Dominar el difícil equilibrio del ensamblaje del tren de potencia

Dificultad del ensamblaje de tren de potencia

Al igual que todas las áreas de la fabricación de automoción, las plantas de ensamblaje deben responder a las exigencias de la producción de varios modelos, de las tecnologías que cambian rápidamente y de las fluctuaciones en la demanda de capacidad.

De hecho, cuanto más rápidamente puedan rectificarse los cuellos de botella en la línea –o los cambios de un modelo a otro–, tanto más rentable será la planta.

En una operación de ensamblaje, el funcionamiento óptimo depende de la distribución eficaz de las tareas automáticas y manuales de la estación de trabajo. En una situación ideal, cada tarea fluye de forma transparente a la siguiente, sin que haya operadores inactivos ni sobrecargados en ningún punto del proceso.

Pero en líneas de tren de potencia que pueden ocupar más de un kilómetro e incluir entre 150 y 250 operaciones discretas, lograr un equilibrio de carga de trabajo óptimo puede ser un desafío.

Identificar el cuello de botella

Diversos factores pueden hacer que se desequilibre incluso una línea bien diseñada. Por ejemplo, las modificaciones en la velocidad de la línea o en la demanda de los clientes en cuanto a producción diaria –o los cambios de años de modelo– pueden afectar a las estaciones de trabajo de manera desproporcionada. 

Por supuesto, el primer paso para rectificar un desequilibrio de la carga es identificar el cuello de botella. Y durante décadas, los análisis de tiempo han sido el método comprobado y cierto más utilizado.

Durante los años que trabajé en plantas de tren de potencia, me encargaba de los análisis de tiempo, que se basaban en la observación y en métodos de “observación en parada” para la recolección de datos. No es necesario decir que este método puede intimidar a los trabajadores de la línea y afectar a sus hábitos de trabajo mientras se recoge la información.

¿El resultado? Los datos recopilados pueden no reflejar el funcionamiento típico.

Actualmente, el software de supervisión del trabajo puede operar en segundo plano para proporcionar el estado y el tiempo de las tareas en tiempo real, así como la duración del ciclo de toda la estación. Con estos datos en la mano, los directores de proceso de la planta pueden analizar y reasignar las tareas de las estaciones de trabajo de manera más efectiva.

El problema del control de zona

Lo siguiente es la tarea de reequilibrar la línea conforme al proceso más eficiente. En las plantas con una arquitectura de control de zona convencional, reequilibrar la línea puede resultar arduo y costoso. 

En un ensamblaje típico, cada zona tiene un solo controlador programable (PLC) que controla su sección de transportador y todas las estaciones de trabajo manuales correspondientes. Cada estación de trabajo automatizada tiene su propio PLC, que ejecuta la lógica exclusiva de sus funciones y está integrado con el controlador de zona.

Para reasignar o modificar una tarea manual, un ingeniero de controles debe obtener y analizar el programa de PLC actual para la zona, y modificarlo. Esta actividad va seguida de cambios de herramientas de hardware, depuración de código, pruebas y validación.

El tiempo total para reprogramar y equilibrar una línea puede abarcar hasta dos semanas y una gran parte del trabajo debe realizarse fuera del horario de trabajo o los fines de semana, lo que conlleva pagar horas extra.

Control más distribuido + sistema de configuración = más flexibilidad

Un enfoque más distribuido del control de la línea de ensamblaje es el primer paso para simplificar este proceso. En una arquitectura altamente distribuida, cada estación de trabajo manual tiene su propio PLC, que es independiente del controlador o controladores del transportador. Cada estación de trabajo automatizada tiene también su propio PLC, que ejecuta lógica independiente para todas las funciones.

Esta arquitectura más distribuida abre la puerta a herramientas de configuración que permiten el reequilibrio manual de la carga de las estaciones de trabajo sin necesidad de reprogramarlas.

¿Cómo funciona?

En primer lugar, cada estación de trabajo manual y automatizada debe contener la misma estructura básica de PLC. La lógica para todas las estaciones manuales es exactamente la misma, con todas las funciones disponibles en cada estación de trabajo manual. Dado que las definiciones de todas las tareas posibles residen como librería estándar en el archivo maestro, solo se cambian los parámetros en cada nueva tarea seleccionada o reasignada.

No se requiere programación.

Una línea de tren de potencia configurable también puede incluir estaciones dedicadas a operaciones específicas, que puede omitirse o utilizarse en función de la secuencia de construcción para la tirada de producto. La capacidad de seleccionar o anular la selección de estaciones de trabajo completas reduce la necesidad de cambiar de herramientas de hardware en la línea. 

Utilizar una herramienta de diseño y configuración como Rockwell Automation® Production Performance Builder (PPB) permite reequilibrar la línea de tren de potencia en una fracción del tiempo que se utilizaría de otro modo. De hecho, las líneas pueden reconfigurarse a menudo durante el trabajo programado o durante la hora de la comida.

Para las plantas de ensamblaje del tren de potencia, una línea configurable se traduce en menos costes operativos globales. Y a los proveedores de equipo de tren de potencia, una herramienta de diseño y configuración les ayuda a ofrecer la capacidad de repetir el diseño y a dimensionar el sistema correctamente desde el principio. 

Descubra más acerca de cómo activar los sistemas de ensamblaje y producción de tren de potencia flexibles.

David Rimmell
Publicado 8 Enero 2018 Por David Rimmell, Automotive Industry Consultant, Powertrain, Rockwell Automation
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