aparamenta de protección, pasarelas, etc.

Es importante comentar que yo mismo participé en el conexionado y cableado del armario eléctrico, así como

en la modificación de algunos de los esquemas eléctricos iniciales de éste, ya que se iban encontrando errores a

medida que avanzaba la ejecución.

Para tener una idea más concreta de cómo es el armario, a continuación se muestra una imagen real en la que

se pueden observar sus componentes. Veamos:

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Figura 40. Imagen real armario eléctrico Kitting

Cabe decir que en esta imagen, el cuadro eléctrico no aparece finalizado por completo, ya que aún quedan por

instalar algunos componentes. Además, algunos módulos de comunicaciones iban situados fuera del armario, en un pequeño cajetín anexo a la parte trasera del armario.

A la vista de la imagen, se distinguen claramente elementos como: la fuente de alimentación regulada, que está

junto al interruptor general y la caja de fusibles generales del cuadro. Más abajo tenemos los interruptores


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automáticos magnetotérmicos, junto con los interruptores diferenciales.

Continuando hacia abajo, tenemos los autómatas (solo se ve uno de los autómatas ya que el otro está aún más

abajo), y el módulo de interconexión que conecta con el pequeño cajetín con los módulos de comunicaciones.

Se ve claramente que el cableado de la zona de los autómatas es de color azul, lo cual representa que están alimentados con corriente continua y que se trata de cables de señales y no de potencia.

En la parte más baja de la imagen, se pueden ver un par de contactores y un bornero, con su correspondiente

fila de bornas.

A continuación, se muestra un fragmento del esquema eléctrico global del armario. Cabe decir que este esquema está incompleto, ya que faltan algunos componentes como por ejemplo el segundo autómata. Esto se

debe a que es una versión anterior a la que se usó definitivamente. Veamos:

Figura 41. Esquema eléctrico global armario Kitting

En los siguientes párrafos, se va a documentar con fragmentos de sus correspondientes esquemas eléctricos, algunos de los principales componentes de este armario eléctrico.

4.5.1.1 Alimentación general

En el siguiente esquema, se tiene la línea trifásica que alimenta todo el armario, con su módulo de fusibles. Se alimenta un transformador con dos fases de entrada para tener a la salida 230V. En esta salida tenemos un

ejemplo de interruptor magneto-térmico y un interruptor diferencial. Además, aparecen las 3 barras de tierra

del armario. La fuente de alimentación estabilizada no aparece en el esquema, pero va directamente conectada a la línea trifásica, aguas abajo de los fusibles. Veamos:

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Figura 42. Esquema eléctrico alimentación general armario Kitting

A continuación, se indican los principales componentes del sistema de alimentación y su designación:

Fuente alimentación estabilizada MPS10-400/24 400V 10A 240W de la marca Murrelektronik.

Transformador 400/230 V 2000VA de potencia aparente.

Disyuntores Magneto-Térmico Monopolar+N Curva C 220V 1ª de la marca Siemens.

Módulos porta fusibles con cartuchos fusibles 16A AM 14X51 500V; 10A AM 10X38 500V; 8A GF

10X38 500V; 1A AM 10X38 500V. Todos ellos de la marca Legrand.

4.5.1.2 Autómatas

NOTA: es importante recordar que los autómatas sólo se va comentar a nivel descriptivo, ya que no se tienen suficientes datos de su programación y además ello escapa del alcance de este proyecto. Por otro lado, recordar

también que los autómatas se conectan al sistema informático vía Ethernet (protocolo TCP/IP MODBUS).

En el siguiente esquema, se muestra un fragmento del esquema general de uno de los dos autómatas que tiene

el armario (ambos son iguales). Cuentan con una carta de alimentación, el módulo del procesador y dos módulos más, con cartas de entrada y salida. Veamos:


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Figura 43. Esquema eléctrico global autómatas Kitting

A continuación, se detalla la designación de cada módulo del autómata:

Módulo alimentación autómata TSX-57 PSY1610M de la marca Telemecánica.

Procesador 128KB de RAM, 1024-E/S-TOR TSX-P57203M de la marca Telemecánica.

Carta de 64 entradas TSX-57 24V TSX-DEY64D2K de la marca Telemecánica.

Carta de 64 salidas TSX-57 24V TSX-DSY64T2K de la marca Telemecánica.

En la siguiente imagen se muestra con más detalle, un fragmento del esquema eléctrico de la carta de 64 entradas del autómata:

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Figura 44. Esquema eléctrico carta entradas autómata Kitting

De forma análoga, se muestra a continuación otra imagen con detalle, de un fragmento del esquema eléctrico

de la carta de 64 salidas del autómata:

Figura 45. Esquema eléctrico carta salidas autómata Kitting


70

4.5.1.3 Bus de campo

El bus de campo usado en el Kitting es BUS ASI (AS-I): comunicación entre el autómata y los sensores,

ayudas a la elección, pistola de Zipado, etc.

Para ello, el autómata tiene un módulo acoplador de BUS ASI, el cual no aparece en el esquema general del

autómata, pero que sí se mostrará a continuación, en el siguiente esquema de la configuración del bus de

campo. Veamos:

Figura 46. Esquema eléctrico Bus de campo Kitting

A la vista del esquema, el módulo acoplador (zona inferior izquierda de la imagen), se inserta en el rack en el que está colocado el autómata. De él parte el cable amarillo del BUS ASI, el cual transporta la información. De

ahí llega al módulo de alimentación estabilizada para ASI, partiendo de él otro ramal de cable amarillo hasta el

módulo repartidor para los sensores de “paso de manos”, es decir, las ayudas a la elección. De este último módulo, parte otro ramal de cable amarillo de datos hacia los módulos ASI para los sensores repartidos por el

Kitting. Estos módulos requieren un cable adicional de alimentación que va pinchado punto a punto, y es de

color negro.

A continuación, se detalla la designación de cada módulo descrito:

71


Módulo acoplador bus AS-I TSX SAY 200 de la marca Telemecánica.

Módulo de alimentación estabilizada, fase para ASI 100/240V ASI-ABLD3004 de la marca

Telemecánica.

Módulo 4entradas/4salidas con relé, desplazadas ASI 24V ABE-8R44SB11 de la marca

Telemecánica.

Módulos ASI para sensores, modelos ASI-ME4I/4O y ASI-B8VM12 de la marca Telemecánica.

4.5.2 PC con Vijeo Designer

Este apartado se va a centrar en otro importante elemento del Kitting, que es el PC con el Runtime de Vijeo

Designer, el cual envía la señal gráfica al display que muestra la pantalla HMI (de ayuda al operario de

Kitting).

En primer lugar, hay que comentar que éste es un PC normal y no muy potente, ya que el software no tiene

muchos requerimientos de hardware. Cuenta con un SO Windows estándar, más que suficiente para que el

software funcione correctamente.

Como ya se comentó anteriormente, el PC se conecta vía Ethernet a la red global de la empresa, es decir, la

conexión de red estándar en los PC’s.

Para que haya una correcta comunicación entre el PC y la red, es necesario realizar el direccionamiento de red de forma manual, es decir, asignar la dirección IP correspondiente manualmente. Esto es importante porque

una correcta comunicación con la red global, permite recibir los datos de los autómatas, sin los cuales la

pantalla no mostraría ninguna información relevante.

Por otro lado, la conexión con el display se realiza con un simple cable VGA, a la salida de video de la tarjeta gráfica del PC.

4.5.2.1 Diseño y programación

El punto fuerte de este apartado es el diseño de la pantalla HMI y su programación con Vijeo Designer.

Todo ello se va a comentar lo más detalladamente posible, incluyendo capturas de pantalla.

Para comenzar, se va a mostrar una captura del entorno gráfico del programa de diseño. Veamos:


72

Figura 47. Captura entorno gráfico Vijeo Designer

En la imagen se puede distinguir distintas partes:

La zona central que es el panel donde se realiza el diseño de la pantalla en sí: se van añadiendo

bloques y elementos, así como cuadros de texto fijo o dinámico (mensajes).

La parte superior de la imagen tenemos las barras de herramientas, con la gran cantidad de funciones

que permite Vijeo. Además, arriba del todo están también los menús típicos de los programas con entorno Microsoft Windows.

A la izquierda están los módulos más usados para el diseño, que son el Navegador en estructura de

árbol, el cual permite moverse y cambiar entre las distintas partes que forman el proyecto de Vijeo

(que no sólo es el panel visual que se muestra por pantalla); y un poco más abajo está el Inspector de Propiedades, que es esencial para modificar las propiedades de prácticamente todos los elementos de

forma rápida, y en nuestro caso en concreto nos resulta muy útil para introducir por teclado valores a

las variables, ya que carecemos del autómata real para realizar pruebas.

