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Universidad Distrital. Rodríguez, Javier. Diseño de un plan de optimización para la aplicación de Prymer en parabrisas
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Resumen — En este documento se presenta la
optimización propuesta para la aplicación de un
sellador de superficies llamado Prymer en el
conjunto de parabrisas de los automóviles Spark y
Sail que se producen en la planta de GM Colmotores.
En primera instancia, se presentan las necesidades
particulares de la aplicación de dicho sellador y el
impacto que se genera en el proceso productivo y en
los operarios que realizan la labor, adicionalmente se
dan a conocer los datos muestrales obtenidos en
planta para su posterior comparación con el plan
propuesto. Posteriormente, se muestran simulaciones
industriales del proceso actual y del nuevo modelo
seleccionado para finalmente evaluar y constatar las
ventajas que se pueden presentar al aplicar éste plan
en los procesos productivos en planta.
Palabras Clave — Análisis de operaciones,
optimización en procesos de manufactura,
programación de trayectorias, simulación industrial.
Abstract — This document presents the optimization
proposal for the application of a sealant called
Prymer in both windshields of the Spark and Sail
cars which are produced at GM Colmotores Factory.
In first instance, the particular needs for the
application of this sealant are presented and the
impact that generates in the production process and
in the workers who performs the work, additionally,
the sample data are disclosed obtained in the Factory
for a later comparison with the proposed goal. Later
on, industrial simulations of the current process are
shown and also of the new selected model to finally
assess and verify the advantages that may occur
when implementing this plan in the production
process of the factory.
I. INTRODUCCIÓN
La automatización industrial se ha consolidado con
el paso del tiempo como una herramienta de gran
utilidad de la ingeniería moderna, de hecho, en la
actualidad son escasos los procesos productivos que
carezcan de ella. En el ámbito económico,
automatizar ocasiona una mayor productividad,
aunque inicialmente se vea opacada por su alto
costo comercial. En la línea de ensamble de los
vehículos de la planta GM Colmotores se percibe la
necesidad de optimizar los procesos actuales con el
fin de generar mayor productividad y cumplir con
unos estándares de calidad. Uno de estos procesos
es la aplicación en el conjunto de parabrisas de una
sustancia llamada prymer la cual es utilizada para
mejorar la adherencia de un pegamento industrial.
Actualmente se evidencian problemáticas y riesgos
laborales que están afectando a los operarios de esta
línea al realizar las labores de éste proceso; entre
ellos podemos señalar la inhalación de gases que
genera el prymer ocasionando problemas
respiratorios, la posición del cuerpo que tienen que
tomar los operarios al realizar la aplicación
produciendo complicaciones musculares y óseas.
Adicionalmente, teniendo presente las políticas
empresariales de mejoramiento, se desea garantizar
el cumplimiento de calidad en los parabrisas
teniendo en cuenta dimensiones, trayectorias y
repetitividad de la aplicación del prymer; el
cumplimiento de estas características debe influir
directamente en la optimización de tiempos de
ensamble, menores re-procesos y una mayor
productividad de la planta.
Diseño de un plan de optimización para la
aplicación de Prymer en los parabrisas de las
líneas Sail y Spark M200-M300 Rodríguez, Javier Giovanny
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Universidad Distrital. Rodríguez, Javier. Diseño de un plan de optimización para la aplicación de Prymer en parabrisas
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II. METODOLOGÍA
Para el desarrollo del presente plan de optimización
se realizaron cuatro (4) diferentes etapas, las cuales
se enuncian y describen a continuación:
A. Etapa de recopilación de datos del
procedimiento de aplicación de prymer en planta
y diseño de diagramas de análisis de operaciones.
En esta etapa se realizaron visitas a la planta GM
Colmotores con el fin de recopilar la información
del proceso que se estaba aplicando en los
parabrisas de los vehículos Sail y Spark modelos
M200 y M300 e identificar las necesidades
productivas de la planta y de los operarios que
realizaban las labores. Se obtuvieron datos
pertinentes para realizar un estudio de acciones
humanas y desplazamientos que tienen que asumir
los operarios para aplicar el prymer en el conjunto
de parabrisas.
El proceso que se realiza en los parabrisas difiere
dependiendo del modelo del vehículo, aunque
independientemente de esto, se pudo constatar que
todas las labores son realizadas por el operario de
turno las cuales son poco ergonómicas, carecen de
repetitividad de un producto a otro y no hay un
seguimiento al aseguramiento de la calidad en ellas.
