Optimización de Procesos Industriales: Metodología SMED y Fundamentos de Robótica Avanzada

Metodología SMED: Reducción Drástica de Tiempos de Preparación

SMED (Single Minute Exchange of Die): Técnica fundamental para reducir considerablemente el tiempo de preparación de máquinas y el cambio de utillajes. Esta metodología permite alcanzar beneficios significativos:

• Reducción de lotes de producción.
• Disminución de costes operativos.
• Acortamiento de los tiempos de entrega.

Es importante notar que, para tiempos de preparación bajos, el tamaño del lote afecta mínimamente al coste final.

Objetivos Principales del SMED

El propósito central es disminuir el tiempo de preparación de la máquina y el tiempo de cambio de utillajes mediante la implementación de los siguientes pasos:

1. Gestión de Operaciones de Preparación de Máquina

• Elaboración de una lista de comprobación (detallando pasos y utensilios necesarios).
• Realización de comprobaciones funcionales (el mantenimiento periódico previene tiempos no previstos).
• Mejora en el transporte de utillajes y herramientas.

2. Conversión de Operaciones Improductivas en Productivas

Esta fase depende fuertemente del ingenio y la experiencia, ya que no existe una metodología única predefinida.

3. Mejora Continua de Todas las Operaciones de Preparación de Máquina

• Estandarización de funciones.
• Implementación de operaciones en paralelo, considerando el tiempo, los recursos disponibles y la precedencia de tareas.
• Uso de sistemas de fijación rápidos.
• Minimización del tiempo de ajuste.
• Integración de automatismos.

Tecnología de Grupos (Group Technology)

Aplicación en Ingeniería

La Tecnología de Grupos facilita la gestión del diseño y la planificación:

• Permite la búsqueda eficiente de piezas ya diseñadas.
• Ayuda a evitar la creación innecesaria de piezas nuevas.
• Fomenta el uso de variantes en lugar de diseños completamente nuevos.
• Promueve la estandarización (de piezas, procesos y útiles).
• Simplifica la planificación de la producción.

Aplicación en Fabricación

En el entorno productivo, esta tecnología:

• Permite la creación de células flexibles.
• Agrupa piezas similares para ser procesadas en la misma célula.
• Favorece la distribución de planta en islotes o en forma de U.

Fundamentos de Robótica Industrial

Definición de Robot

Definición: Máquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional, equipada con tres o más ejes, capaz de posicionar y orientar elementos en el espacio.

Tipos de Robots según su Control

• Tipo A: Manipulador con control manual o telemando.
• Tipo B: Manipulador automático con ciclos preajustados, controlado por PLC y diversos accionamientos.
• Tipo C: Robot programable, capaz de trayectorias continuas o punto a punto. Carece de conocimiento del entorno.

Estructuras Cinemáticas

• Cadena Cinemática Abierta: Secuencia de elementos rígidos unidos por articulaciones activas.
• Cadena Cinemática Cerrada: Ofrece mayor rigidez y precisión, buena capacidad de carga y permite altas velocidades.

Articulaciones Comunes

Las articulaciones típicas incluyen: Esférica, Planar, Tornillo, Prismática y Rotación Cilíndrica. Un número de grados de libertad redundantes implica una mayor maniobrabilidad.

Actuadores Robóticos

La elección del actuador impacta directamente en el rendimiento y coste:

• NEUMÁTICO: Ventajas: Barato, rápido, sencillo y robusto. Desventajas: Dificultad en el control continuo, requiere instalación especial y es ruidoso.
• HIDRÁULICO: Ventajas: Rápido, alta relación potencia/peso, autolubricante, alta capacidad de carga y estabilidad. Desventajas: Mantenimiento complejo, instalación especial, riesgo de fugas y coste elevado.
• ELÉCTRICO: Ventajas: Precisos, fiables, fácil control, instalación sencilla y silenciosos. Desventajas: Potencia limitada.

Sistemas de Transmisión

Se clasifican según el movimiento de entrada y salida:

• CIRCULAR-CIRCULAR: Permite alto par y grandes distancias, pero presenta holguras, ruido, giro limitado y deformabilidad.
• CIRCULAR-LINEAL: Caracterizado por poca holgura, pero sufre por el rozamiento.
• LINEAL-CIRCULAR: Presenta holgura media, control difícil y rozamiento.

Elementos Terminales (End Effectors)

Se utilizan para la manipulación de piezas:

• De Aprensión: Incluyen pinzas de presión (para transporte donde la presión no es crítica), pinzas de enganche (para piezas de gran dimensión) y ventosas de vacío (ideales para superficies lisas).
• Electroimanes.

Programación y Configuración del Robot

Tipos de Programación

• Textual.
• Por guiado (enseñanza).
• Por CAM (Computer-Aided Manufacturing).

Layout (Disposición del Robot en la Célula de Trabajo)

• Robot en el centro de la célula: Sirve a varias máquinas simultáneamente.
• Robot en línea: Adecuado para transporte intermitente o continuo.
• Robot móvil: Aumenta el alcance efectivo del robot.
• Robot suspendido o desplazable: Útil en espacios reducidos, como cabinas de soldadura y corte 3D.

Parámetros Clave para la Selección de un Robot

Las características a considerar incluyen:

• Parámetros geométricos, cinemáticos y dinámicos.
• Tipo de movimientos requeridos.
• Modo de programación.
• Tipos de accionamientos y capacidades de comunicación.

Consideraciones del Área de Trabajo

Es crucial evaluar los puntos cercanos, los puntos singulares, el riesgo de colisiones y realizar una simulación gráfica previa.

Métricas de Rendimiento

• Resolución: El mínimo incremento de movimiento posible.
• Precisión: La diferencia entre el punto programado y el punto medio alcanzado tras múltiples repeticiones.
• Repetitividad: La desviación entre los puntos alcanzados en sucesivas repeticiones del mismo punto.

Medidas de Seguridad

Es fundamental implementar:

• Barreras de acceso físicas.
• Limitación de la velocidad máxima operativa.
• Señalización adecuada y visible.