En la parte inferior de la pantalla, tenemos la Zona de Retroalimentación, que aporta información del

proceso de compilación para generar el Runtime. Es muy útil para detectar errores en la compilación,

ya que describe con bastante detalle el proceso y de forma muy clara.

A continuación, se va a comentar más en detalle el panel y sus elementos, los cuales ya fueron comentados en el apartado de preparación de los Kits, a nivel de la información que representan. En este caso se detallará la

estructura de datos que tiene cada elemento para que reciba correctamente los datos de los autómatas.

Para ello y a fin de recordar los elementos, se muestra primero la imagen del panel principal. Veamos:

73


Figura 48. Panel principal pantalla HMI

En el panel, los títulos principales (KIT 1, KIT 2, Línea 1 y Línea 2), son cuadros de texto fijo en los

que se escribe el texto que se quiere visualizar y se configuran las opciones de tamaño y fuente. De

igual modo, los nombres de las piezas en cada cuadrante son también cuadros de texto fijo, a los que

se les ha aplicado color azul a la fuente.

En el caso de los elementos que muestran la OF y su número parcial y total, se han usado módulos

visualizadores de cadena. Estos módulos reciben una cadena de caracteres del autómata y la muestran

por pantalla. Se pueden configurar por completo para que muestren sólo el número de dígitos que nos

interese, y por supuesto, el tamaño y tipo de fuente.

Es curioso que tanto para el número parcial de OF, como para el número total, el dato que genera el

autómata es un entero, por tanto el Runtime recibe también un entero. Sin embargo estamos usando un

visualizador de cadena para mostrarlo, ¿por qué?. La razón es que los visualizadores de cadena son

más versátiles a la hora de configurar y además, si se asigna una variable entera a un visualizador de cadena, el programa se encarga de convertir el entero recibido directamente en una cadena, es decir,

que a efectos prácticos se visualiza igual.

En la siguiente imagen se pueden ver los visualizadores de cadena de OF y la ventana de configuración general de uno de ellos (el que recibe enteros en concreto):


74

Figura 49. Ventana configuración visualizador de cadena

Continuamos con los visualizadores de cadena de la matriz de referencias de piezas, que son

exactamente igual que los anteriores a excepción de la configuración gráfica elegida, que es de cuadro

con marco. Estos visualizadores reciben una cadena de caracteres desde el autómata. A continuación

se muestra una imagen de uno de ellos (los demás son copias unos de otros):

Figura 50. Ejemplo visualizador de cadena

El siguiente elemento a comentar son los pilotos de Zipado, que como ya se comentó, se ponen en

verde cuando el Zipado es correcto; en rojo si no es correcto; y parpadean si hay un cambio de ráfaga.

La configuración de estos elementos es muy sencilla, ya que reciben un valor booleano (tienen asignada una variable booleana), del autómata. Si el Zipado es correcto reciben 1 y si es incorrecto

reciben 0. Si hay cambio de ráfaga, el propio autómata tiene implementado un algoritmo que genera

un valor booleano alternando continuamente entre 0 y 1. Al ser visualizado en tiempo real por el Runtime, se ve como un parpadeo o alternancia entre ambos colores, verde y rojo.

75


Otro elemento importante son las barras de los laterales, que representan la proporción de piezas que

hay en los puestos de montaje de cada línea. Estas barras reciben dos valores enteros: uno es el total de piezas que tienen que llegar a los puestos de montaje en la actual OF; y el otro es el número de

piezas/elementos que ya han llegado a los puestos.

El funcionamiento es el siguiente: si han llegado a los puestos de montaje más de la mitad del total de piezas, la barra se muestra en color verde. Si es menos de la mitad, se muestra en color rojo. Es por

ello por lo que decimos que representan la proporción de piezas, ya que gráficamente se visualiza muy

bien cuando la barra sube o baja del 50% y en qué porcentaje está más o menos, todo ello de un solo

vistazo.

A continuación se muestran un par de capturas con la configuración de las barras:

Figura 51. Ventanas configuración gráfico de barras

El siguiente elemento utilizado son los visualizadores de mensajes, que son los módulos situados en la

zona central de la pantalla, los cuales muestran mensajes de ayuda a los operarios. En concreto, tienen

pre programados 5 mensajes distintos.

El funcionamiento de estos visualizadores de mensajes es el siguiente: se crea un recurso de texto a

nivel global en Vijeo, que no es más que un conjunto de estados donde cada uno de ellos tiene

asociado un mensaje y un índice. En este caso serían 5 estados. Además, se crea un recurso de color

global, que es similar al recurso de texto. En cada estado hay asociado un índice y una combinación de colores distinta. Pues bien, una vez creados ambos recursos globales, son asignados al visualizador de

mensajes. Por último, se le asigna una variable entera que hace de puntero a entero, para recorrer los 5

estados. Cuando el autómata envía un valor de esa variable, se mostrará por pantalla el mensaje que corresponda al estado indicado por esa variable entera (índice).

A continuación, se muestran unas capturas con la configuración de los visualizadores de mensajes y

los recursos de texto y color. Veamos:


76

Figura 52. Ventana configuración visualizador de mensaje

Figura 53. Ventana de creación recurso de texto

77


Figura 54. Ventana de creación recurso de color

Posiblemente es el elemento más básico y sencillo de toda la pantalla, pero no menos importante. Se

trata del interruptor de salida del Runtime, ya que sin él habría que cerrar el programa matando el

proceso en el SO del PC, lo cual no es muy “elegante”.

Simplemente se añade el elemento interruptor y se configura para que al pulsarlo, salga de la

aplicación. A continuación, se muestra una captura de la ventana de configuración:

Figura 55. Ventana configuración interruptor


78

Por último, tenemos el elemento más complejo de la pantalla, aunque en apariencia es de los más

simples. Se trata de los módulos rectangulares que engloban las columnas de la matriz de referencias. Son los que hacen posible el parpadeo visual del fondo de dichas columnas, cada vez que hay un

cambio de ráfaga.

Para conseguir este efecto, se han colocado debajo de cada columna de visualizadores de cadena de las referencias, dos bloques adicionales sobre el fondo del panel. En apariencia, cuando no hay

parpadeo parece que simplemente está el fondo del panel, pero en realidad están superpuestos ambos

módulos. En la siguiente captura se puede ver claramente:

Figura 56. Captura módulo intermitente superpuesto

A la vista de la imagen, se ha movido el módulo superior (de color gris), para que se vea el módulo

azul de debajo, que a su vez, está por encima del fondo gris de la pantalla. Los visualizadores de

cadena de la matriz de referencias se añaden al final para que queden por encima de todo el conjunto, visualmente.

Hay que decir que el módulo azul es un simple bloque de animación, es decir, una figura rectangular

totalmente estática, a la que se le ha aplicado color azul en las propiedades de colores. Sin embargo, el módulo superior (gris), es realmente un visualizador de cadena, que recibe un valor booleano (en este

caso no lo recibe del autómata), y activa el parpadeo de ese bloque cuando es necesario. Realmente

muestra por pantalla el valor booleano recibido, pero se le ha asignado una fuente de muy pequeño tamaño y además queda tapado por el bloque central de la columna de referencias (que está por

encima).

A continuación, se muestran unas capturas con la configuración del visualizador de cadena azul que

permite el parpadeo:

79


Figura 57. Ventana configuración módulo intermitente superpuesto

La cuestión es: si la variable que activa el parpadeo no la envía el autómata, ¿quién la envía?. La

respuesta es que realmente la genera el programa internamente, mediante un script (rutina o

subrutina), que yo mismo realicé para tal función.

Para poder entender el funcionamiento del script, primero hay que ver la estructura de variables que se

ha empleado:

o En el conjunto de la pantalla se utilizan varios tipos de variables: entero, cadena, booleanas, etc. Algunas de estas variables aparecen de forma independiente, pero

otras aparecen dentro de unas estructuras de variables que se han creado.

o Se ha creado una estructura por cada cuadrante que engloba las variables asociadas a los elementos de la matriz de referencias (“array” de cadena); las variables asociadas

a los pilotos (“array” de booleanas); y las variables asociadas al parpadeo de las

columnas de la matriz de referencias (“array” de booleanas).

A continuación, se muestran unas capturas con las variables usadas en la pantalla:


80

Figura 58. Variables usadas en pantalla HMI

81


Figura 59. Estructura de variables creadas para cada cuadrante

A la vista de las imágenes, se ve claramente la estructura de variables que se ha explicado

anteriormente. Además, se puede ver que en la columna llamada “origen de datos”, todas las variables

aparecen con valor “Interno”. Esto es debido a que no tenemos un autómata real para hacer pruebas, por lo tanto los valores de las variables hay que introducirlos a mano internamente. En la realidad, una

vez implantada en fábrica y funcionando, todos esos valores serían “Externo”, excepto las variables

booleanas del array de parpadeo, que sería “Interno”.