Adicionalmente, se evidenciaron riesgos
ambientales ya que las sustancias que se aplican en
los parabrisas producen fuertes olores afectando no
solo al operario que realiza la aplicación de dicha
sustancia, sino a los demás empleados
ensambladores ya que están en cercanía de la zona
dispuesta para ésta labor.
Para describir el proceso y realizar el análisis de las
operaciones se identificaron algunos productos que
son aplicados e instalados en los parabrisas para su
posterior instalación en el vehículo, dichos
productos se nombran a continuación:
Limpiador de activación
Prymer
Empaques de EPDM (Etileno Propileno
Dieno tipo M)
Espejo retrovisor
El limpiador de activación es un agente formulado
para el pre-tratamiento de las zonas de adhesión;
principalmente libera de partículas grasas las
superficies y activa una capa superficial la cual
mejora la adhesión sobre el parabrisas.
Este limpiador es aplicado manualmente por el
operario en todos los parabrisas de cada modelo de
automóvil respectivamente.
El prymer es una solución de color negra que cura
con la humedad y es formulado para el tratamiento
de las superficies con unión directa antes de la
aplicación de adhesivos de poliuretano; se debe
garantizar un tiempo de curado alrededor de los 50
segundos después de la aplicación. De igual manera
que con el limpiador, la aplicación es manual por
medio del operario y es realizada en todos los
parabrisas.
Posterior a la obtención de los datos del proceso
llevado a cabo en los parabrisas se procedió a
analizar las operaciones realizadas utilizando
diagramas especializados. La finalidad de utilizar
dichos diagramas es poder describir en detalle todo
el ciclo operativo para cada parabrisas identificando
recursos, tiempos utilizados y distancias recorridas
por el operario. En la figura 1 se presenta uno de los
diagramas utilizados para analizar las operaciones.
Fig. 1. Diagrama de Análisis de Operaciones Aplicado
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Teniendo en cuenta las necesidades propias de la
compañía se requiere obtener una mayor cantidad
de automóviles producidos, pero sin tener que
prescindir de los operarios de la zona de parabrisas,
razón por la cual el propósito del plan de
optimización consiste principalmente en disminuir
de manera considerable la intervención humana
para la aplicación de éstas sustancias obteniendo un
aseguramiento de la calidad y eliminación de los
riesgos laborales al realizar las labores.
B. Etapa de evaluación, selección y diseño del
modelo de optimización para la aplicación de
Prymer
Con base en la información obtenida en la etapa
precedente, y conforme a las necesidades
expresadas por la compañía y los operarios de la
zona de parabrisas, se procedió a evaluar los
posibles sistemas de automatización a implementar
y posteriormente seleccionar el sistema más
conveniente en términos de funcionalidad,
productividad y calidad.
Para evaluar y seleccionar la mejor alternativa del
modelo de optimización, se identificaron las labores
que realizan los operarios y que con el nuevo
modelo dejarían de realizar, de igual forma, las
labores que seguirían ejecutando para evitar
prescindir de sus servicios. A continuación se
presentan dichas labores:
TABLA I
DETERMINACIÓN DE LABORES HUMANAS Y AUTOMÁTICAS DEL
NUEVO MODELO
_______________________________________________________________
Descripción de la labor Labor Humana Labor Automática
Transporte Parabrisas X X
Transporte Empaque X
Transporte Retrovisor X
Inspección Parabrisas X
Instalación Empaque X
Aplicación Limpiador X
Aplicación Prymer X
Esta determinación de labores fue el primer paso
para la evaluación de las alternativas tecnológicas y
de diseño ya que se tuvo que seleccionar la
automatización de las labores de aplicación del
limpiador y Prymer.
Para evaluar las opciones y seleccionar la más
conveniente teniendo presentes los requerimientos
del cliente, se realizó un análisis con base en la
metodología ingenieril QFD (Quality Function
Deployment) la cual está enfocada en encontrar la
satisfacción de las necesidades del cliente
óptimamente.
En la tabla 2 se presenta un listado de las
características más importantes que debe tener el
diseño y sus correspondientes porcentajes del grado
de relevancia para la consecución, se observó que la
cantidad de energía que consuma el dispositivo no
es apreciable ya que la infraestructura y recursos
eléctricos de la unidad industrial cumple con esta
exigencia, por ende, este ítem como algunos otros,
como puede ser el área de trabajo del equipo, por
sugerencia de la compañía tiene un grado de
relevancia del 0% pues lo más importante es que
sea funcional, cómodo y seguro.
