Estudi d'un sistema de control de cargolat d'una línia de producció

I Document: Memòria TREBALL DE FI D’ESTUDIS Estudi d’un sistema de control de cargolat d’una línia de producció Autor/Autora: Ferran Centelles Molina Director/Directora - Codirector/Codirectora: Jaume Figueras Jove / Antoni Guash Petit Titulació: Màster Universitari en Enginyeria d’organització Convocatòria: Tardor, 2023. I i Resum L’estudi es basa en un projecte de l’empresa on l’estudiant cursa les pràctiques del màster, en el que s’ha realitzat la planificació i seguiment de les instal·lacions d’un tram d’una línia de producció d’automòbils. Les tasques a realitzar en el tram de producció són muntar, ajustar i cargolar els elements mòbils a les carrosseries dels vehicles. Entre tots els sistemes de producció que formen part del tram, l’estudiant ha treballat en les gestions de la instal·lació de la xarxa de comunicacions de les cargoladores amb els sistemes de control del cargolat, on es desen les dades de cada cargolat realitzat, i també es comunica amb altres sistemes de la línia, com el sistema de localització de les carrosseries, el sistema de transport d’aquestes per la línia de producció i les estacions en les que es realitzen els retreballs. Per tant l’estudi inicia amb una introducció teòrica de la història de la producció del automòbil, l’automatització de processos productius i del cargolat; posteriorment es centra en les tecnologies i les metodologies necessàries per la comunicació entre les cargoladores d’elements mòbils amb els sistemes comentats; i amb la gestió i planificació de la instal·lació de la xarxa de comunicació. L’estudi també té com a objectiu principal el control de l’eficiència dels cargolats que es realitzen en el tram, mitjançant assajos de qualitat de les cargoladores, mitjançant també un anàlisi de les dades provinents dels cargolats realitzats i una posterior presa de decisions en el cas de que l’eficiència dels cargolats sigui inferior a la requerida per l’empresa. Per poder iniciar la producció en el tram de muntatge i cargolat dels elements mòbils instal·lat, l’empresa requereix una eficiència mínima de cada cargolat d’un 90% i recomana un mínim d’un 95% d’eficiència en tots els cargolats durant la producció. A més s’estudiaran propostes de millora a les instal·lacions que s’estan duent a terme. Una vegada realitzat l’estudi, s’ha complert amb els objectius i requeriments de l’inici de l’estudi, en les diferents àrees d’aquest: - Pel que fa a les tecnologies aplicades al sistema de cargolat, s’ha estudiat la comunicació entre el sistema de control dels cargolats amb els demès sistemes del tram de producció, s’ha estudiat el mode de desat de dades del cargolat, - Pel que fa al control de l’eficiència del cargolat, s’ha analitzat les dades de la primera setmana de formació, per prendre un seguit de decisions per aconseguir una eficiència en tots els cargolats superior al 90% en el final de la segona setmana de formació - Pel que fa a la gestió del tram de muntatge, ajustat i cargolat d’elements mòbils, s’ha dimensionat les estacions encarregades del muntatge, ajustament i cargolat d’elements mòbils per poder arribar a produir més de 190 vehicles en un torn de treball i s’ha planificat les instal·lacions necessàries per iniciar la producció. - Pel que fa a la gestió de la instal·lació del cargolat, s’ha seleccionat els millors components i empreses instal·ladores en termes de qualitat preu, s’ha planificat el procés de instal·lació i la gestió de la instal·lació del cargolat, i el marge d’error entre la previsió de costs i el pressupost final ha sigut inferior al 15%. - I s’han proposat estudis per la millora de la producció del tram dissenyat com, la implementació de la intel·ligència artificial i la robotització del tram. Les propostes de control de l’eficiència productiva interna del cargolat i de reducció del consum de les cargoladores, s’han aplicat en aquest mateix estudi. ii Abstract The study is based on a project of the company where the student is doing the work experience for the master’s degree, in whitch the Planning and monitoring of the installations of a section of an automobile production line has been carried out. The tasks to be carried out in the production line are to assemble, adjust and screw the mobile elements to the vehicle bodies. Among all the production Systems that form part of the line, the student has worked on the management of the installation of the communication network of the screwdrivers with the screwed control systems, where the data of each screwed carried out is downloaded, It also communicates with other systems for transporting bodywork along the production line and the stations where they are picked up. Therefore, the study begins with a theoretical introduction of the history of the production of automobile, the automation of production processes and the screwed; later it focuses on the technologies and