NOTA: esta estructura de variables se ha creado a fin de simplificar la programación del script interno

del programa y llevar un mejor orden de las variables, gracias a la posibilidad de uso de índices que

determinen los elementos de las matrices de variables.

En cuanto al script, se crea desde una opción que se llama “Acciones del panel”, donde se puede

configurar la frecuencia con que se ejecuta y algunas opciones más.

A continuación se muestran unas capturas del menú de opciones de “Acciones del panel”. Veamos:


82

Figura 60. Ventana de creación Script parpadeo

Como se ha comentado, este es un script programado en lenguaje Java, que se repite periódicamente

cada 0,1 s. El objetivo de repetir la ejecución del script con tanta frecuencia es porque de este modo,

se mantiene actualizado en todo momento el valor de las variables que activan el parpadeo. Este intervalo de tiempo tan pequeño es inapreciable para el operario, con lo cual da la sensación de que

está continuamente actualizada la situación del parpadeo. Además, esto implica una serie de cálculos

sencillos que no consumen prácticamente capacidad de procesamiento de la CPU del PC.

El funcionamiento es el siguiente: en cada uno de los cuadrantes de la pantalla, va recorriendo todas

las columnas de las matrices de referencias, mediante bucles. Si detecta que hay un cambio de ráfaga

(al menos uno de los elementos de la columna es distinto del resto), entonces activa el parpadeo para

dicha columna (pone la salida de la variable a 1). También contempla la posibilidad de que haya elementos vacíos, esto es, que no parpadea en caso de que haya al menos un elemento vacío pero los

demás elementos de la columna sean iguales.

A continuación, se muestra el código Java empleado en el script:

//-------------------------------------

//Script creado el : Nov 08, 2013

//

// Descripción :

//

//-------------------------------------

for (int i=0; i <= 5; i++)

{

String cadena1=Kitting1_L1.elementos1[0][i].getStringValue();


83



boolean resultado;

if ((cadena1.equals(cadena2) && cadena2.equals(cadena3)) || (cadena1.equals(cadena2) &&

cadena3.length() == 0) || (cadena2.equals(cadena3) && cadena1.length() == 0) || (cadena1.equals(cadena3) && cadena2.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 &&

cadena2.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 && cadena3.length() == 0) || (cadena2.length()

== 0 && cadena3.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 && cadena2.length() == 0 &&

cadena3.length() == 0))

resultado=false;

else

resultado=true;

Kitting1_L1.parpadeo1[0][i].write(resultado);

}

for (int i=0; i <= 5; i++)

{




boolean resultado;


cadena3.length() == 0) || (cadena2.equals(cadena3) && cadena1.length() == 0) ||

(cadena1.equals(cadena3) && cadena2.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 && cadena2.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 && cadena3.length() == 0) || (cadena2.length()



resultado=false;

else

resultado=true;


}

for (int i=0; i <= 4; i++)

{




boolean resultado;


cadena3.length() == 0) || (cadena2.equals(cadena3) && cadena1.length() == 0) || (cadena1.equals(cadena3) && cadena2.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 &&


84

cadena2.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 && cadena3.length() == 0) || (cadena2.length() == 0 && cadena3.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 && cadena2.length() == 0 &&


resultado=false;

else

resultado=true;


}

for (int i=0; i <= 4; i++)

{




boolean resultado;


cadena3.length() == 0) || (cadena2.equals(cadena3) && cadena1.length() == 0) ||

(cadena1.equals(cadena3) && cadena2.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 && cadena2.length() == 0) || (cadena1.length() == 0 && cadena3.length() == 0) || (cadena2.length()



resultado=false;

else

resultado=true;


}

NOTA: el script se ha probado con todas las situaciones posibles de elementos de las matrices de referencias, y el parpadeo funciona correctamente en todos los casos.

85


5 IMPLANTACIÓN Y PUESTA EN MARCHA AGV

ste apartado se va a centrar en la implantación real de los AGV en el proyecto (6 unidades a implantar),

y toda la parte más técnica relacionada con ellos: tipo de AGV; parámetros técnicos; remolque de transporte (diseño y dinámica); algoritmo de recogida de piezas; entorno de programación; y ensayos y

problemática encontrada.

5.1 Descripción técnica AGV

Como ya se comentó, el tipo de AGV que se ha implantado en este proyecto es de Guiado Óptico, es decir,

que la rueda de dirección se orienta mediante un sensor óptico que sigue una línea pintada en el suelo o una

simple cinta adhesiva pegada.

A continuación, se muestra una imagen de uno de los AGV. Veamos:

Figura 61. Imagen real AGV en funcionamiento

E

Implantación y Puesta en Marcha AGV

86

5.1.1 Características técnicas

Se trata de un AGV modelo Osmo Z.E. (cero emisiones), fabricado por la empresa Renault.

Es un vehículo eléctrico alimentado por baterías de NiMH (Niquel-Metal Hidruro), las cuales pesan

unos 80kg. La autonomía ronda las 8 horas y la carga completa de batería se acerca también a las 8

horas. Para que el vehículo no permanezca parado por falta de carga de la batería, cada unidad cuenta

con una batería adicional preparada y completamente cargada en el punto de carga y cuando es necesario, el vehículo se detiene en dicha zona y un operario realiza la tarea de cambio de batería,

mediante un carrito de transporte de manera muy sencilla y rápida. La batería agotada se deja

cargando mientras tanto.

En cuanto a los datos técnicos-mecánicos sobre la capacidad de carga de este modelo de AGV,

tenemos que es capaz de llevar unos 160 kg de carga encima, es decir, carga vertical sobre el propio vehículo (sobre la estructura portante en este caso). Además, es capaz de arrastrar hasta 600 kg de

carga, es decir, que podría arrastrar un remolque que cargado pesara hasta 600 kg, aunque este no sea

el caso ya que su remolque cargado no llega a esos 600 kg ni de lejos. Con carga de arrastre nos referimos a cargas horizontales, evidentemente.

La estructura portante para el transporte de Kits ya se comentó anteriormente. Está diseñada

especialmente para que las tareas de descarga y carga de Kits se realicen correctamente.

A la vista de la imagen anterior, se aprecian claramente tres elementos esenciales en el sistema de

seguridad del AGV:

o El protector frontal de color amarillo, que va conectado a unos raíles con resorte y un final de

carrera. Si se produce una colisión con algún objeto o persona, este protector se retrae y

arrastra los raíles, lo cual activa el final de carrera y el vehículo se detiene instantáneamente.

Cuando se produce una colisión de este tipo y el vehículo se queda detenido, hay que rearmarlo manualmente para que vuelva a funcionar con normalidad.

o Justo por encima del protector frontal, está el clásico interruptor de emergencia de color rojo,

también llamado “seta de emergencia” o “botón del pánico”. El vehículo se detiene por completo si es pulsado este interruptor.

o Por encima del interruptor de emergencia se encuentran dos elementos de color azul y blanco.

Son sensores de ultrasonidos que están continuamente monitorizando la distancia a la que se encuentran objetos cercanos. Tienen un alcance de hasta 3 metros. Si detectan que un objeto

se acerca demasiado (en este caso es probable que fuera una persona), el vehículo se detiene

temporalmente hasta que el objeto deja de obstaculizar el paso y el AGV pueda reanudar la

marcha. Los umbrales de distancia a los objetos que hacen que el vehículo se detenga, son configurables. Esto es algo muy útil para instalaciones en las que haya mucho movimiento de

personas, ya que si los umbrales fueran muy pequeños (el vehículo se para a pesar de que el

obstáculo esté a bastante distancia), los AGV estarían deteniéndose continuamente. La mejor estrategia es encontrar un equilibrio en la configuración de dichos umbrales, para que sigan

del lado de la seguridad pero sin tener continuas detenciones por objetos que no suponen un

obstáculo realmente.

En la imagen no se aprecia muy bien, pero en los laterales el AGV cuenta con unos sensores de

infrarrojos (emiten y reciben señales infrarrojas), que permiten la sincronización en las paradas que realiza a lo largo de su trayectoria. El ejemplo más claro está en los puntos de descarga y carga de Kits

en el Kitting: el autómata necesita saber si el AGV está posicionado y listo para realizar la operación,

ya que no si no lo está, no se puede poner en marcha la cinta transportadora de la manutención. De igual modo, cuando se pueda proceder con la operación, el vehículo recibe la orden de avance del

autómata por medio de los sensores infrarrojos también.

Por otro lado, el propio AGV necesita recibir la señal de los infrarrojos para poder posicionarse en el punto exacto de la manutención donde comienza la operación. Esto se hace colocando también

87


emisores/receptores de infrarrojos en el punto requerido de la manutención.

