La capacidad de adaptación es una ventaja decisiva en un tiempo caracterizado por una alta individualización de productos, fluctuaciones en la demanda, competencia intensa y directrices (comerciales) políticas cambiantes.
Los sistemas de producción ágiles parecen presentar desafíos para las PYME, ya que a menudo las empresas medianas deben operar con recursos limitados y, aun así, mantenerse competitivas. Sin embargo, la flexibilidad no es un 'lujo' para las grandes empresas, sino una necesidad estratégica, especialmente cuando los márgenes son ajustados y las cantidades son bajas. La logística juega un papel clave en esto.
Los institutos Fraunhofer IWU e IPA han desarrollado una metodología que apoya a las empresas a evaluar y implementar gradualmente los potenciales de producción flexible a través de un proceso estructurado, incluso sin grandes inversiones. En muchos casos, se pueden seguir utilizando los recursos existentes (máquinas, instalaciones, procesos, calificaciones del personal).
Componentes modulares y móviles ayudan a utilizar el parque de máquinas para diferentes productos y a ampliarlo o reducirlo de manera económica cuando sea necesario (escalabilidad). En muchas industrias, ya se han desarrollado soluciones que se pueden implementar rápidamente para situaciones de partida típicas. Soluciones que se pueden escalar y adaptar a diferentes tamaños de empresas y sectores según la demanda.
Ejemplo de taller de reparación: sustitución de un concepto de línea por un sistema de producción escalable, con suministro a través de un almacén de gran altura.
Las líneas de producción clásicas con suministro cercano a la banda y tiempos de ciclo fijos y cortos rápidamente alcanzan sus límites, especialmente cuando se trata de un programa de producción que no solo 'presiona' muchas variantes (diferentes componentes) en un ciclo, sino que también exige diferentes secuencias de fabricación. Si además se deben alojar componentes especialmente grandes, las ventajas de un concepto de línea, como una alta producción de piezas de productos (en gran medida) idénticos con un corto tiempo de fabricación, se invierten: es demasiado rígido para permitir una mayor variabilidad y requiere mucho espacio para la logística de suministro: cada pieza necesaria debe ser llevada de un lugar de almacenamiento intermedio más o menos fijo a un punto determinado en la línea.
Este hallazgo se aplica en particular a los talleres de reparación que manejan tamaños de componentes de hasta dos metros de longitud y ancho. Si el portafolio de reparación incluye productos que se han fabricado a lo largo de varias generaciones de modelos, la necesidad de capacidad de almacenamiento para piezas a procesar o reemplazar es especialmente alta. Si solo se dispone de tecnología de transporte obsoleta, es hora de considerar soluciones de automatización sensatas.
El principal enfoque del equipo del proyecto en Fraunhofer IWU fue, por lo tanto, la logística con un almacén de gran altura automatizado y de varios niveles. El objetivo era flexibilizar el flujo de materiales, conectar directamente las estaciones de producción a través del almacén y manejar de manera eficiente diferentes tipos de componentes y cantidades. Con la ayuda de una simulación de flujo de materiales en Siemens Plant Simulation, se modelaron diferentes escenarios y se evaluaron indicadores clave como el rendimiento, el tiempo de ciclo y la utilización de los dispositivos de almacenamiento (sistemas de transporte automatizados para la entrada/salida). La simulación mostró que un concepto logístico con un almacén de gran altura automatizado y de varios niveles cumple con los indicadores de rendimiento requeridos y puede reaccionar de manera escalable y flexible a los cambiantes requisitos de producción. Desafíos como las secuencias de proceso individuales debido a variantes fueron considerados en el modelo y se optimizaron parámetros de rendimiento del almacén de gran altura como la tasa de rendimiento, los tiempos de ciclo, la utilización y los inventarios de reserva.
Ejemplo de puertas de avión: con un nuevo concepto de material y fabricación, los tiempos de producción se reducen más de veinte veces.
La fabricación de puertas para aviones de pasajeros se realiza en su mayoría a mano. Se requieren muchos pasos intermedios para evitar el contacto directo entre diferentes materiales, lo que conduce a la corrosión. Si en lugar de aluminio, titanio y plásticos duros se utilizan principalmente materiales compuestos de fibra de carbono termoplásticos (CFK), que se pueden soldar automáticamente sin capas separadoras, el proceso es mucho más rápido: el tiempo de fabricación para la estructura de la puerta se reduce de 110 a solo 4 horas. Esto fue demostrado por un proyecto de investigación de Fraunhofer IWU, Fraunhofer LBF, Trelleborg y Airbus Helicopters.
Una clave para tiempos de montaje más cortos radica además en la construcción modular para diferentes variantes de puertas de avión. El equipo del proyecto se centró en componentes en diferentes modelos de puertas que pueden ser estandarizados. Esto incluye, por ejemplo, el travesaño. Los investigadores diseñaron una línea de montaje totalmente automática para los modelos más comunes y desarrollaron dispositivos y elementos de sujeción que son adecuados para las tecnologías de unión de soldadura por resistencia y soldadura ultrasónica.
El equipo del IWU simuló todos los aspectos técnicos y económicos de la nueva línea de montaje, que generalmente se condicionan mutuamente. Los criterios de evaluación técnica más importantes incluyen la complejidad del producto y del proceso de producción, las oportunidades y riesgos de automatización también desde la perspectiva de flexibilidad y capacidad de cambio, así como la disponibilidad total de la planta en una cadena de diferentes automatizaciones individuales.
Resultado: teniendo en cuenta todos los criterios técnicos, logísticos y económicos, se debería implementar la solución de automatización recién desarrollada.
Ejemplo de AutoLog: eficiente preparación de pedidos con altas cantidades gracias a sistemas de transporte sin conductor que suministran componentes a los robots.
Los procesos de preparación de pedidos eficientes son esenciales para la producción Just-in-Time, especialmente con alta variedad de variantes y componentes grandes y pesados. La automatización clásica en este ámbito a menudo es inflexible, costosa y difícil de escalar.
La preparación de pedidos dinámica, en cambio, sigue un principio de 'mercancía al robot' y utiliza sistemas de transporte sin conductor (FTS) así como un almacén cercano a la instalación para una alta flexibilidad y variedad de variantes. La escalabilidad se logra mediante la simple expansión de las celdas de robots y la flota de FTS, donde el tráfico de carretillas elevadoras está completamente desacoplado. La solución de software AutoLog, un desarrollo conjunto de Fraunhofer IWU y Volkswagen AG, permite en Volkswagen Slovakia la configuración y control de tales celdas en autoservicio y optimiza los procesos con algoritmos inteligentes. AutoLog permite el diseño inicial de celdas de robots, controla robots, tecnología de seguridad y FTS, minimiza los tiempos de espera e integra herramientas para el análisis de errores. La puesta en marcha virtual se lleva a cabo a través de una simulación de software en el bucle entre AutoLog y un modelo de simulación en Siemens Plant Simulation. Esto permite la evaluación temprana de nuevas configuraciones de plantas incluso antes de su operación.
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