¿A dónde fue esa parte?

Los láseres de alta potencia de la actualidad cortan a velocidades increíbles, y la automatización permite que las máquinas alcancen niveles altísimos de utilización. Por supuesto, los clientes no pagan por la utilización de la máquina, ellos pagan partes—y tampoco pagan las partes que se pierden. Perder o identificar mal las partes lleva a retrabajo, lo cual fuerza al taller a volver a cortar piezas que debían haber sido identificadas correctamente desde el principio.

¿Los fabricantes cómo pierden o identifican mal las partes exactamente? Se tienen los sospechosos usuales. Una pieza podría haberse rezagado cuando se quitó de la chapa después del corte. O quizás alguien clasifica incorrectamente partes de apariencia similar, enviando algunas piezas cortadas a las rutas de trabajo equivocadas; luego un operador de prensa abre un programa incorrecto de doblado; y los problemas se agravan a partir de ahí.

Todos estos retos se derivan de un problema más grande: una falta de perspectiva o guía con respecto al flujo de partes, especialmente alrededor de las funciones de corte láser y clasificación de partes. Es una causa raíz probable de muchos contratiempos corriente abajo. Ahora que cada láser necesita más partes para más máquinas corriente abajo, la identificación y la clasificación estratégica de partes se ha vuelto más importante que nunca.

Mida lo que tiene

Usted envía un nido al láser para ser programado entre la lista de trabajo de ese día. Las partes son cortadas, clasificadas, luego enviadas corriente abajo o almacenadas como inventario de piezas en proceso (WIP). Eso se ve bastante sencillo, pero ¿cómo sabe exactamente el sistema de control de producción cuándo se cortó un nido? En algunos talleres un supervisor podría simplemente preguntarle al operador o al gerente de área. En otras operaciones, un clasificador de partes u operador de máquina podría escanear una etiqueta en la hoja de ruta del trabajo o etiqueta de traslado para hacerle saber al software de producción que el trabajo ha sido cortado y va corriente abajo.

Dicho lo anterior, el escaneo siempre ocurre separado de la máquina en sí. En este sentido, el control de la máquina y el software de producción viven en mundo separados. La máquina corta partes, pero no hay algo que se comunique automáticamente de regreso con el software de control de producción para cerrar el lazo.

Afortunadamente, esto está empezando a cambiar. Protocolos estándar como MTConnect ahora comunican información de regreso al software de control de producción, y hacen que los datos estén disponibles para los fabricantes (OEM, por sus siglas en inglés) de las máquinas y plataformas de terceras partes. Por ejemplo, cierto software de manejo de trabajos puede leer datos MTConnect y dar realimentación al sistema de producción verificando que se cortó un nido. Esto le dice al sistema que ya no se necesitan las partes en ese nido de corte, y por lo tanto pueden quitarse de la lista de partes que requieren cortarse.

Cerrar el lazo de “trabajo concluido” en corte láser—con ausencia de escaneo separado o tecleado necesario—puede revelar puntos de conflicto operacional previamente ocultos. También puede mantener el enfoque en cómo fluyen los trabajos a través de la fábrica. Una máquina que no esté cortando podría ser un problema, pero una cantidad excesiva de partes de relleno detenida semanas en el inventario de piezas en proceso (WIP) podría ser un problema incluso mayor. Más WIP inmoviliza el dinero y también podría agregar complejidad operacional y abrir la puerta a partes mal identificadas o perdidas.

No hay una “manera correcta” de calendarización de trabajos en el láser que se aplique a todas las operaciones. El calendario óptimo depende de varios factores, incluyendo la estrategia del personal de un taller, como si un operador o manejador exclusivo de material o ayudante quita y clasifica partes de un nido. También depende de la mezcla de trabajos, de la geometría de partes (como cuántas partes similares corta un láser), fechas vencidas de trabajos, el costo de material (y retrabajo potencial), y otras variables. Todas esas variables importan, pero primero se necesita saber exactamente cuándo se cortan las partes en realidad, y protocolos de comunicación como MTConnect pueden ayudar a automatizar dicho reporte y medición de procesos.