Otro elemento que tampoco se aprecia en la imagen (en la parte frontal del AGV), es una antena RF

(de radiofrecuencia). Es un elemento esencial para la gestión de la prioridad cuando hay tráfico de

varios vehículos en un mismo tramo de la trayectoria. Mediante este sistema, cada AGV sabe en todo momento si va a coincidir con otro AGV en alguna bifurcación o similar, ya que están continuamente

emitiendo y recibiendo información. Este sistema es muy sencillo, pero muy útil en la gestión de

prioridad.

En la imagen, sobre la chapa superior del AGV, se aprecia un dispositivo con display conectado al

vehículo mediante un cable. Se trata de una interfaz de programación y configuración del AGV

(también llamada Consola de Programación). Esta consola se usa en la programación y pruebas de los

vehículos, pero una vez todo funciona correctamente se desconecta y el AGV trabaja de forma autónoma. Por último, comentar que el lenguaje y entorno de programación de la consola es

propietario, pero muy parecido a algunos estándares que se usan en la industria. Más adelante se va a

entrar en detalle con todo ello.

5.2 Remolque de carga

El remolque de carga del AGV es esencial en este proyecto porque duplica el número de Kits que es capaz de transportar el vehículo.

La gran ventaja de incorporar un remolque es que se aprovecha mucho la gran capacidad de arrastre de carga

(fuerzas horizontales), que supera con creces la capacidad de carga vertical del AGV. A pesar de ello, el peso

total del remolque cargado no supera la capacidad de arrastre de carga del vehículo, ni mucho menos.

Ya se describió su función en el proceso de descarga y carga, de forma esquematizada. Ahora se va a comentar

un poco más todo lo relacionado con la mecánica de este elemento.

A continuación, se muestra una imagen del remolque:


88

Figura 62. Imagen real remolque de carga

Empezando por la parte superior, el primer elemento a comentar es la estructura portante, la cual es

exactamente igual que la que lleva el AGV. Y no sólo eso, la zona donde apoyan los Palets se

encuentra a la misma altura, lo cual es necesario para que el proceso de descarga y carga se realice correctamente. Esto es gracias a que el remolque ha sido diseñado con la altura exacta para que se

produzca esa coincidencia.

En el interior del remolque se puede ver una palanca con ruedas apoyada sobre la estructura portante:

es una simple palanca que se usa para mover el AGV de forma manual cuando está sin tracción eléctrica. Realmente no pertenece al remolque, simplemente aparece en la imagen por error.

En la parte delantera del remolque se puede ver la barra de conexión con el AGV: es un elemento de

acero con una horquilla en el extremo, para permitir ciertos movimientos y que no se rigidice el

acoplamiento con el vehículo. En el otro extremo, acopla con el remolque mediante un tope-resorte,

cuya función es reducir los movimientos bruscos.

Además, sirve como principal elemento de dirección del remolque, puesto que es el elemento de

entrada al sistema mecánico que permite orientar las ruedas de dirección en la posición necesaria.

Por último, se puede ver claramente el sistema de dirección del remolque, compuesto por dos trenes

de ruedas que pivotan localmente gracias a un sistema de rodamientos y además están unidos mediante una barra transversal. Este mecanismo de dirección se ha ideado con el fin de conseguir

menores radios de giro a la hora de tomar curvas; y un mejor seguimiento de la trayectoria en todo

momento, lo cual era absolutamente necesario debido a los requerimientos de espacio en la planta.

El funcionamiento es el siguiente: cuando el AGV toma una curva, la barra de conexión recibe una

fuerza lateral en el acoplamiento con el vehículo, la cual es transmitida al sistema de dirección del

remolque, provocando que el tren delantero pivote un determinado ángulo. Gracias a la barra

transversal que une ambos trenes de ruedas, el tren trasero pivotará el mismo ángulo que el delantero pero en sentido contrario, lo cual reduce mucho el radio de giro al dar la curva en cuestión. Además, la

tendencia del vehículo al completo es a llevar una dirección tangente a la trayectoria (las líneas

pintadas en el suelo), en todo momento.

89


Este sistema se utiliza en algunos modelos de automóviles comerciales, aunque las ruedas traseras no giran el mismo ángulo que las delanteras, sino que es un ángulo algo menor.

Para apreciar las ventajas de este sistema, se muestra de forma gráfica un ejemplo teórico de un

automóvil:

Figura 63. Esquema vehículo con dirección en ambos ejes

En esta imagen se ve la disposición que adquieren las ruedas con este sistema de dirección.

Figura 64. Esquema vehículo siguiendo trayectoria

En esta otra imagen, el vehículo con dirección en las 4 ruedas es el de color rosa y superpuesto con él

hay otro de color gris que tiene dirección únicamente en las ruedas delanteras. A la vista de la imagen,

la diferencia es clara al seguir una trayectoria curva, ya que el vehículo con dirección en las 4 ruedas

mantiene su dirección prácticamente tangente en todo momento a la trayectoria, cosa que no ocurre con el de color gris.


90

Figura 65. Esquema vehículo radio de giro en cambio de sentido

En esta última imagen, se puede ver la comparativa entre ambos sistemas de dirección al hacer un

cambio de sentido. Al igual que antes, el vehículo de color rosa es el que tiene dirección en las 4 ruedas (aunque en este caso las traseras giran muy poco y no se aprecia demasiado), y el gris tiene

dirección solo en las ruedas delanteras. El radio de giro del vehículo rosa es claramente menor que en

el caso del gris.

5.3 Ensayos de velocidad y problemática

Con el fin de comprobar en qué rango de velocidades se comportan correctamente los AGV, se elaboró un circuito de prueba con una doble banda de cinta adhesiva pegada en el suelo. Como el sistema de guiado

óptico funciona a base de verificar el contraste entre tonos claros y oscuros, la doble banda de cinta adhesiva

era negra y la banda interior que quedaba era el propio suelo de la planta.

En el circuito se introdujo un bypass, para comprobar su comportamiento en las bifurcaciones. Además, por recomendación del fabricante, los radios de curvatura en las curvas no pueden ser menores de 1 m, lo cual se

respetó en este circuito de prueba.

En la siguiente imagen se muestra la zona más crítica de dicho circuito:

91


Figura 66. Circuito real de ensayos AGV

A la vista de la imagen, se distingue claramente una de las curvas más pronunciadas, con un radio de curvatura de 1 m aproximadamente. Además, se aprecia muy bien el bypass en el circuito y la bifurcación.

En cuanto a la velocidad, la estrategia elegida para conocer las velocidades lineales óptimas de funcionamiento

de los AGV, ha sido por ensayo-error. Es decir, se parte de baja velocidad y se va aumentando para ver el

comportamiento en cada punto crítico del circuito. Por supuesto, todos los ensayos se realizaron con el remolque de carga acoplado al AGV.

Es importante comentar que para estos ensayos, la velocidad de avance (lineal) de los AGV se ha configurado

manualmente por consola. Más adelante, se tratará cómo ajustar la velocidad para cada tramo en el algoritmo de funcionamiento. Evidentemente, con el algoritmo se consigue automatizar esos cambios de velocidad.

5.3.1 Velocidad en curvas

En los ensayos, al paso por curva se ha ido aumentando progresivamente la velocidad hasta comprobar que 20m/min era un valor razonable para el cual, en la mayoría de los casos, la respuesta era buena negociando la

curva. Esto quiere decir que el vehículo no se sale de la trayectoria y prosigue su camino sin problemas.

En la siguiente imagen se puede ver un AGV en los ensayos en curva:


92

Figura 67. Ensayo AGV negociando curva

5.3.2 Velocidad en bifurcaciones

En las bifurcaciones se operó de forma parecida a las curvas. Para ello, se configuró manualmente el AGV

para que tomara el ramal de la derecha, y posteriormente el de la izquierda.

Después de varios ensayos, se comprobó que la velocidad en bifurcaciones tenía que ser más restrictiva que en

las curvas. Tal es así que se fijó como límite de velocidad en bifurcaciones una velocidad de 10m/min. A la vista del comportamiento del vehículo en este caso se deduce que el sistema de guiado no es nada rápido,

puesto que si aumentamos un poco la velocidad, el AGV se pierde por completo (toma el ramal equivocado).

A continuación, se muestra una imagen de los ensayos en bifurcaciones:

Figura 68. Ensayo AGV en bifurcación

93


5.3.3 Velocidad en tramos rectos

Para compensar la baja velocidad de los tramos curvos y las bifurcaciones, se intentó aumentar la velocidad lo

máximo posible en los tramos rectos. Finalmente, se fijó una velocidad de 35m/min en los tramos rectos, tras

comprobar que era adecuada para el correcto funcionamiento de los vehículos (en los tramos rectos no hay problemas con el sistema de guiado).

Una consideración importante es que al variar la velocidad por tramos había que cumplir ciertas restricciones

de espacio, para darle suficiente tiempo al sistema de guiado a tomar decisiones y no salirse de la trayectoria.