TABLA II
REQUERIMIENTOS DE CLIENTE
_______________________________________________________________
Clasificación Requerimientos del cliente (RC) % Cliente
Funcional
1 Bajo consumo de energía 0,00% 0,00%
2 Recursos de operación mínimos 6,98% 50,00%
3 Bajo número de piezas 0,00% 0,00%
4 Minimizar controles para operar 11,63% 60,00%
Físico
5 Resistencia a cargas requeridas 6,98% 80,00%
6 Resistencia al medio ambiente 0,00% 0,00%
7 Área de trabajo 0,00% 0,00%
Ergonómico 8 Comodidad 6,98% 80,00%
9 Facilidad de operación 9,30% 80,00%
Confiable
10 Seguridad de operación 9,30% 85,00%
11 Vida útil prolongada 4,65% 80,00%
12 Facilidad de mantenimiento 9,30% 70,00%
13 Repetividad en las operaciones 16,28% 85,00%
Económico
14 Frente a importaciones 6.98% 70,00%
15 Relación costo/beneficio 0,00% 0,00%
16 Repuestos de bajo costo 11,63% 70,00%
Por ser un proceso de generación de bienes en serie,
y que garantizará el aseguramiento de la calidad en
las labores, se requirió que la seguridad, comodidad
y repetitividad del equipo necesariamente fueran de
alto nivel, por tal razón estos requerimientos
obtuvieron un grado de importancia del 85%. Se
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identificó en el estudio de los requerimientos de
clientes que el material seleccionado para fabricar
las piezas y elementos del dispositivo debe ser
fundamental y de alta importancia, pues éste debe
cumplir con una vida prolongada y ofrecer
resistencia a las cargas requeridas; de igual manera
el dispositivo debe ofrecer alta facilidad de
mantenimiento.
Los ítems anteriormente presentados obtuvieron un
grado de relevancia del 80, 80 y 70%
respectivamente.
En la tabla III se describen los requerimientos de
diseño y sus correspondientes valoraciones
TABLA III
REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
_______________________________________________________________
Clasificación Requerimientos de diseño (RD) %
Materiales
1 Resistencia a la tracción 14,59%
2 Resistencia a la contaminación 11,46%
3 Comodidad en la operación 13,53%
4 Facilidad de operación 11,83%
5 Sin daños al operario 14,59%
Número de piezas 6 Móviles 18,41%
7 Estáticas 15,60%
En la siguiente tabla se puede observar que la
primera alternativa fue un dispositivo para el
control de posicionamiento multi-axial para la
industria, esté obtiene un puntaje de 42.72. Como se
percibe, se usaron valores de 1-3-6-9 en la
calificación de importancia de la relación
Requerimientos de Diseño contra Requerimientos
del Cliente; por tal motivo se evidenció que la
mejor opción sería utilizar un brazo robótico.
En la actualidad la compañía cuenta con un robot
Fanuc modelo R-2000ib, para la aplicación del
pegamento de poliuretano, éste robot es de alta
precisión y confiabilidad ya que proporciona
facilidad de uso y múltiple versatilidad en labores
automáticas, ejemplo de esto puede ser la
programación de trayectorias para la aplicación de
pegamentos o soldadura de punto y desplazamientos
precisos en la manipulación de productos como los
parabrisas en mención.
TABLA IV
REQUERIMIENTOS DE DISEÑO V.S REQUERIMIENTOS DE CLIENTE
_______________________________________________________________
Posterior a la selección del robot, se evaluó la
distribución en planta del proceso reconociendo
problemáticas ergonómicas y ambientales para los
operarios, adicionalmente desperdicio de tiempos
debido a los diversos desplazamientos humanos.
Se identificaron ocho zonas donde el operario
interviene en el proceso, tres de almacenamiento de
parabrisas dependiendo del modelo del vehículo,
una zona de almacenamiento de espejos retrovisores
y empaques, otra donde se ubica el limpiador de
activación, prymer y brochas para la aplicación, dos
mesas de trabajo donde el operario realiza la
instalación de dispositivos y aplicación de las
sustancias y una última zona donde ingresa el
parabrisas verificando sus dimensiones para la
posterior aplicación del pegamento de poliuretano.
En las figuras 2 y 3 se muestra la distribución en
planta donde interviene el operario.
Fig.2. Distribución en planta labores humanas vista superior
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Fig. 3. Distribución en planta labores humanas
Al verificar el tipo de parabrisas, el robot procede a
llevarlo a la zona de aplicación del pegamento de
poliuretano y una vez se realiza ésta labor, es
liberado en la zona de salida donde se encuentra una
mesa con ventosas; en ésta zona se debe esperar 50
segundos, tiempo adecuado para el curado del
pegamento en el cristal. El producto queda a la
espera de la llegada de dos nuevos operarios de
ensamble los cuales llevarán el parabrisas hasta el
vehículo y realizarán la instalación en el chasis. En
la figura 4 se presenta la distribución en planta
donde se aplica el pegamento de poliuretano.