methodologies necessary for the communication between screwed of mobile elements with the aforementioned systems; with the management and planning of the installation of the communication network. The main objective of the study is also the control of the efficiency of the screwed that are carried out on the line, by means of quality tests of the screwdrivers, by means of an analysis of the data coming from the screwdrivers carried out and a subsequent taking of decisions in the event that the efficiency of the screwed is lower than that required by the company. In order to be able to start production in the assembly and screwed phase of the installed mobile elements, the company requires a minimum efficiency of each screwed of 90% and recommends a minimum of 95% efficiency in all the screwed during production. In addition, proposals for improvements to the installations that are being carried out will be studied. Once the study has been carried out, the objectives and requirements set at the beginning of the study have been met in different areas of the study: - With regard to the technologies applied to the screwed system, the communication between the screwed control system and the other systems of the production process has been studied, as well as the way in which the screwed data is downloaded. - As for the control of the screwed efficiency, the data from the first week of training have been analysed in order to make decisions of achieve an efficiency in all the screwed of over 90% at the end of the week of training. - With regard to the management of the assembly, adjustment and screwed of moving parts, the assembly, adjustment and screwed stations have been dimensioned to be able to produce more than 190 vehicles in a work shift and the facilities required to start production have been planned. - In terms of screwed installation management, the best components and installation companies in terms of quality and price were selected, the installation process and screwed installation management were planned, and the margin of error between the cost forecasting and the final budget was less than 15%. - And studies have been proposed to improve the production of the designed production section, such as the implementation of automatic learning and the robotisation of the production section. The proposals for controlling the internal production efficiency of the screwed and reducing the consumption of the screwdrivers have been applied in this study. iii Índex RESUM ................................................................................................................................................... I ABSTRACT .............................................................................................................................................. II ÍNDEX ................................................................................................................................................... III ÍNDEX DE TAULES ................................................................................................................................... V ÍNDEX DE FIGURES ................................................................................................................................. V 1. INTRODUCCIÓ .................................................................................................................................... 1 1.1 OBJECTE ......................................................................................................................................... 1 1.2 ABAST ............................................................................................................................................ 1 1.3 REQUERIMENTS ................................................................................................................................ 3 1.3.1 Especificacions tècniques .................................................................................................... 3 1.3.2 Especificacions econòmiques .............................................................................................. 3 1.3.3 Especificacions legals .......................................................................................................... 3 1.3.4 Preferències i condicionants dels clients ............................................................................. 3 1.4 JUSTIFICACIÓ.................................................................................................................................... 4 1.4.1 Necessitat del projecte ........................................................................................................ 4 1.4.2 Elements crítics ................................................................................................................... 4 1.4.3 Experiències prèvies ............................................................................................................ 