En concreto hablamos del cambio de un tramo recto a una bifurcación, donde:

La orden para la elección del ramal debe ser recibida por el AGV alrededor de 1m antes de la

bifurcación.

La orden para el cambio de velocidad al entrar en la bifurcación, debe ser recibida unos 40cm después

del punto donde se recibe la orden de elección del ramal.

5.3.4 Problemática encontrada

En los ensayos realizados en curva, se comprobó que en algunas ocasiones el AGV se salía de la trayectoria y

acababa detenido fuera del circuito, a pesar de que la velocidad no era alta, incluso algo inferior a los 20m/min

que se habían establecido. No era algo que se repitiese siempre, pero lo curioso es que cuando se daba era casi

siempre en la misma curva. De hecho, se redujo aún más la velocidad al paso por dicha curva y seguía produciéndose.

Se pensó que quizás la anchura de la banda exterior de cinta adhesiva era insuficiente y que la tendencia del

sistema de guiado era a buscar el contraste claro-oscuro, por la parte exterior de la curva, con lo cual no reconocía correctamente la curvatura y salía de la trayectoria.

Para intentar solventar este problema, se amplió la anchura de la banda exterior de la curva con otro trozo de

cinta adhesiva. A continuación se muestra una imagen en la que aparece la curva ya modificada:

Figura 69. Ensayo AGV curva modificada


94

A pesar de ello, persistían los mismos fallos y el AGV seguía teniendo problemas al tomar dicha curva.

Como el objetivo de estos ensayos era asegurar la fiabilidad de los vehículos en el guiado automático por el

circuito, se decidió contactar directamente con el fabricante para intentar solventar dichos problemas. El

fabricante concluyó que debía ser problema del sistema óptico de visión, es decir, la cámara que distingue entre contraste de oscuro-claro. Pero no era un problema en sí del hardware, sino del entorno en el que se

encontraban los AGV: como se puede apreciar en la imagen de la curva modificada, el suelo de la planta es

muy brillante y genera una gran cantidad de reflejos que perturban las tonalidades que recibe la cámara del

sistema de guiado. Debido a esto, las lecturas no eran correctas y provocaban la pérdida de la trayectoria.

Finalmente, la medida que se tomó para solventar este problema de manera global fue pintar tanto el suelo,

como las líneas de guiado con una pintura tipo mate, es decir, que no genere ningún tipo de reflejo. Esto se

realizó para la trayectoria definitiva que iban a seguir los AGV.

5.4 Definición del algoritmo mediante TAG’s

En este apartado, se va a definir la lógica del algoritmo que se ha implementado en cada AGV para que el sistema funcione correctamente. Para ello se han utilizado TAG’s a lo largo de la trayectoria que siguen los

vehículos.

5.4.1 Introducción a los TAG’s

En este proyecto se han usado TAG’s RFID (de radiofrecuencia), que son unos dispositivos similares a las

etiquetas dinámicas comentadas anteriormente, pero almacenan menos información. Además, tampoco

necesitan baterías, ya que con la energía que genera la onda electromagnética que emite el lector es suficiente para que pueda ser leída la información. En el aspecto constructivo, están formados por una bobina conectada

a un chip y todo ello encapsulado en una ampolla de vidrio.

Tienen forma cilíndrica y una longitud de 32mm (los usados en este proyecto).

El funcionamiento es el siguiente:

Se coloca cada TAG en un punto previamente definido de la trayectoria de los vehículos. Para ello se

perfora el suelo de la planta en el lugar definido, realizando un taladro en el que se introduce el TAG.

Cada TAG ha sido pre-programado con un código hexadecimal, que se corresponde con una orden

concreta en el algoritmo definido.

Cuando un AGV pasa por encima del punto de la trayectoria donde se encuentra el TAG, éste es leído

y se ejecuta en el vehículo la orden asociada al código hexadecimal del TAG. Es importante decir que el lector RFID del AGV, está situado justo al lado de la cámara del sistema de guiado, por tanto, lo

más adecuado es colocar el TAG justo en la banda central de la trayectoria para evitar posibles errores

de lectura.

A continuación, se muestra una imagen real de uno de los TAG RFID usados en este proyecto:

95


Figura 70. TAG RFID usado en este proyecto

Para su programación se utiliza un Kit proporcionado por el fabricante (FIRAC). Este Kit consta de un módulo

RFID que se conecta a un PC por puerto serie (RS-232); y el software de programación compatible con

sistemas operativos MS Windows.

Una gran ventaja de este tipo de TAG RFID es que se pueden reprogramar tantas veces como se quiera, de

manera muy sencilla, ya que el software de programación es muy intuitivo.

A continuación, se muestra una imagen real del momento de la programación de uno de estos TAG, colocado en la posición correcta sobre el módulo de programación RFID. Veamos:

Figura 71. Kit de programación TAG RFID

5.4.2 Diseño del algoritmo

Una vez aclarado el funcionamiento, colocación y uso de los TAG, se procede a detallar el diseño del

algoritmo que hace que los AGV funcionen correctamente según los requerimientos del proyecto.


96

Antes de continuar, unas consideraciones a tener en cuenta:

Es necesario decir que en este apartado se va a detallar toda la lógica del algoritmo sobre papel, es

decir, a nivel teórico y teniendo en cuenta las especificaciones de la parte de organización industrial de

este proyecto. Para ello nos apoyaremos en el esquema que contiene la trayectoria que siguen los

AGV, el cual es esencial para definir correctamente los eventos/acciones que se producen en cada punto de éste. De modo que el algoritmo se presentará en forma de tabla, completándose con la

información gráfica que aporta el esquema.

En cuanto al entorno/lenguaje de programación, se detallará más adelante, aportando documentación

gráfica sobre cómo se realiza.

Otro dato importante a tener en cuenta es el tema de las velocidades de los AGV, puesto que al

solventar los problemas de visión del sistema de guiado, algunas velocidades en curva se han podido

aumentar con respecto a los ensayos realizados. Sin embargo, hay otros tramos en los que se ha

considerado que era necesario reducir aún más la velocidad por temas de seguridad y de fiabilidad, al ser tramos más críticos.

En general, las velocidades que se presentan en el algoritmo no coinciden con las previstas en los

ensayos, pero esto es lógico, ya que se trata de la implantación de un proyecto real que requiere modificaciones continuas a medida que éste va avanzando y se van encontrando nuevos problemas

que no estaban contemplados.

Esto no quiere decir que los ensayos realizados no hayan servido para nada, ni mucho menos. Los

ensayos fueron muy útiles para comprobar la respuesta de los AGV en circuito: rangos de velocidades en los que se comportan bien; problemas de guiado; etc. En general, esos ensayos fueron de gran

ayuda para que el equipo técnico (en el cual me incluyo), pudiéramos familiarizarnos con la

tecnología de estos vehículos.

Para empezar, se muestra a continuación el esquema de la trayectoria de los AGV, junto con la tabla de

eventos/acciones. Veamos:

97


Figura 72. Esquema trayectoria AGV con TAG


98

Tabla 1. Eventos/acciones para cada TAG

Nº

TAG

Valor

HEX

Orden

nº Parámetros Cant. Detalle acción

Condición

Destino Condición externa

1 1 1 1000 8 Vel. 10m/min - -

2 2 1 1500 5 Vel. 15m/min - -

3 3 3 10 10 Parada Precisa - IR Drcho Parada/ Marcha

4 4 1 2500 3 Vel. 25m/min - -

5 5 1 3500 4 Vel. 35m/min - -

6 6 12 - 1 Gira a la izda en

bifurcación 7 -

7 7 6 - 1 - - -

8 8 12 - 1 Gira a la izda en

bifurcación 9 -

9 9 - - 0 - - -

10 A 1 400 2 Vel. 4m/min - -

11 B 6 - 0 - - -

12 C - - 0 - - -

13 D - - 0 - - -

14 E - - 0 - - -

15 F - - 0 - - -

16 10 16 1 2 Prioridad en cruce - Emisión/ recepción señal

radio

17 11 17 1 2 NO prioridad en cruce - Emisión/ recepción señal

radio

18 12 - - 0 - - -

19 13 19 0 2 Final de cruce - -

A la vista del esquema, se ha fijado la posición de cada TAG en la trayectoria que siguen los AGV, de forma estratégica de modo que dicha posición cuadre con los eventos que se deben producir en dicho punto, según

describe la tabla de eventos/acciones. Cabe decir que los TAG no tienen esa numeración por ninguna razón en

concreto, simplemente fueron surgiendo en ese orden y hay algunos números que el equipo técnico del proyecto decidió no usar.