Fig. 4. Distribución en planta labores autónomas
Selección de dispositivos tecnológicos para la
automatización de la aplicación de Prymer
Al percibir las problemáticas del proceso llevado a
cabo en los parabrisas de los vehículos Spark
M200–M300 y Sail, se procedió a diseñar un nuevo
plan y una nueva distribución en planta que supliera
las necesidades puntuales de la línea de ensamble.
Una de las problemáticas críticas conocidas fue el
desperdicio de prymer al realizar la aplicación en el
parabrisas, en la figura 3 se puede evidenciar éste
desperdicio; ésta problemática generaba otras
adicionales como una mayor inhalación de fuertes
gases perjudiciales para la salud humana, manchas
en el área de trabajo y deslizamientos frecuentes de
los operarios por el desperdicio de la sustancia en el
suelo.
Teniendo presente esto, se optó por automatizar las
labores de aplicación del limpiador de activación y
prymer. El eje central de esta automatización se
basa en el control de la posición y activación de las
boquillas para la aplicación de las sustancias,
actualmente se observa una boquilla estática para la
dosificación y aplicación del pegamento de
poliuretano en los parabrisas. El nuevo diseño de
optimización contará con dos boquillas adicionales,
una de ellas para la aplicación del limpiador de
activación y la otra para el prymer respectivamente.
Para lograr el control posicional de éstas boquillas
se seleccionó un sistema mecánico piñón-cremallera
para la transmisión de movimiento, como se
observa en la figura 5, el piñón estará acoplado a un
servomotor referencia SGMSV de la marca
Yaskawa y de ésta manera obtener el
posicionamiento con precisión de las boquillas las
cuales estarán acopladas a la cremallera
obteniéndose un desplazamiento lineal puro.
Para lograr la parametrización y el control del
servomotor fue seleccionado un Servo-Drive SGDV
EtherCAT (CoE) ya que cuenta con protocolos de
comunicación Ethernet para entorno industrial y
CANopen ofreciendo ventajas al realizar el envío y
la recepción de las señales de control.
En la figura 6 se muestra el ServoPack seleccionado
para el control posicional de las boquillas.
Fig. 5. Sistema de transmisión de movimiento seleccionado
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Fig. 6. ServoPack para el control de posición de las boquillas
Diseño de la nueva distribución en planta
Con base en la información obtenida en los
diagramas de análisis de operaciones y teniendo
presentes las necesidades de los operarios de esta
línea productiva, se diseñó una nueva distribución
en planta con la implementación de la
automatización para la aplicación del limpiador
activador y el prymer.
En el diseño del nuevo plan se perciben reducciones
notables en los desplazamientos a realizar por parte
de los operarios, nuevas distribuciones de las áreas
dispuestas para almacenamiento y labores de
instalación en los parabrisas, reducción de la
inhalación de gases producto de la aplicación de las
sustancias, reducción de riesgos laborales al
eliminar labores repetitivas y poco ergonómicas, de
igual manera eliminación de desperdicios de prymer
lo que producía manchas en las zonas de trabajo y
deslizamientos en los operarios.
Cabe aclarar que éste nuevo diseño en planta va
encaminado con las políticas internas de la
compañía GM Colmotores de aseguramiento de
calidad en la línea de ensamble de los vehículos y
adicionalmente se tuvo en cuenta poder realizar una
automatización sin tener que eliminar operarios del
proceso, esto con la finalidad de no generar
desempleo por parte de la compañía. La propuesta
se rige bajo éstas políticas y mejora las condiciones
de trabajo de los operarios sin prescindir de ellos.
A continuación en la figura 7 se presenta el nuevo
diseño de optimización en planta para el proceso
llevado a cabo en los parabrisas unificando labores
humanas y automáticas.
Fig. 7. Nueva distribución en planta del proceso efectuado
en los parabrisas de los vehículos Spark M200-M300 y Sail
Se puede percibir que fueron eliminadas cuatro
zonas, dos de almacenamiento de parabrisas, una
donde se ubicaban el limpiador de activación,
prymer y brochas para la aplicación, y una última
donde se encontraba una segunda mesa de trabajo.
También se puede observar que en éste nuevo plan
de optimización hay una única zona donde se
realizará la aplicación de las tres sustancias de
manera automática sobre los parabrisas.