4 1.5 PLANIFICACIÓ DEL ESTUDI ................................................................................................................... 5 2 ANTECEDENTS I/O REVISIÓ DE L’ESTAT DE LA QÜESTIÓ .................................................................. 6 2.1 HISTÒRIA I FUNCIONAMENT ACTUAL DE LES LÍNIES DE PRODUCCIÓ. .............................................................. 6 2.1.1 Definició de conceptes ........................................................................................................ 6 2.1.2 Orígens de la producció ...................................................................................................... 6 2.1.3 La Revolució industrial ........................................................................................................ 7 2.1.4 Línia de producció ............................................................................................................... 8 2.1.5 Administració Industrial i de la producció ........................................................................... 9 2.1.6 Sistema de producció Just in Time .................................................................................... 10 2.1.7 Automatització de la producció ........................................................................................ 11 2.1.8 Industria 4.0 i digitalització ............................................................................................... 15 2.1.9 Història de la indústria del automòbil ............................................................................... 16 2.1.10 Tendències futures de la indústria del Automòbil ............................................................. 17 2.2 HISTÒRIA I FUNCIONAMENT ACTUAL DEL CARGOLAT. .............................................................................. 18 2.2.1 Tipus de cargols actuals .................................................................................................... 19 2.3 DESCRIPCIÓ DE LA LÍNIA DE PRODUCCIÓ EN LA QUE ES REALITZA L’ESTUDI. .................................................. 22 2.3.1 Descripció del producte ..................................................................................................... 22 2.3.2 Procés de producció .......................................................................................................... 22 2.3.3 Tram d’estacions de treball del projecte ........................................................................... 25 2.3.4 Cargolats a realitzar en les estacions de cargolats d’elements mòbils. ............................ 26 2.3.5 Funcionament de la cargoladora automàtica ................................................................... 29 2.3.6 Varietat de vehicles de la línia de producció ..................................................................... 31 3 TECNOLOGIES APLICADES AL ESTUDI ............................................................................................ 31 3.1 NORMATIVA A COMPLIR. .................................................................................................................. 31 3.2 COMUNICACIÓ AMB ELS OPERARIS. .................................................................................................... 32 3.3 FORMAT EN EL QUE ES DESEN LES DADES. ............................................................................................. 35 3.4 XARXA DE CARGOLAT DE LA INSTAL·LACIÓ ............................................................................................. 36 3.4.1 El Sistema de cargolat ....................................................................................................... 37 3.4.2 Sistema de tracking. .......................................................................................................... 38 3.4.3 Retreballs de cargolat ....................................................................................................... 39 3.4.4 Sistema de transport de la producció del tram ................................................................. 40 iv 3.5 AUTOMATITZACIÓ DE LA RECOLLIDA DE DADES. ..................................................................................... 40 3.5.1 Dades del cargolat: ........................................................................................................... 41 3.5.2 Dades del tracking: ........................................................................................................... 42 3.5.3 Dades que arriben a les estacions de retreball ................................................................. 43 3.5.4 Dades al sistema de transport .......................................................................................... 43 3.6 EFICIÈNCIA DEL CARGOLAT. ............................................................................................................... 