Estrategia de anidado

Una vez que se tiene una imagen completa de la realidad de la clasificación e identificación de partes en la planta de producción, se puede empezar a evaluar opciones para hacer la tarea más fácil y más rápido el trabajo de flujo de partes. Para el corte láser, todo empieza con la programación, la estrategia de anidado usada y mandar la orden a la máquina.

Una configuración de nido usualmente se construye con una estrategia o una combinación de varias estrategias generales. Una usa una mezcla de trabajos actuales y partes de relleno para llenar la chapa y maximizar el rendimiento del material. Otra implica sólo trabajos actuales, lo cual aumenta el manejo de sobrantes (a veces llamado anidado de sobrantes). Usada junto con éstas podría estar una estrategia basada en kits, donde cada arreglo de nido contiene todos los componentes necesarios para un kit que fluirá en conjunto corriente abajo.

Un laser marcó este código QR directamente en la parte de chapa metálica durante el ciclo de corte láser.

Luego está la formación de micro-orejas estratégicas. Se desean suficientes para un proceso estable, pero no tantas que la remoción de la parte cortada (es decir, “la acción de agitar y romper”) sea un reto excesivo y consuma mucho tiempo, lo cual a su vez puede llevar a errores humanos que impliquen partes perdidas o mal identificadas. Las partes diminutas necesitan tener orejas sin importar cuáles, pero los programadores todavía pueden reducir al mínimo su número y hacer piezas fáciles de despegar para los clasificadores de partes. Las partes más grandes anidadas perpendicularmente a las tablillas de la máquina de corte láser podrían requerir pocas orejas o ninguna, lo que hace la clasificación y la remoción de partes más rápida y más fácil. Sin embargo, podría tenerse un menor rendimiento del material en algunos casos, pues las partes necesitan ser orientadas de cierta manera.

Qué combinación de estrategias de anidado usar depende de la naturaleza de la operación y, no menos importante, de los costos del material. Para el acero al carbón convencional, una operación podría elegir una combinación de nido de relleno y nido basado en kits. La operación de corte láser podría perder un poco en rendimiento del material, pero es un precio pequeño que se paga por la facilidad de clasificación, identificación de partes y flujo de partes.

Al cortar acero inoxidable u otros materiales caros, un taller podría luchar por un alto rendimiento de material y depender mucho de una estrategia de anidado de sobrantes, especialmente si no hay partes de relleno disponibles o no utilizan de manera efectiva el material sobrante. Además, el inventario de acero inoxidable de WIP puede volverse caro. En la búsqueda de un mejor rendimiento, un taller podría anidar dinámicamente varios trabajos en chapas diferentes. Esto puede complicar la identificación y la clasificación de partes, pero los ahorros de material hacen que valga la pena el esfuerzo de clasificación.

Tecnología de identificación de partes

En una situación de clasificación manual de partes, el manejador de material ve una impresión o pantalla (y en algunos casos es más probable que esté actualizada la pantalla), ve qué partes en el nido frente a él van con qué trabajo, y clasifica en consecuencia.

Esto por supuesto es donde puede entrar en escena el error humano. Clasificar partes manualmente todo el día requiere paciencia y concentración, y clasificar partes accidentalmente hacia el trabajo incorrecto es fácil de hacer.

Para mitigar este problema, actualmente muchas operaciones ponen un código QR pequeño no intrusivo en ciertas partes o incluso en cada pieza cortada. Las máquinas láser son tan productivas estos días que agregar una rutina de marcado láser para cada pieza no agrega mucho tiempo al ciclo de corte. Algunos sistemas ahora aplican una especie de código QR simplificado (uno con arcos en lugar de esquinas agudas) que le lleva a la cabeza láser incluso menos tiempo aplicar.

Los operadores corriente abajo—ya sea en la estación de clasificación, prensa dobladora en cualquier otro punto antes del recubrimiento de polvo—pueden escanear el código QR para descubrir el número de parte, el trabajo al que está ligado, la información del cliente, la fecha de vencimiento, el programa de partes para la máquina u operación en cuestión, y más. Los códigos se marcan de tal manera que deben ser invisibles después de la pintura o recubrimiento.

