Optimizar el manejo de materiales y la manipulación de piezas de trabajo: una forma inteligente de reducir costos

En la industria se sabe que el movimiento de materiales es una operación que no agrega valor al producto, sin embargo, contar con un buen sistema de manejo de materiales y piezas de trabajo podría reducir entre 15 y 30% los costos operativos.

 

Un informe de la consultora Frost & Sullivan sobre manejo de materiales y productividad, asegura que este tipo de operaciones representan entre 30 % y 75 % de los costos de producción. Estas actividades ocupan el 25 % de todos los empleados, el 55 % de todo el espacio de la empresa y el 87 % del tiempo de producción, por lo que se convierte en una área clave para cualquier mejora encaminada a la productividad y reducción de costos.

Sea para alta producción o alta mezcla, agregar equipos de manejo de materiales y manipulación de piezas de trabajo es una opción inteligente, pues hasta el 50% del tiempo improductivo en la industria ocurre por la entrega ineficiente de materiales, según un estudio de Rockwell Automation.

Así que un sistema de manejo de materiales — considerando el conjunto de todos los equipos que hacen posible el movimiento físico dentro de la cadena de distribución, incluida la cadena de producción y almacén, de materia prima, trabajo en proceso y productos terminados— es fundamental en cualquier empresa metalmecánica.

“Yo lo recomiendo a todos los sectores, y sí, un robot no es barato, un gantry no es barato en primera instancia, pero el beneficio se ve con el retorno de inversión al evitar paros porque el operador lamentablemente se lastimó, o porque no tuvo cuidado y compensó mal el desgaste y cosas así, entonces el retorno de inversión por extraño que parezca puede llegar a ser hasta en un año, es muy rápido”, asegura Hipólito Ramírez, gerente de Producto en DMG Mori México.

“Un robot no es barato, un gantry no es barato en primera instancia, pero el beneficio se ve con el retorno de inversión al evitar paros. El retorno de inversión puede llegar a ser de un año. Es muy rápido”.

Hipólito Ramírez, gerente de Producto en DMG Mori México.

En los últimos años gracias a la robótica, los sensores, la lógica avanzada y la comunicación en red, estos equipos han llevado a soluciones únicas para el movimiento de materiales y piezas de una forma cada vez más eficiente.

Sin duda, el manejo de materiales en procesos de producción es un componente clave para cualquier proceso de fabricación moderno. Hoy la exigencia de los consumidores por mayor personalización está impulsando una gran variedad de productos y tiempos de respuesta más cortos en la industria manufacturera actual, por lo que la demanda de estos sistemas va en aumento.

El mercado de tecnologías para manejo de materiales se valuó en USD 5.77 mil millones en 2018, y se espera que llegue a USD 9.85 mil millones en 2024, con un crecimiento aproximado de 11.30 % anual, de acuerdo con la firma de investigación de mercados Mordor Intelligence.

Como comenta César Vela, director general de Exsys Tool México, las tecnologías para manipulación de piezas y movimientos de materiales son algo que no puede faltar para lograr un maquinado muy eficiente y rápido, y sin esas tecnologías, la capacidad de las máquinas estaría subutilizada.

Soluciones destacadas

Con una tendencia creciente a la Industria 4.0, donde la colaboración entre sistemas automatizados dentro de las plantas de producción será la regla, las tecnologías para el manejo de materiales tendrán un rol destacado, desde equipos de transporte, dispositivos para posicionamiento, equipos para protección de la carga durante el transporte y almacenamiento, equipos para almacenamiento, hasta equipos para identificación y control.

Entre las tecnologías que participan directamente en la alimentación, o carga y descarga en procesos de mecanizado, los más utilizados actualmente son los robots, pero existen las grúas gantry, mesas rotatorias, dispositivos de sujeción, sistemas punto cero de cambio rápido, mesas de elevación/inclinación/giro, mesas de transferencia, alimentadores de piezas, y otros.

“En las áreas de producción se cuida mucho el tiempo ciclo de la pieza y al estar operado por una persona la eficiencia de la operación no llega a ser de 100 %, porque el desempeño del operador no es mismo a lo largo de todo el turno, en cambio, con la automatización la eficiencia mejora porque la máquina trabaja todo el tiempo sin descansar, llegando a eficiencias de 95 %”, comenta Hipólito Ramírez.

El especialista de DMG Mori considera que un simple cambiador de palets hace la diferencia aun cuando no es automatización al 100%, ya que permite que mientras la máquina está operando, un técnico está preparando la siguiente carga en otra mesa.

En este caso, las máquinas con cambiador de palet no solo pueden tener una sola mesa adicional, pueden tener cinco o hasta 16 mesas adicionales, dependiendo del modelo de la máquina. Las mesas adicionales son útiles sobre todo para operaciones de alta mezcla, evitando colocar y quitar un dispositivo de una mesa que puede llevar hasta cuatro horas, pues en este caso cada mesa va a tener todo listo para cada pieza distinta.