Para comprender por completo las ordenes asociadas a los TAG, es necesario añadir otra tabla complementaria

donde se detalla en qué consiste cada orden. Éstas son identificadas mediante un número decimal, debido a

que el software del AGV tiene implementadas las órdenes de ese modo de forma interna. Veamos:

99


Tabla 2. Órdenes internas AGV

Orden nº Orden interna

1 Avance

2 -

3 Parada precisa

4 -

5 -

6 No utilizado

7 -

8 -

9 -

10 -

11 -

12 Girar a la izquierda

13 -

14 -

15 -

16 Cruce prioritario

17 Cruce no prioritario

18 -

19 Salida de cruce

Comenzando por la tabla eventos/acciones, se van a comentar cada una de las columnas de ésta para una mejor interpretación:

Nº TAG: es el número que tiene asociado cada TAG en decimal. Para identificarlos en el proceso de

colocación en la trayectoria, se numeran con una etiqueta adhesiva con el número escrito físicamente.

Valor HEX: es el valor hexadecimal del número de TAG que tiene programado cada uno de ellos.

Orden nº: es el número de orden que lleva asociado cada número de TAG. Cada número de orden se

corresponde con una orden descrita en la segunda tabla que se ha añadido.

Parámetros: son parámetros internos que tienen asociadas algunas órdenes en el software del AGV.

Sirven para configurar velocidades de avance; activar o desactivar la recepción de infrarrojos; activar o desactivar señales de radio; etc. Se podría decir que son parámetros que gobiernan el

funcionamiento del hardware según cada orden.

Cantidad: es el número de unidades de cada número de TAG que se han usado en el conjunto de la

trayectoria.

Detalle acción: se detalla la acción asociada a cada número de TAG. Se complementa con la segunda

tabla añadida.

Condición destino: en algunas órdenes, es la condición lógica que debe cumplirse para que la orden se

ejecute, sino no se ejecuta. Hace referencia al destino que tiene fijado el vehículo en un determinado

momento. Más adelante se detallará este tipo de condición.

Condición externa: en algunas órdenes, es la condición externa que se debe cumplir para que la orden

se ejecute, o al menos para que se ejecute correctamente. Se detallará más adelante.


100

Una vez conocemos de forma general qué significa cada columna de la tabla, se va a comentar cada fila, es decir, cada número de TAG usado en la trayectoria:

Nº 1: lleva asociado la orden de avance, con una velocidad lineal de 10m/min.


Nº 3: lleva asociado la orden de parada precisa. La parada precisa consiste en la detención del

vehículo justo en el punto donde es requerido. Normalmente, antes de un TAG con esta orden, suele

haber otro con velocidad de avance reducida (10m/min). Esto se hace para reducir y adecuar la velocidad del AGV evitando cambios bruscos de velocidad, ya que tras la lectura de un TAG de

parada precisa, se reduce casi a cero su velocidad lineal de avance hasta que llega a la altura de un

emisor/receptor de infrarrojos y se detiene por completo. Por tanto, el punto exacto de parada se fija con la colocación de un sensor infrarrojo que incide sobre el emisor/receptor infrarrojo derecho del

vehículo (siempre sobre el derecho). La condición externa de esta orden se refiere a que mientras el

haz infrarrojo esté activo, el vehículo estará detenido. Si el haz se apaga, esto implica la marcha del

vehículo y el fin de la parada precisa. La configuración de la condición de marcha con el apagado del haz infrarrojo, se realiza mediante la introducción del parámetro “10” que vemos en la tabla.



Nº 6: lleva asociado la orden de giro a la izquierda (orden número 12). En este caso es utilizado en las

bifurcaciones, puesto que se ha configurado cada AGV por defecto para que siempre giren a la

derecha en las bifurcaciones. La condición para que se ejecute esta orden y se produzca el giro a la izquierda, es la condición “destino 7”, lo cual significa que el destino de dicho AGV es L1. Si el

destino es distinto de 7, esta orden no se ejecutará y no habrá giro a la izquierda. Más adelante se

detalla en qué consiste la asignación lógica de destinos.

Nº 7: lleva asociado la orden “no utilizado” (orden número 6). Esto significa que esta orden no ejecuta

nada. Se usa simplemente para la asignación lógica de destinos. Además, se tiene la posibilidad de asignarle alguna orden para posibles modificaciones futuras del algoritmo.

Nº 8: es exactamente igual que el TAG número 6, pero con la condición “destino 9”, es decir, que el

destino del AGV es L2.

Nº 10: lleva asociado la orden de avance, con una velocidad lineal de 4m/min. Además, se usa en la

asignación lógica de destinos.

Nº 11: lleva asociado la orden “no utilizado” (orden número 6). A diferencia del TAG número 7, este

no se usa para asignación de destinos, simplemente se deja como reserva para posibles modificaciones

futuras del algoritmo.

Nº 16: lleva asociado la orden de prioridad en cruce, que es la número 16. El vehículo que lee este

TAG sabe que se encuentra en un cruce en el que confluyen dos caminos (trayectorias), y él es quién tiene la prioridad. Esto significa que una vez ejecutada esta orden, el vehículo avanzará y entrará en el

cruce, siempre y cuando haya emitido la señal de radio que indica que tiene prioridad en cruce y haya

verificado que no hubiera otro vehículo ya dentro del cruce mediante radiofrecuencia también. Si se

da el caso de dos AGV que coinciden antes de entrar en un cruce, avanzará el que tenga prioridad, es decir, el que lea el TAG número 16. Tanto si tiene prioridad, como si no la tiene, todo AGV que entra

en un cruce emite una señal de radio indicando que está dentro del cruce. El parámetro “1” de esta

orden significa que está activada la emisión/recepción de señales de radiofrecuencia. Realmente, la comunicación y prioridad por radiofrecuencia entre los vehículos es algo interno del software, a cuya

configuración no podemos acceder. Por ello es suficiente hacer una correcta programación de los

parámetros de la orden para que todo cuadre.

Nº 17: lleva asociado la orden de NO prioridad en cruce, que es la número 17. Funciona de forma

similar al TAG número 16, pero en este caso el vehículo recibe la orden de no entrar en el cruce a

menos que esté libre. Esto lo comprueba también mediante radiofrecuencia, verificando si hay algún

otro vehículo emitiendo señales de cruce ocupado o de prioridad en cruce. De igual modo, el

101


parámetro “1” significa que está activada la emisión/recepción de señales de radiofrecuencia.

Nº 19: lleva asociado la orden de fin de cruce, que es la número 19. Esto significa que el vehículo ha

salido del cruce y deja de emitir/recibir señales de radiofrecuencia (al menos temporalmente). Es

necesario ejecutar esta orden porque, de lo contrario, el vehículo seguiría emitiendo señales como si

estuviera dentro del cruce a pesar de que ya hubiera salido de él. El parámetro “0” significa que se desactiva la emisión/recepción de señales de radiofrecuencia.

5.4.2.1 Puntos de “parada precisa”

Para detallar más aún el funcionamiento del algoritmo, se va a ir recorriendo la trayectoria pasando por cada uno de los puntos de parada precisa (TAG número 3). Se eligen estos puntos porque son los más

representativos en el proceso. Para ello, se ha etiquetado cada uno de dichos puntos en el esquema de la

trayectoria. Veamos:


102

Figura 73. Esquema trayectoria AGV con puntos de “parada precisa”

Punto A: esta parada precisa es la que permite la carga de Kits en la manutención de la zona SEC del

Kitting. Una vez el vehículo se ponga en marcha, avanza hacia la bifurcación girando a la izquierda si va a L2, o a la derecha si va a L1.

NOTA: es importante comentar que los sensores de ultrasonidos están activos continuamente, porque

no sólo evitan posibles accidentes, sino que también evitan colisiones entre los propios vehículos y

hacen posible que el algoritmo siga funcionando a pesar de situaciones de mucha saturación del circuito. Por ejemplo, si hay dos vehículos que giran a la derecha en esta bifurcación (hacia L1), y van

bastante cerca, el que vaya delante tendrá que hacer una parada precisa. Pues bien, el que va justo

detrás simplemente se detendrá a 1 m aproximadamente del primero (este parámetro ha sido pre-

103


configurado por consola en todos los AGV), mientras que detecte la presencia del primero. Una vez el primero prosiga su marcha, el segundo detectará que la presencia ha desaparecido y continuará con su

marcha ejecutando su programa como si nada hubiera ocurrido.

Punto B: en esta parada precisa se realiza la descarga de los Kits de piezas en L1, por parte de los

operarios de montaje. Una vez se ha concluido con el proceso de descarga y los operarios han activado la señal de “operación realizada” en su puesto, el autómata que corresponda activa la señal de

marcha mediante el haz de infrarrojos.

Punto C: el vehículo llega hasta esta parada precisa en la que se realiza la carga de Kits vacíos. De

igual modo que en el punto B, una vez acaba el proceso, el operario activará la señal y el vehículo seguirá su marcha hacia el cruce, en el cual no tiene prioridad puesto que va con los Kits vacíos y el

otro vehículo que pudiera encontrar en el cruce, iría cargado de Kits llenos para su descarga en L2.