Nuevo ciclo de labores automáticas
Para diseñar el nuevo ciclo de labores automáticas
se tuvieron en cuenta los datos de las operaciones
obtenidos en planta. Una de las grandes desventajas
que presentaba el proceso era la subutilización del
robot ya que sobresalía el tiempo de ocio de este
dispositivo contrarrestándolo con la alta inversión
de capital que realizó la compañía. Otro dato
analizado fue el transporte de los parabrisas de la
mesa de ingreso automatizada a la zona de
aplicación, dicho transporte solo se podía realizar
hasta que los operarios tomaran el parabrisas de la
mesa de salida quedando ésta libre. Ésta fue otra
razón por la cual se cambió el ciclo de actividades
ya que esta condición de operación era la causante
del tiempo de ocio que presentaba el robot pudiendo
seguir realizando labores sin que influyera la
presencia o no de parabrisas en la mesa de salida.
A continuación se da a conocer el nuevo ciclo de
operaciones automáticas paso a paso para un mejor
entendimiento:
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1. Llegada de parabrisas frontal a mesa de
ingreso
2. Robot toma parabrisas frontal en mesa de
ingreso
3. Selección boquilla limpiador activador en
estación de aplicación de sustancias con
control posicional
4. Aplicación de limpiador activador al
parabrisas frontal en estación de aplicación
de sustancias con control posicional
5. Selección boquilla prymer en estación de
aplicación de sustancias con control
posicional
6. Aplicación de prymer al parabrisas frontal
en estación de aplicación de sustancias con
control posicional
7. Robot deja parabrisas frontal con limpiador
activador y prymer en mesa de salida
8. Llegada de parabrisas trasero a mesa de
ingreso
9. Robot toma parabrisas trasero en mesa de
ingreso
10. Selección boquilla limpiador activador en
estación de aplicación de sustancias con
control posicional
11. Aplicación de limpiador activador al
parabrisas trasero en estación de aplicación
de sustancias con control posicional
12. Selección boquilla prymer en estación de
aplicación de sustancias con control
posicional
13. Aplicación de prymer al parabrisas trasero
en estación de aplicación de sustancias con
control posicional
14. Robot deja parabrisas trasero con limpiador
activador y prymer en mesa de ingreso
15. Robot toma parabrisas frontal en mesa de
salida
16. Selección boquilla pegamento de poliuretano
en estación de aplicación de sustancias con
control posicional
17. Aplicación de pegamento de poliuretano al
parabrisas frontal en estación de aplicación
de sustancias con control posicional
18. Robot deja parabrisas frontal con pegamento
de poliuretano en mesa de salida y se espera
un tiempo de curado de 50 segundos
19. Operarios retiran parabrisas frontal de la
mesa de salida
20. Finaliza proceso para parabrisas frontal
21. Robot toma parabrisas trasero en mesa de
ingreso
22. Aplicación de pegamento de poliuretano al
parabrisas trasero en estación de aplicación
de sustancias con control posicional
23. Robot deja parabrisas trasero con pegamento
de poliuretano en mesa de salida y se espera
un tiempo de curado de 50 segundos
24. Operarios retiran parabrisas trasero de la
mesa de salida
25. Finaliza el proceso para parabrisas trasero
26. Finaliza el nuevo ciclo de labores autónomas
para los parabrisas de un vehículo
C. Etapa de simulación de los sistemas de
manufactura
Para poder evaluar y argumentar las ventajas de
aplicar éste nuevo plan en la línea de ensamble
fueron necesarias simulaciones industriales
utilizando software especializado con el fin de
obtener valores productivos muy cercanos a la
realidad. Se realizaron dos tipos de simulaciones,
una de ellas para visualizar las trayectorias que
describe el robot al ejecutar labores automáticas y
poder realizar una posterior implementación, el otro
tipo de simulación para obtener todos los datos
estadísticos del proceso que la compañía realiza y
del nuevo plan a implementar. Obteniendo esta
información se podrán enfrentar los dos sistemas de
manufactura y presentar el rendimiento de cada uno.
Se utilizaron los programas de simulación y
programación robótica Cosimir Educational y
CIROS Robotics para visualizar las trayectorias que
describe el robot al ejecutar las labores automáticas
de aplicación de sustancias; en la figura 8 se puede
apreciar el entorno de la simulación robótica
utilizada.
Para poder simular éstas trayectorias se utilizó el
lenguaje de programación de controladores Melfa
Basic IV, en este lenguaje la programación se
estructura como un conjunto de instrucciones cuyo
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flujo de proceso se realiza en un lenguaje Basic
estándar utilizando sentencias propias y definidas.
Utilizar éste lenguaje presentó una notable ventaja
ya que se pudo aplicar en la simulación industrial y
de igual forma implementándolo en el brazo
robótico.