Sin embargo, ¿qué tal si aplicar un código QR no es una opción? Por ejemplo, un cliente podría no desear un código visible en un aparato de acero inoxidable. En estos casos, aplicar etiquetas físicas fáciles de despegar es una opción. Estas etiquetas pueden tener un pequeño dibujo, número de parte, u otros elementos que le muestren a todo mundo en la planta, con una mirada rápida, qué es la parte y dónde debe ir.

Dicho lo anterior, aplicar esa etiqueta sigue siendo un proceso manual en muchas operaciones. Una parte sale de corte, una impresora cercana conectada al software de control de producción imprime una etiqueta, alguien la aplica manualmente a una pieza cortada.

Sin embargo, algunas operaciones han automatizado exitosamente el proceso, integrándolo a un sistema de manufactura flexible (FMS, por sus siglas en inglés). Y justo como las etiquetas impresas manualmente, las etiquetas aplicadas por el FMS pueden configurarse para la aplicación.

Los códigos QR marcados con láser pueden ser muy pequeños y discretos.

Típicamente, una tarima elevadora transporta una chapa desde una torre y la presenta al área de carga de la máquina. Sin embargo, un FMS con impresión automatizada de etiquetas agrega un paso intermedio. Antes de ser presentada a la máquina de corte láser, la chapa se mueve a un área de acomodo con una impresora de etiquetas colocada arriba. El sistema imprime una etiqueta y luego desciende para aplicarla a una chapa, viajando en X y Y y girando 360 grados, de acuerdo con la ubicación definida en un programa creado fuera de línea con el programa láser en sí.

Oportunidades en la clasificación

Clasificar con exactitud requiere que las partes sean identificadas correctamente. El etiquetado ayuda, pero también lo hace la automatización de la clasificación, la cual elimina de manera efectiva el error humano. Dicha automatización ha avanzado mucho en años recientes, especialmente en cuanto a ventosas altamente configurables que pueden levantar diversas formas de partes de un nido. En el lado del software, ciertos programas tienen configuraciones predeterminadas que le dicen a la automatización exactamente cómo agarrar las piezas y orientarlas para clasificarlas y apilarlas.

La clasificación automatizada requiere algunos ajustes pequeños de programación. Por ejemplo, ranuras alrededor de ciertas geometrías de partes necesitan ser lo suficientemente anchas para que los sujetadores puedan levantar piezas del esqueleto sin asirlas. Y ciertas partes pequeñas podrían necesitar estar unidas por orejas entre sí en un “mini-nido” que un sujetador pueda remover. De todas formas, una vez que el trabajo está apilado y listo para irse, un manejador de material puede asignar a cada tarima de partes una hoja de ruta de trabajo o etiqueta de traslado, luego transportar las piezas corriente abajo. En otras palabras, la clasificación de partes simplemente se volvió mucho más sencilla.

Un problema, muchas estrategias

El etiquetado de partes es un elemento importante, pero es sólo una pieza del rompecabezas de la identificación y la clasificación. La automatización puede ayudar a eliminar el error humano del proceso de clasificación. La calendarización del trabajo también entra en escena, incluyendo qué tanto tarda un sistema en buscar partes para maximizar el rendimiento del material. Demasiado inventario de WIP podría agravar el reto de la identificación y la clasificación de partes.

O podría no hacerlo, dependiendo de la mezcla de trabajos y de la naturaleza de la operación. De todas formas, el reto de la identificación y clasificación de partes tiene muchas soluciones potenciales. El truco es considerar el panorama completo, elegir una estrategia o una combinación de éstas, y hacer el ajuste fino de la fórmula para lograr un resultado que esté más cerca de la perfección.

Tim O’Donnell es supervisor de software en Mazak Optonics Corp., 2725 Galvin Court, Elgin, IL 60124, 888-629-2587, www.mazakoptonics.com. Kaylee Swearingen, gerente de mercadotecnia, y Al Bohlen, presidente, Mazak Optonics, contribuyeron en este artículo.

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