Puntos D y E: el proceso es el mismo que en los puntos B y C, con la diferencia de que los procesos

de descarga y carga se realizan en L2. Además, una vez el vehículo sale de L2 y avanza hasta el cruce,

no tiene prioridad. Como en dicho cruce, cualquier vehículo que entre lo hará con los Kits vacíos, esta asignación de la prioridad se ha hecho así para compensar que en el cruce anterior, el otro ramal no

tenía prioridad. De este modo, la tendencia es que haya la mínima saturación posible de los ramales.

Punto F: en este punto se realiza la parada precisa para que los operarios de K1 descarguen los Kits

vacíos. Como en casos anteriores, al finalizar su tarea, activan la señal que hace que el autómata dé la orden de marcha.

Punto G: en este punto se realiza la carga de Kits llenos por para de los operarios. Se cargarán los que

correspondan según la OF, es decir, como ya sabemos la parte de organización la lleva el sistema

informático junto con los autómatas, por tanto, es posible que se cargue un Kit, varios, o ninguno. En

cualquier caso, el sistema informático sabrá en todo momento qué Kits van en cada vehículo, ya que el orden de llegada de los AGV es único.

Puntos H e I: el proceso es el mismo que en los puntos F y G, con la salvedad de que se realizan las

operaciones de descarga y carga en K2. Además, en el punto I, si el vehículo tiene la batería agotada,

se detendrá temporalmente para hacer la sustitución de batería en el bypass habilitado para ello. Como los vehículos van hacia la derecha por defecto, no hay problema con ese tramo de bypass. De hecho,

cuando se desconectan para hacer el cambio de batería, el vehículo debe moverse manualmente hasta

el puesto de carga mediante la palanca habilitada para ello. Por otro lado, cuando se realiza la sustitución de batería, se informa al sistema informático mediante una señal, tanto para el apagado

como la reincorporación al circuito, lo cual es necesario para que el sistema funcione de forma

correcta.

Punto J: una vez pasado el bypass, se llega a la parada precisa que permite la descarga de Kits en la

manutención de la zona SEC. Una vez el autómata detecta que el vehículo está posicionado mediante los infrarrojos, da la orden de marcha y comienza la descarga en la manutención, a la vez que avanza

el AGV hasta el punto A, cerrando así el circuito.

En este punto asociado a la manutención de SEC, es importante comentar que no necesariamente se han de descargar/cargar los 8 Kits que puede llevar el vehículo. El número de Kits que

descargue/cargue dependerá de las cargas y descargas que haya realizado anteriormente en K1 y K2,

así como de las decisiones que tome el sistema informático (junto con el autómata), a partir de la información recogida y los requerimientos de piezas en L1 y L2. A nivel interno en esa toma de

decisiones, no vamos a entrar porque está fuera del alcance de este proyecto.

5.4.2.2 Asignación de destinos

En la tabla de eventos/acciones se ha hablado sobre la asignación de destinos en algunas condiciones lógicas, pero muy por encima. Pues bien, ahora entraremos en detalle con este tema, que es básico para que los

vehículos sean dirigidos de forma correcta hacia L1 o L2 según corresponda.


104

Lo primero es comentar que el software del AGV, aparte de permitir generar el algoritmo mediante una tabla similar a la de eventos/acciones, tiene también una utilidad interna que permite elaborar sentencias lógicas

(esta herramienta se presentará más adelante en el entorno de programación).

Ya se comentó que si el destino es 7, eso significa que el vehículo va a L1. Si el destino es 9, el vehículo va a L2. Además, se introduce otro destino, que es “destino 0”, el cual no equivale a nada. Simplemente se ha

creado para liberar al AGV de un destino fijo en alguno de los tramos de la trayectoria, lo cual es útil para

futuras modificaciones del algoritmo.

La asignación de destinos se realiza mediante las siguientes sentencias lógicas:

Primera: SI el infrarrojo izquierdo está activo Y el infrarrojo derecho está activo, ENTONCES el

destino es 9 (L2).

Segunda: SI el infrarrojo derecho está activo Y el infrarrojo izquierdo NO está activo, ENTONCES el

destino es 7 (L1).

Tercera: SI el vehículo lee el TAG 7 O lee el TAG 10, ENTONCES el destino es 0 (ningún destino).

A la vista de las sentencias lógicas de asignación de destinos, está claro que éstas se producen en las paradas precisas, porque son los puntos donde se activan los infrarrojos.

Pues bien, en casi todas las paradas precisas se activa siempre el infrarrojo derecho y se desactiva para dar la

orden de marcha, pero el infrarrojo izquierdo queda desactivado. Esto quiere decir que en casi todas las paradas precisas se asigna destino 7, según la sentencia lógica segunda. El único punto donde se activa el

infrarrojo izquierdo es el punto A: cuando el AGV llega al punto de parada precisa, se detiene porque detecta

el haz en el infrarrojo derecho, pero también detecta el otro haz en el izquierdo. Para dar la orden de marcha,

simplemente el autómata apaga ambos infrarrojos, pero la asignación de destino 9 ya se ha realizado.

Todo ello sería en el caso de que el vehículo debiera ir a L2, porque si debe ir a L1, sólo se activará el

infrarrojo derecho, como en el resto de los casos.

A pesar de que la orden definitiva de enviar el vehículo a L1 o L2 sólo se realice en el punto A, es decir, al final de toda la zona de Kitting, el sistema informático junto con el autómata saben de antemano dónde debe

dirigirse, según los requerimientos de piezas en los puestos de montaje. De hecho, incluso puede ir

modificando la decisión mientras que el vehículo está pasando por el Kitting, es decir, puede ser una elección dinámica dependiendo de las circunstancias. Pero antes de llegar al punto A, la elección de destino ya está

hecha, sólo queda comunicársela al vehículo mediante los infrarrojos.

Por otro lado, en la segunda bifurcación del circuito, donde hay un TAG 6, no hay problema alguno puesto que

el vehículo que sale de L1 mantiene el destino 7, ya que en la última parada precisa se ha actualizado a ese mismo destino 7 mediante el infrarrojo derecho. En el otro ramal, el AGV que circula hacia L2 mantiene el

destino 9, ya que en la trayectoria que ha seguido no ha habido ningún evento de asignación de destino.

NOTA: el hecho de que la asignación de destinos se haya realizado de este modo y no de otro, proviene de la convención entre el equipo técnico del proyecto, no es por ninguna otra razón. De hecho, se podía haber

realizado de una forma más limpia y sencilla, sin embargo se acordó este método.

5.5 Entorno de programación

En este apartado simplemente se va a documentar de forma gráfica el entorno de programación en el cual se ha

introducido el algoritmo por consola, en los AGV.

A continuación, se muestran unas imágenes con la tabla de eventos/acciones:

105


Figura 74. Imagen consola tabla eventos/acciones

Figura 75. Imagen consola tabla eventos/acciones


106

Como vemos en las imágenes, la programación se realiza de forma muy sencilla rellenando la tabla con los

parámetros y órdenes elegidas, mediante el panel táctil de la consola de programación del AGV. Hay una columna que no hemos considerado en el algoritmo que es la de “Ord2”, la cual sirven para introducir una

segunda orden a cada TAG, pero esto no se ha usado y por ello ni siquiera se ha presentado en el apartado

anterior dedicado al algoritmo. El entorno es básico y sencillo, pero con funcionalidad.

En las siguientes imágenes podemos ver la tabla de órdenes con su número de orden. Veamos:

Figura 76. Imagen consola tabla de órdenes

107


Figura 77. Imagen consola tabla de órdenes

En estas imágenes aparecen todas las órdenes que pueden ser usadas en el AGV. En la tabla que se añadió al

punto anterior, solo se mostró las que se iban a usar.

Por último, se muestran imágenes con el entorno de elaboración de sentencias lógicas para asignación de

destinos. Veamos:

Figura 78. Imagen consola sentencia lógica 1


108



Como se puede ver en las imágenes, este modo de elaboración de sentencias lógicas es similar a la

programación en lenguaje Ladder, que es muy usado para programar autómatas.

Estas sentencias lógicas son las que se detallaron en el apartado anterior, centrado en el algoritmo, donde:

Las condiciones lógicas se representan mediante dos barritas verticales y paralelas, con el nombre de

la condición por encima. Si se quiere expresar una condición negada se coloca una barra oblicua entre ambas barritas verticales.

Los operadores lógicos usados son AND & OR (Y & O): AND se representa colocando las

condiciones lógicas una detrás de otra consecutivamente, unidas por una línea (digamos que

conectadas en serie). Mientras que OR se representa mediante la colocación de las condiciones lógicas a distintos niveles (en paralelo), y conectadas entre sí. El resultado de la sentencia lógica se sitúa al

final (a la derecha de la pantalla) y se coloca entre corchetes.