44 3.7 PLANIFICACIÓ GENERAL DEL TRAM DE PRODUCCIÓ. ................................................................................ 45 4 PLANTEJAMENT I DECISIÓ SOBRE SOLUCIONS ALTERNATIVES ...................................................... 48 4.1 PREVISIÓ DE COSTOS........................................................................................................................ 48 4.2 PREVISIÓ DE CONSUM ENERGÈTIC DE LA INSTAL·LACIÓ. ........................................................................... 49 4.3 ANÀLISI DE LES DADES PROVINENTS DE LES CARGOLADORES. .................................................................... 50 4.4 DECISIONS TECNOLÒGIQUES DE L’ESTUDI ............................................................................................. 50 4.4.1 Numero de trams de muntatge d’elements mòbils. .......................................................... 50 4.4.2 Dimensionament del tram de muntatge, ajustament i cargolat dels elements mòbils. ... 52 4.4.3 Logística de subministrament de cargols .......................................................................... 53 4.4.4 Gestió de la instal·lació de cargolat .................................................................................. 53 5 DESENVOLUPAMENT DE LA SOLUCIÓ O LES SOLUCIONS ESCOLLIDES ............................................ 54 5.1 PRESA DE DECISIÓ A PARTIR DE L’ANÀLISI DE DADES DELS CARGOLATS. ........................................................ 54 5.2 DESGLOSSAMENT DEL MATERIAL DE LA INSTAL·LACIÓ DE LA XARXA DE CARGOLAT. ......................................... 57 5.3 PROCÉS DE LA INSTAL·LACIÓ DE LA XARXA DE CARGOLAT. ......................................................................... 58 6 RESULTATS DE L’ESTUDI ................................................................................................................ 60 6.1 ASSAJOS DE QUALITAT DEL CARGOLAT. ................................................................................................. 60 6.2 CONTROL DE L’EFICIÈNCIA DEL CARGOLAT. ........................................................................................... 61 6.3 PROPOSTES DE FUTURS ESTUDIS EN LES ESTACIONS DE CARGOLAT .............................................................. 63 6.3.1 Aplicar l’aprenentatge automàtic en les estacions de cargolat ........................................ 63 6.3.2 Reducció del consum de les instal·lacions ......................................................................... 64 6.3.3 Robotització del cargolat .................................................................................................. 64 6.3.4 Augment de l’eficiència requerida per evitar aturades en el tram. .................................. 65 7 RESUM DEL PRESSUPOST I/O ESTUDI DE VIABILITAT ECONÒMICA ................................................ 65 7.1 PRESSUPOST DEL ESTUDI .................................................................................................................. 65 7.2 PRESSUPOST DEL PROJECTE ............................................................................................................... 66 8 ANÀLISI I VALORACIÓ DE LES IMPLICACIONS AMBIENTALS I SOCIALS ........................................... 67 9 CONCLUSIONS .............................................................................................................................. 67 10 REFERÈNCIES ............................................................................................................................ 69 v Índex de taules TAULA 1. NUMERO DE CARGOLATS D'ELEMENTS MÒBILS. ............................................................................................. 28 TAULA 2. DADES DELS CARGOLATS REALITZATS. ........................................................................................................... 41 TAULA 3. DADES QUE REP EL CONTROLADOR DE LA CARGOLADORA. ................................................................................ 41 TAULA 4. COMUNICACIONS DEL SISTEMA DE TRACKING. ............................................................................................... 42 TAULA 5. DADES DEL TRACKING. .............................................................................................................................. 43 TAULA 6. DADES DE RETREBALL. .............................................................................................................................. 43 TAULA 7. EFICIENCIES DE LA FRONTISSA DE LES PORTES DAVANTERES EN LA PRIMERA SETMANA DE FORMACIONS. .................... 45 TAULA 8. MATERIAL DE LA INSTAL·LACIÓ. .................................................................................................................. 58 TAULA 9. PRESSUPOST DE L'ESTUDI. ......................................................................................................................... 