Fig. 8. Entorno de la simulación de las trayectorias descritas
por el robot en Cosimir Educational y CIROS Robotics
A continuación se presenta la programación
realizada para la ejecución de las labores
automáticas por medio del brazo robótico:
10 REM ****ROBOT A MESA DE INGRESO 20 OVRD 100 30 MOV P1 40 REM ****ROBOT TOMA PARABRISAS 50 MVS P2 60 OVRD 50 70 HOPEN 1 80 REM****INICIO CICLO DE APLICACION 90 MOV P4 100 REM****CONDICION RADIAL VERTICES 110 CNT 1, 80, 100 120 SPD 120 130 OVRD 50 140 MVS P5 150 MVS P6 160 MVS P7 170 MVS P4 180 CNT 0 190 REM****FIN CICLO DE APLICACIÓN 200 MOV P3 210 REM****ROBOT A MESA DE SALIDA 220 MOV P8 230 REM****ROBOT LIBERA PARABRISAS 240 MVS P9 250 HCLOSE 1 260 REM****ROBOT A MESA DE INGRESO 270 GOTO 10
Obteniendo los desplazamientos automáticos del
ciclo, se inició la simulación del sistema de
manufactura que aplica la compañía y del nuevo
sistema diseñado. Se seleccionó el software
ProModel 7.0 para realizar éstas simulaciones. Con
base en la información obtenida en las anteriores
etapas, se realizó la representación gráfica de los
sistemas de manufactura, se inició con la
distribución en planta del modelo que la compañía
utiliza para el proceso de los parabrisas como se
presenta en la figura 9.
Una vez obtenida esta representa gráfica se
procedió a ingresar los datos productivos del
proceso utilizando la información de los diagramas
de análisis de operaciones; unificando la
representación gráfica con la información
productiva se ejecutaron las simulaciones
correspondientes arrojando datos estadísticos del
sistema de manufactura para cada tipo de
parabrisas.
De ésta manera se pudo corroborar la coherencia de
las simulaciones y de los datos obtenidos
enfrentándolos con el proceso real en planta.
Fig.9. Representación gráfica en ProModel 7.0 del modelo
aplicado por la compañía para el proceso de parabrisas
Posterior a realizar las simulaciones del modelo que
aplica la compañía, se procedió a representar el
nuevo plan de optimización propuesto para cada
tipo de parabrisas. De igual manera se inició con el
entorno gráfico y después se ingresaron los nuevos
datos productivos; cumplida esta metodología se
realizaron las simulaciones obteniéndose los datos
estadísticos del nuevo plan de optimización
propuesto para su posterior análisis y evaluación.
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D. Etapa de análisis de resultados y
enfrentamiento de los sistemas de manufactura
Con base en la información obtenida en la etapa
anterior, se procedió a analizar los datos estadísticos
para apreciar las problemáticas del proceso que
aplica la empresa, las repercusiones que conlleva
continuar con dicho proceso y las ventajas del plan
de optimización diseñado para su posterior
implementación en la línea de ensamble de los
vehículos mencionados.
Se tuvieron en cuenta los tiempos
A continuación se presentan los resultados
obtenidos del proceso de simulación para cada tipo
de parabrisas según el modelo utilizado:
Modelo actual en planta
Parabrisas Sail Frontal y Trasero
Para obtener el conjunto de parabrisas del vehículo
Sail preparado para instalación el tiempo de
producción fue de 0,1 horas, equivalente a 6
minutos. El porcentaje de utilidad del operario fue
del 24,19%, para el robot fue del 21.06%. El
parabrisas frontal presentó un 82,28% en
operaciones, un 2,36% en espera y un 15,36% en
desplazamientos. El parabrisas trasero presentó un
49,64% en operaciones, un 11,87% en espera, un
4,86% en desplazamientos y un 33,64% de bloqueo
al no haberse terminado las labores en el parabrisas
frontal. En las figuras 10 y 11 se presentan los
anteriores valores arrojados por la simulación.
Fig.10. Datos productivos del conjunto de parabrisas Sail
aplicando el actual modelo en planta
Fig.11. Estados del operario y robot para el conjunto de
parabrisas Sail aplicando el actual modelo en planta
Parabrisas Spark M200 Frontal y Trasero
Para obtener el conjunto de parabrisas del vehículo
Spark M200 preparado para instalación el tiempo de
producción fue de 0,12 horas, equivalente a 7,2
minutos. El porcentaje de utilidad del operario fue
del 34,14%, para el robot fue del 17.59%. El
parabrisas frontal presentó un 77% en operaciones,
un 1,93% en espera y un 21,07% en
desplazamientos. El parabrisas trasero presentó un
48,52% en operaciones, un 17,34% en espera, un
4,22% en desplazamientos y un 29,93% de bloqueo
al no haberse terminado las labores en el parabrisas
frontal. En las figuras 12 y 13 se presentan los
anteriores valores arrojados por la simulación.