109


Las condiciones Ir D e Ir G, significan “Infrarrojo Derecho” e “Infrarrojo Izquierdo”. En la consola

aparecen así porque el vehículo es francés (Droite es Derecha y Gauche es Izquierda).

NOTA: en la tercera imagen aparece una condición lógica que es TAG 9, lo cual es un error. Esa condición no

debería aparecer, lo que ocurre es que la fotografía se tomó antes de realizar una modificación que dejaba fuera

a ese TAG. De hecho, finalmente el TAG 9 no se usa en ninguna parte del algoritmo.

Verificación de Objetivos Lean

110

6 VERIFICACIÓN DE OBJETIVOS LEAN

na parte importante de este tipo de proyectos de implantación y ejecución de una nueva metodología de trabajo a nivel de organización industrial (lo cual implica muchos cambios también

a nivel técnico), es la verificación a posteriori de que los objetivos del proyecto se están

cumpliendo.

En este caso, se tuvo la oportunidad de organizar una visita a la planta varios meses después de la implantación

de una parte de este proyecto:

Fue una visita en la que se pudo comprobar a nivel visual el buen funcionamiento de los principales elementos

del Kitting; los AGV en su funcionamiento rutinario circulando por su trayectoria definitiva; la pantalla HMI en su versión definitiva funcionando correctamente; etc.

Lo cierto es que a nivel técnico no se pudieron recoger datos de carácter cuantitativo, pero sí a nivel

cualitativo. En este caso, lo más relevante eran los objetivos globales que se buscaban desde un principio con la implantación de la metodología Lean Manufacturing.

Se tuvo la oportunidad de coincidir con gran parte del equipo técnico que había participado en el proyecto, y a

nivel cualitativo pudieron confirmar que:

Se habían reducido los tiempos de ciclo globales según lo esperado, lo cual era uno de los principales

objetivos iniciales buscados por la metodología Lean. Esto se traduce directamente en una mayor

productividad, lo cual es muy interesante y beneficioso para la empresa.

Se había reducido el no VA con la introducción de los AGV, sin tener que despedir a ningún operario

logístico, simplemente reubicándolo entre la zona de Kitting y las líneas de montaje.

Recordamos que la idea era que los operarios dejaran de realizar el máximo número posible de tareas de no VA, como por ejemplo las tareas logísticas que en este caso las realizan los AGV. La parte de tareas de no VA

que tuvieran que realizar por fuerza los operarios, se concentrarían en el Kitting para poder optimizarlas mejor,

reduciendo al mínimo el no VA.

La reducción del no VA no se posible medirla directamente porque no disponemos de datos específicos para

ello, pero lo cierto es que al final se acaba notando en los análisis económicos globales de la empresa.

Digamos que ese es el mejor reflejo de que las medidas para reducir no VA han funcionado.

Estos dos eran los principales objetivos que se buscaban a nivel global. No podemos entrar en más detalle

porque realmente no se tienen más datos acerca de otros objetivos.

U

111


7 CONCLUSIONES GENERALES

l apartado anterior de Verificación de objetivos Lean ha sido a modo de conclusiones del proyecto a nivel práctico, es decir, se ha comprobado que después de aplicar las medidas iniciales propuestas, hay

unos resultados que en mayor o menor medida, coinciden con los esperados y siendo corroborados por

el equipo técnico que participó en su implantación y ejecución (a pesar de no disponer de datos concretos que justifiquen cuantitativamente la consecución de los objetivos iniciales).

Desde luego son conclusiones sacadas a posteriori que enriquecen mucho el valor de este proyecto, por hacerlo

más realista si cabe, ya que las tecnologías descritas están funcionando (y bien), en una planta en la vida real.

Pero no sólo son importantes las conclusiones a posteriori, sino que también se puede reflexionar mucho sobre el proceso de implantación y ejecución de este proceso.

A nivel de planificación y organización industrial, resulta relativamente sencilla la búsqueda de técnicas

concretas o de una metodología completa en su conjunto para resolver a nivel teórico una serie de problemas o carencias en un proceso productivo. Realmente, las directrices a seguir según la teoría del Lean Manufacturing

no son nada complejas y pueden proporcionar grandes beneficios al proceso. Desde ese punto de vista todo

parece ser ideal y siempre beneficioso.

Pero dar el salto del papel a la realidad no es realmente tan fácil. Por ejemplo, de los principales objetivos

buscados con la metodología Lean, la reducción del no VA resulta demasiado abstracto en general y de hecho,

no es fácil reconocer las tareas que aún pueden llegar a un paso más de optimización para seguir reduciendo el

no VA.

Por otro lado, desde el punto de vista de las tareas de planificación para la búsqueda de la nueva zona de

Kitting, no resultó nada fácil redistribuir partes del proceso productivo que estaban físicamente justo en esa

zona. Para ello, hubo que movilizar a otros departamentos de la empresa y emprender un plan conjunto con gran coordinación para que esto se llevara a cabo.

Desde el punto de vista técnico, a nivel de campo, las tareas de carga y descarga que aparentemente parecen

algo simple, resultaron ser muy complejas en su ajuste. Principalmente había problemas de posicionado de los

Palets en la cinta transportadora de la manutención, puesto que el AGV no llega a colocarse siempre en el mismo sitio de la misma forma en cada parada precisa. Siempre hay pequeñas variaciones. Esto al final se

resolvió con la introducción de unas dobles guías para un mejor posicionado.

Otro punto complejo es la comunicación entre los autómatas y los sensores del Kitting: puede parecer algo sencillo, pero cada componente de cada marca tiene su propia configuración. Por ejemplo, la pistola de Zipado

supuso un gran quebradero de cabeza porque había que utilizar una configuración muy precisa para que se

comunicara correctamente con los autómatas. De hecho, era tan precisa que ni siquiera el fabricante conocía los parámetros exactos para dicha configuración.

Sobre la electrónica del Kitting, la principal conclusión es a nivel económico: unos sistemas electrónicos que

no son realmente tan complejos en comparación con la electrónica de consumo, resultan muchísimo más caros

en el ámbito industrial. Pero claro, hay que tener en cuenta también la alta fiabilidad de estos componentes y su capacidad de funcionamiento en ambientes agresivos (vibraciones, altas temperaturas, ruido

electromagnético, etc.), lo cual no tiene ni punto de comparación con la electrónica de consumo en ese ámbito.

La herramienta Vijeo Designer, con la cual yo mismo trabajé mucho tiempo, tiene un potencial brutal para crear pantallas HMI. La pantalla creada para este proyecto es relativamente sencilla, pero se pueden llegar a

E

Conclusiones Generales

112

crear pantallas increíblemente complejas y muy completas.

En cuanto a los problemas de visión del sistema de guiado de los AGV, realmente pudieron solucionarse pero

aun así no funcionan de forma tan precisa como se esperaría. Además, la programación de estos vehículos

llega a resultar muy tediosa por la gran pérdida de tiempo en las modificaciones del algoritmo. No es que el algoritmo esté mal diseñado o enfocado, es que el entorno de programación no permite algunas modificaciones

y esto resulta muy engorroso: para modificar algún detalle del algoritmo, hay que modificar otros a su vez

(resulta contraproducente).

Con la tecnología actual de vehículos AGV tan avanzados, se puede concluir que el modelo usado en este proyecto fue una mala elección por estar bastante obsoleto.

Por último, quería comentar las conclusiones que he sacado de este proyecto a nivel personal, puesto que me

ha ayudado mucho a dar un paso más en mi formación como profesional de la ingeniería.

He estado en contacto directo con prácticamente toda la tecnología empleada en el proyecto, tanto en la

manipulación de los dispositivos, como en su configuración y programación. La principal conclusión que saco

de ello es que hay un gran paso de los conceptos teóricos aprendidos en la carrera, a la realidad industrial de una factoría. Se pueden conocer muchos conceptos teóricos, pero a la hora de la verdad cuenta en gran medida

la experiencia. Eso es un hecho y lo he podido comprobar por mí mismo.

Las decisiones a nivel de organización industrial, no son fáciles de tomar porque se realizan en equipo. Es muy

complicado poder y saber coordinar a todo un equipo de técnicos que participan en un proyecto, y más aún ponerse de acuerdo en decisiones importantes que puedan modificar un proceso productivo o incluso detener

la producción temporalmente. Es muy complicado, eso es cierto, pero al final se acaba consiguiendo.

Referente a este último párrafo, comentar que esta experiencia laboral me ha hecho ver la importancia del trabajo en equipo y las ventajas que tiene poseer aptitudes válidas para trabajar en equipo. Es una cualidad

muy importante que debería tener todo profesional de la ingeniería.

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Referencias

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REFERENCIAS

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