Los centros de maquinado horizontales NHX de DMG Mori, siempre llevan una mesa adicional, y en su modelo de 5 ejes, la DMC 65 monoBlock se pueden agregar hasta seis palets. En otros modelos se pueden agregar según las necesidades de cada cliente.

Otra solución, por ejemplo, cuando se hace una pieza que lleva cinco operaciones diferentes, es que se pueden tener cinco máquinas alineadas y mediante un sistema gantry que se encarga de alimentar a todas las máquinas se puede tener una pieza terminada en menos tiempo.

Robots aligerando el trabajo

También se puede utilizar un robot que esté alimentando, por ejemplo, tres máquinas donde se hacen diferentes operaciones, además se tiene un workstocker de donde se toma la materia prima y donde se deja la pieza después de terminada. Tanto el gantry como el robot se pueden integrar a diferentes modelos de máquinas.

El sistema robótico Robo2Go es una de las apuestas más innovadoras, que puede ser de gran ayuda para empresas que realizan alta mezcla de productos y están buscando incursionar en soluciones robóticas porque se puede mover fácilmente para utilizarse en varias máquinas y no requiere un programador experto.

“Robo2Go es una aplicación específica para tornos que tiene muchas ventajas. La primera ventaja y la principal es que cualquiera lo puede programar, porque el control ya tiene un HMI, entonces el operador puede acomodar sus matrices en el workstocker y desde el control de la máquina programa al robot de una manera muy intuitiva”, asegura Hipólito Ramírez.

Además, tiene un sensor de proximidad y si alguien se acerca, baja la velocidad o se detiene completamente si la persona rebasa la barrera de seguridad. DMG Mori contará con este equipo en exhibición en su showroom en Querétaro próximamente.

Sistemas de referencia cero: indispensables

Una de las tecnologías que más avance ha tenido es la de sistemas punto cero (sistemas de referencia cero) de cambio rápido. Antes, cada vez que se quería cambiar de pieza de trabajo, se tenía que medir de nuevo la posición de la misma dentro del centro de mecanizado, ahora esto solo se hace con la primera pieza y se pueden hacer miles de piezas sin volver a hacer el setup inicial.

De acuerdo con César Vela, de Exsys Tool México, las empresas buscan cada vez más velocidad porque el tiempo es dinero y entre más rápido sean los cambios, menos costos tienen, por lo que los sistemas punto cero de cambio rápido que ofrece Lang Technik, su marca representada, son una solución a esta demanda, ya que son multipropósito.

Otras soluciones pueden ser tan simples como el uso de un carrito para piezas como los de Lang Technik que puede hacer la diferencia al acelerar el movimiento de los inventarios de producción, ya que es un sistema práctico en donde se ponen múltiples prensas para colocar las piezas de trabajo en el almacén y moverlas fácilmente al centro de maquinado. 

Las prensas son manuales y de alta precisión, gracias al sistema punto cero, cuya base se instala en la bancada. Al ser manuales es un sistema muy económico, pero es muy eficiente, ya que en la mesa de trabajo un técnico prepara las prensas y se ponen en un segundo carrito de transporte donde se pueden colocar hasta 30 prensas listas.

Una vez que se procesa el primer carrito, solo se hace el cambio del mismo y se pone a funcionar de nuevo la máquina, lo que tarda menos de un minuto, permitiendo que la máquina esté más tiempo funcionando. Las piezas se pueden colocar manualmente o utilizando el sistema Robo Trex y si alguna empresa ya cuenta con un robot se puede adaptar el gripper para sujetar las prensas de Lang Technik.

Este sistema, el Robo Trex, es un brazo robótico que retira y alimenta un centro de maquinado de una manera mucho más rápida y eficiente de lo que lo haría un técnico. El tiempo para configurar y equipar el sistema es mínimo, con el panel táctil con menos de 10 funciones cualquier persona puede operar el sistema. El brazo robótico no requiere adaptación de la pinza para diferentes piezas de trabajo.

Reducción de 45 minutos a 60 segundos

Con estas tecnologías la reducción de tiempos de producción y la productividad aumentan, aunque los rendimientos en cada caso serán distintos. César Vela comenta que uno de sus clientes del sector aeroespacial que maneja diferentes fixtures para diferentes tipos de piezas, en cada cambio de producto, el cambio de fixtures tardaba alrededor de 45 minutos para colocarlo en la máquina y centrarlo.

Para reducir ese tiempo, la solución que implementaron fue la colocación de pernos de sujeción del sistema Lang Technik en los fixtures y las bases de sujeción de la misma marca en la bancada de la máquina. El resultado fue que el tiempo de cambio se redujo de 45 minutos a 1 minuto, y ese es el alcance que pueden tener estas tecnologías.