Fig.12. Datos productivos del conjunto de parabrisas Spark
M200 aplicando el actual modelo en planta
Fig.13. Estados del operario y robot para el conjunto de
parabrisas Spark M200 aplicando el actual modelo en
planta
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Parabrisas Spark M300 Frontal y Trasero
Para obtener el conjunto de parabrisas del vehículo
Spark M300 preparado para instalación el tiempo de
producción fue de 0,11 horas, equivalente a 6,6
minutos. El porcentaje de utilidad del operario fue
del 29,5%, para el robot fue del 18.83%. El
parabrisas frontal presentó un 84,07% en
operaciones, un 2,12% en espera y un 13,81% en
desplazamientos. El parabrisas trasero presentó un
45,4% en operaciones, un 18,05% en espera, un
4,52% en desplazamientos y un 32,03% de bloqueo
al no haberse terminado las labores en el parabrisas
frontal. En las figuras 14 y 15 se presentan los
anteriores valores arrojados por la simulación.
Fig.14. Datos productivos del conjunto de parabrisas Spark
M300 aplicando el actual modelo en planta
Fig.15. Estados del operario y robot para el conjunto de
parabrisas Spark M300 aplicando el actual modelo en
planta
Nuevo modelo propuesto en planta
Parabrisas Sail Frontal y Trasero
Para obtener el conjunto de parabrisas del vehículo
Sail preparado para instalación el tiempo de
producción fue de 0,08 horas, equivalente a 4,8
minutos. El porcentaje de utilidad del operario fue
del 7,01%, para el robot fue del 49.51%. El
parabrisas frontal presentó un 98,49% en
operaciones, un 0% en espera y un 1,51% en
desplazamientos. El parabrisas trasero presentó un
53,63% en operaciones, un 0% en espera, un 2,42%
en desplazamientos y un 43,96% de bloqueo ya que
simultáneamente se realizan labores en ambos
parabrisas, pero con menores tiempos productivos.
En las figuras 16 y 17 se presentan los anteriores
valores arrojados por la simulación.
Fig.16. Datos productivos del conjunto de parabrisas Sail
aplicando el nuevo modelo propuesto
Fig.17. Estados del operario y robot para el conjunto de
parabrisas Sail aplicando el nuevo modelo propuesto
Parabrisas Spark M200 Frontal y Trasero
Para obtener el conjunto de parabrisas del vehículo
Spark M200 preparado para instalación el tiempo de
producción fue de 0,06 horas, equivalente a 3,6
minutos. El porcentaje de utilidad del operario fue
del 33,43%, para el robot fue del 59.56%. El
parabrisas frontal presentó un 97,76% en
operaciones, un 0% en espera y un 2,24% en
desplazamientos. El parabrisas trasero presentó un
75,26% en operaciones, un 0% en espera, un 3,38%
en desplazamientos y un 21,36% de bloqueo ya que
simultáneamente se realizan labores en ambos
parabrisas, pero con menores tiempos productivos.
En las figuras 18 y 19 se presentan los anteriores
valores arrojados por la simulación.
Fig.18. Datos productivos del conjunto de parabrisas Spark
M200 aplicando el nuevo modelo propuesto
Universidad Distrital. Rodríguez, Javier. Diseño de un plan de optimización para la aplicación de Prymer en parabrisas
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Fig.19. Estados del operario y robot para el conjunto de
parabrisas Spark M200 aplicando el nuevo modelo
propuesto
Parabrisas Spark M300 Frontal y Trasero
Para obtener el conjunto de parabrisas del vehículo
Spark M300 preparado para instalación el tiempo de
producción fue de 0,06 horas, equivalente a 3,6
minutos. El porcentaje de utilidad del operario fue
del 22,09%, para el robot fue del 61.03%. El
parabrisas frontal presentó un 97,74% en
operaciones, un 0% en espera y un 2,26% en
desplazamientos. El parabrisas trasero presentó un
66,15% en operaciones, un 0% en espera, un 3,42%
en desplazamientos y un 30,43% de bloqueo ya que
simultáneamente se realizan labores en ambos
parabrisas, pero con menores tiempos productivos.
En las figuras 20 y 21 se presentan los anteriores
valores arrojados por la simulación.
