Las operaciones de montaje y de pruebas se someten al conflicto existente entre los criterios calidad, versatilidad y costes

El ‘triángulo mágico’ del montaje de piezas pequeñas

Torsten Schulz, gestor de sectores industriales y cuentas clave de Festo AG & Co. KG

14/11/2014
El primer chip microprocesador, el Intel 4004, se empezó a producir en grandes series en el año 1971. Este chip marcó el inicio del avance triunfal de la microelectrónica. En la actualidad estamos acostumbrados a utilizar diariamente numerosos aparatos electrónicos equipados con microprocesadores. Y en todos los casos, los módulos de estos aparatos son cada vez más pequeños y de diseño más afiligranado. Al mismo tiempo, los ciclos de desarrollo son cada vez más cortos, a la vez que aumenta la cantidad de variantes. Por otro lado, se trata de un mercado en el que los costes ejercen una gran presión y, además, en el que la calidad es un factor determinante. Los procesos que pretenden ser competitivos se enfrentan a un dilema, pues tienen que conciliar criterios contradictorios definidos a través de un ‘triángulo mágico’ en cuyos vértices se encuentran la calidad de los procesos, la versatilidad y los costes de producción, entendidos como costes totales originados durante toda la duración del producto (TCO).

En el caso de la producción, del montaje y del control de calidad de piezas pequeñas, es posible que los lotes de las piezas producidas abarquen una sola pieza, varias piezas fabricadas en pequeñas series o, también, gran cantidad de piezas producidas en grandes series. El grado de automatización aumenta en la medida en que aumenta la cantidad de productos fabricados.

Solución para lotes pequeños

Lo dicho, ¿qué significa para una empresa mediana típica, que fabrica, por ejemplo, placas de circuitos impresos según las especificaciones de sus clientes industriales? Tratándose de cantidades menores, podría pensarse que la automatización de los procesos de producción es poco rentable. Pero para poder ofrecer productos de calidad total, es necesario aplicar procesos reproducibles y, al menos, parcialmente automatizados.

Pero tratándose de lotes pequeños, es indispensable que el proceso de producción sea versátil. Por lo tanto, es necesario encontrar el equilibrio óptimo entre versatilidad y calidad, considerando también un determinado grado de automatización. Pero la capacidad competitiva de la empresa exige la aplicación de soluciones de automatización de coste favorable y de funcionamiento versátil. Y dicho esto, el fabricante se encuentra en medio del ‘triángulo mágico’ con sus criterios opuestos de versatilidad, calidad y costes.

Solución para la producción de grandes series

En el caso de la producción de grandes series, la situación inicial es otra. Para un fabricante de grandes series de productos electrónicos como, por ejemplo, teléfonos móviles, ordenadores portátiles y tablets, lo más económico actualmente consiste en fabricar los productos casi completamente de manera manual en países de bajos niveles salariales.

Los problemas más importantes a los que se enfrenta este método de producción son la inmensa cantidad de desechos que se producen diariamente, con el consecuente desperdicio de material. Estos desechos y el fuerte aumento de los salarios en los países otrora de bajos salarios, tienen como consecuencia que esta estrategia de producción sea cada vez menos rentable. En estas circunstancias se tornan atractivas las soluciones que prevén procesos (parcialmente) automatizados, de costes eficientes.

Eficiencia de costes

Las ventajas que ofrece una automatización versátil y de costes eficientes casi no dependen de la cantidad de piezas producidas. En el caso de la fabricación de máquinas, deben cumplirse los siguientes requisitos:

  • Adaptación versátil y sistemas a escala
  • Configuración y ajustes sencillos
  • Rápida puesta en funcionamiento
  • Gran fiabilidad y precisión
  • Precio favorable de adquisición y bajos costes de mantenimiento

Estos criterios no solamente se aplican en el caso de fabricantes de máquinas, sino también deben respetarse por proveedores de sistemas y componentes como, por ejemplo, Festo. En todos los casos se buscan soluciones de carácter innovador, que puedan aprovecharse en la mayor cantidad posible de aplicaciones, en diversos tipos de máquinas, en sistemas de diversos grados de automatización y, además, en una gran cantidad de procesos de fabricación y montaje.

Importancia en el caso de un sistema de ejes utilizado para la manipulación de piezas pequeñas

En términos generales puede diferenciarse entre dos tipos de movimientos o secuencias de manipulación:

por un lado, la unidad que ejecuta el proceso se mueve por encima del producto (por ejemplo, la unidad de atornillamiento se mueve hacia la posición de atornillado) o bien, por otro lado, el producto se mueve hasta posicionarse debajo de la unidad (por ejemplo, el portaobjetos avanza hasta encontrarse debajo del dosificador). A continuación analicemos el caso en el que la unidad ejecutora del proceso se encuentra encima del producto.

  • Posibles tipos de máquinas: aplicación de sobremesa, máquina individual o célula de fabricación, o, también, módulo incluido en una línea de producción.
  • Grado de automatización de los movimientos que deben ejecutarse durante el proceso: movimientos ejecutados de manera completamente manual, movimientos semiautomatizados y movimientos plenamente automatizados.
  • Posibles procesos: recoger y colocar, unir, atornillar, comprobar…

En este caso, el éxito de un sistema o de un componente depende de la cantidad de aplicaciones en las que se puede utilizar, es decir, de su utilidad en la mayor cantidad posible de procesos diferentes. Por lo tanto, en este caso es recomendable analizar con anterioridad la mayor cantidad posible de aplicaciones con el fin de verificar qué tienen en común (consultar figura 1).

foto
Fig. 1: criterios que deben cumplir por igual aplicaciones como recoger y colocar, atornillas y controlar.