Fig.20. Datos productivos del conjunto de parabrisas Spark
M300 aplicando el nuevo modelo propuesto
Fig.21. Estados del operario y robot para el conjunto de
parabrisas Spark M300 aplicando el nuevo modelo
propuesto
III. CONCLUSIONES
De los datos obtenidos en el proceso de simulación
y comparándolos con el proceso actual en planta se
pudo constatar la notable mejora que puede
presentar el nuevo plan de optimización en la línea
de ensamble de la compañía GM Colmotores. Se
reducen los tiempos para la preparación de
parabrisas antes de la instalación en el chasis de los
vehículos generando una mayor productividad.
Hay un significativo aprovechamiento del robot
adquirido por la compañía al articularlo a la
estación de boquillas con control posicional
disminuyendo el tiempo de ocio que se presenta en
el actual modelo en planta.
Disminuyen rotundamente los riesgos labores para
los operarios al automatizar las acciones repetitivas
y poco ergonómicas; se eliminan los desperdicios
de sustancias manteniendo una zona de trabajo
limpia y segura sin generar deslizamientos
inesperados. Los operarios estarán aislados de la
inhalación de los gases generados por la aplicación
de las sustancias y de ésta manera evitar
problemáticas respiratorias a futuro. Se reduce el
área de trabajo dispuesta para la preparación de los
parabrisas la cual puede ser asignada por la
compañía para otros procesos industriales internos.
Poner en práctica el actual plan de optimización
genera un aseguramiento de la calidad de los
procesos llevados a cabo en los parabrisas evitando
re-procesos y fallas futuras en los vehículos en
mención.
No se prescinde de ningún operario de la línea de
ensamble, en éste nuevo plan aún se deben ejecutar
actividades por parte de ellos, pero sin estar
expuestos a riesgos laborales. Integrar los
conocimientos adquiridos en la academia y
aplicarlos en el sector empresarial permite adquirir
nuevas competencias para dar solución a las futuras
necesidades productivas del país.
El presente plan abre las puertas a futuros proyectos
donde se pueda emplear la automatización de
procesos industriales con el fin de generar un
crecimiento de la economía nacional sin fomentar el
desempleo.
Universidad Distrital. Rodríguez, Javier. Diseño de un plan de optimización para la aplicación de Prymer en parabrisas
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IV. RECONOCIMIENTO
El autor reconoce los aportes por parte de la
empresa GM Colmotores prestando sus
instalaciones para la obtención de la información
que fue necesaria. De igual manera se reconocen las
contribuciones y el acompañamiento de la Ingeniera
María Alejandra Reina para la realización de éste
proyecto.
V. REFERENCIAS
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manufactura ágil”. Segunda edición. México. Prentice
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análisis de sistemas con ProModel”. Primera edición.
México. Pearson Educación, 2006.
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Métodos, estándares y diseño del trabajo”. Duodécima
edición. México. Mc Graw Hill, 2009.
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Simulación de Eventos Discretos”. España. Pearson-
Prentice Hall, 2003.
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Aplicaciones”. México. Alfaomega, 2000.
[7] H. Wallace, M. Spearman, “Factory Physics”. Singapore.
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“Metodología de la investigación”. Quinta edición.
México. Mc Graw Hill, 2010.
[10] M. P. Groover. “Fundamentos de manufactura moderna.
Materiales, procesos y sistemas”. Tercera edición.
Mexico. Mc Graw Hill, 2007.
[11] C.M. Bergren, “Anatomy of a robot”. Primera edición.
USA. Mc Graw Hill, 2003.
[12] L.A.R.W. Edwards, “Open-source robotics and process
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[13] B.Z. Sandler, “Robotics. Designing the mechanisms for
automated machinery”. Segunda edición. USA. Academic
Press, 1999.
[14] U. Karras, “CIROS Robotics. User guide”. Primera
edición. Germany. Festo, 2010.
[15] S.García, SEAT, Fanuc Robotics Ibérica, “Programación
Fanuc”. Primera edición. España. 2010.
[16] H.Huang, B. Li, Z. Deng, Y. Hu, “A 6-DOF adaptive
parallel manipulator with large tilting capacity”. Science
Direct. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing
28 (2012) 275–283.
[17] W. Song, G. Wang, J. Xiao, Hong Y. “Research on multi-
robot open architecture of an intelligent CNC system
based on parameter-driven technology”. Science Direct.
Robotics and Computer-Integrated Manufacturing28
(2012) 326–333.
J. Rodríguez, Ingeniero Mecánico, Universidad Distrital
Francisco José de Caldas. Candidato a Especialista en
Informática y Automática Industrial