Solución mediante un sistema con buenas perspectivas de éxito: el pórtico con dos ejes de movimiento EXCM

El mini pórtico en H EXCM de Festo es un buen ejemplo de una solución ingeniosa para lamanipulación de piezas. Se trata de una solución de automatización versátil y de coste favorable, capaz de solucionar tareas de manipulación muy diversas. Gracias al sistema de accionamiento por correa dentada con cinemática posiciones de los motores de accionamiento se mantienen invariables.

Ventaja: no es necesario que el motor utilizado para el accionamiento del eje Y ejecute el movimiento. De esta manera se obtiene un sistema compacto de alto rendimiento, ya que la masa a mover es pequeña. Para los fabricantes de máquinas y equipos, el EXCM constituye una buena base para la obtención de una plataforma de automatización eficiente. Posibilidad de aplicar siempre la misma base para la obtención de sistemas de manipulación de material y de guiado de procesos. Únicamente es necesario sustituir el cabezal.

foto
Fig. 2: pórtico con dos ejes de movimiento EXCM de la marca Festo.

Ejemplo de aplicación: sistema de ejecución de pruebas Flying Probe de bajo coste y de funcionamiento versátil

La empresa Visatronic GmbH de Mainhausen (Hesse) se ha especializado en la fabricación de módulos eléctricos. La gama de prestaciones abarca desde el desarrollo y el diseño, así como la configuración SMD o THT, hasta la prueba final de los módulos. Debido al pequeño tamaño de los lotes y a la presencia de prototipos, la ejecución rentable de pruebas de placas de circuitos impresos se convierte en un reto difícil de superar.

Visatronic estaba buscando una solución de coste favorable para automatizar las operaciones de control de calidad. Considerando que se trata de productos fabricados en lotes pequeños, la solución debía ser versátil y permitir la adaptación sencilla en función de las diversas variantes.

Visatronic ha desarrollado un sistema de prueba Flying Probe recurriendo al dispositivo de comprobación de funcionamiento Visatest y el mini pórtico en H EXCM de Festo. El nuevo dispositivo de pruebas coloca una aguja de verificación sobre los módulos eléctricos. De esa manera se verifica si el procesamiento fue correcto y se comprueba el buen funcionamiento del módulo. Estas comprobaciones se llevan a cabo de manera plenamente automatizada, tal como es usual al controlar productos fabricados en grandes series.

foto
Fig. 3: sistema de comprobación Flying-Probe de Visatronic para el control de calidad de módulos electrónicos.

El mini pórtico en H EXCM es ideal para este tipo de aplicaciones, pues es compacto y tiene una mínima masa móvil. El sistema ofrece el dinamismo y la precisión que exige la aplicación. El precio favorable, el funcionamiento fiable, así como la posibilidad del accionamiento a través de Ethernet fueron argumentos importantes a favor de la elección del EXCM.

foto
Fig. 4: el compacto mini pórtico en H EXCM traslada la aguja de verificación exactamente hacia los puntos de control de los módulos electrónicos.

De esta forma se obtuvo con el EXCM un sistema esbelto, de fácil programación y de coste favorable, que permite programar directamente todos los parámetros, tales como posiciones y velocidad de los movimientos. El control de los dos servomotores está a cargo del sistema de prueba para PC, utilizado a través del controlador del EXCM.

De esta manera es muy sencillo programar los movimientos que debe ejecutar el mini pórtico en H, definiendo las posiciones, la velocidad y el sentido de los movimientos. Por lo tanto, el EXCM que permite obtener un posicionamiento X/Y de manera sencilla, es el componente óptimo para la automatización de operaciones de control mediante un sistema compacto de configuración por módulos.

Conclusión: automatización ventajosa

Los resultados prácticos demuestran que se están imponiendo cada vez más las soluciones parcial o plenamente automatizadas para la ejecución de operaciones de producción, montaje y control de piezas pequeñas. Ya sea para garantizar los estándares de calidad que deben cumplir los productos fabricados en pequeñas series, o bien para sustituir los trabajos manuales ejecutados antes en procesos de fabricación de productos en grandes series, considerando el aumento de los costes salariales.

Sin embargo, las soluciones de automatización más prometedoras son aquellas que pueden utilizarse en numerosos procesos de producción, y que permiten a los usuarios efectuar rápidamente y de manera sencilla los cambios necesarios para su funcionamiento con numerosas variantes de productos. Si se trata de tareas de posicionamiento preciso y rápido en espacios muy reducidos, el mini pórtico en H EXCM es una alternativa a tener en cuenta al diseñar los equipos.

foto

Comentarios al artículo/noticia

Nuevo comentario

Atención

Los comentarios son la opinión de los usuarios y no la del portal. No se admiten comentarios insultantes, racistas o contrarios a las leyes vigentes. No se publicarán comentarios que no tengan relación con la noticia/artículo, o que no cumplan con las condiciones de uso.

VÍDEOS DESTACADOS

TOP PRODUCTS

ÚLTIMAS NOTICIAS

OPINIÓN

OTRAS SECCIONES

SERVICIOS