66 TAULA 10. PRESSUPOST DEL PROJECTE. .................................................................................................................... 66 Índex de figures FIGURA 1. PLANIFICACIÓ DE L’ESTUDI (FONT: MICROSOFT PROJECT). ............................................................................... 5 FIGURA 2. PRIMERS GREMIS D’ARTESANS (FONT: [IMATGE 2]). ....................................................................................... 7 FIGURA 3. REVOLUCIÓ AGRÍCOLA (FONT: [IMATGE 3]). .................................................................................................. 7 FIGURA 4. REVOLUCIÓ INDUSTRIAL (FONT: [IMATGE 4]). ............................................................................................... 7 FIGURA 5. PRIMER MOTOR OTTO (FONT: [IMATGE 5]) .................................................................................................. 8 FIGURA 6. PRIMERA LÍNIA DE PRODUCCIÓ DE FORD (FONT: [IMATGE 6]). .......................................................................... 9 FIGURA 7. FEDERICK TAYLOR (FONT: [IMATGE 7])......................................................................................................... 9 FIGURA 8. RELLOTGE D’AIGUA AUTOMÀTIC DE CTESIBIO (FONT: [IMATGE 8]). .................................................................. 11 FIGURA 9. RELLOTGE MECÀNIC MEDIEVAL (FONT: [IMATGE 9]). ..................................................................................... 12 FIGURA 10. REGULADOR DE WATT (FONT: [IMATGE 10]). ........................................................................................... 13 FIGURA 11. TELER DE PODER MECÀNIC (FONT: [IMATGE 11]). ...................................................................................... 13 FIGURA 12. TARGETES PERFORADES DEL DE JACQUARD (FONT: [IMATGE 12]). ................................................................. 13 FIGURA 13. COMPUTADOR MECÀNIC DE CHARLES BABBAGE (FONT: [IMATGE 13]). .......................................................... 14 FIGURA 14. PRIMERS TRANSISTORS I L'EVOLUCIÓ D'AQUESTS. (FONT: [IMATGE 14]). ......................................................... 14 FIGURA 15. JOSEPH ENGELBERGER, PARE DE LA ROBÒTICA INDUSTRIAL (FONT: [IMATGE 15] ). ............................................ 15 FIGURA 16. LA INDÚSTRIA 4.0 (FONT: [IMATGE 16]). ................................................................................................. 15 FIGURA 17. EL BENZ PATENT MOTORWAGEN. (FONT: [IMATGE 17]). ............................................................................ 16 FIGURA 18. LÍNIA DE PRODUCCIÓ D'AUTOMÒBILS (FONT: [IMATGE 18]). ........................................................................ 17 FIGURA 19. COTXE ELÈCTRIC (FONT: [IMATGE 19]). .................................................................................................... 18 FIGURA 20. CARGOL D'ARQUÍMEDES. (FONT: [IMATGE 20]). ....................................................................................... 18 FIGURA 21. CARGOLADORA ELÉCTRICA INDUSTRIAL. (FONT: [IMATGE 21]). ..................................................................... 19 FIGURA 22. CARGOLS MÈTRICS. (FONT: [IMATGE 22]). ............................................................................................... 20 FIGURA 23. CARGOLS ATERRATGEDORS (FONT: [IMATGE 23]). ..................................................................................... 20 FIGURA 24. CARGOLS AUTORROSCANTS (FONT: [IMATGE 24]). .................................................................................... 20 FIGURA 25. CARGOLS DE GEOMETRÍA REGULAR (FONT: [IMATGE 25]). ........................................................................... 20 FIGURA 26. CARGOLS DE GEOMETRIA RODONA (FONT: [IMATGE 26]). ........................................................................... 20 FIGURA 27. CARGOLS DE GEOMETRIA D'AVELLANA. (FONT: [IMATGE 27]). ...................................................................... 20 FIGURA 28. CARGOLS DE GEOMETRIA CILÍNDRICA (FONT: [IMATGE 28]). ........................................................................ 21 FIGURA 29. PERNS ESFÈRICS (FONT: [IMATGE 29]). .................................................................................................... 21 FIGURA 30. TIPUS DE CARGOLS SEGONS LA EL DIBUIX O FORMA DE CARGOLAR (FONT: [IMATGE 30]). ................................... 21 FIGURA 31. PROCÉS DE PREMSAT DE LA LÍNIA DE PRODUCCIÓ. (FONT: [IMATGE 31]). ........................................................ 23 FIGURA 32. PROCÉS DE CARROSSERIA DE LA LÍNIA DE PRODUCCIÓ (FONT: [IMATGE 32]). ................................................... 23 FIGURA 33. PROCÈS DE PINTAT DE LA LÍNIA DE PRODUCCIÓ. (FONT: [IMATGE 33]). ........................................................... 24 FIGURA 34. LÍNIA DE PRODUCCIÓ DEL MUNTATGE DELS AUTOMÒBILS. (FONT: [IMATGE 34]). .............................................. 24 vi FIGURA 35. CARGOLATS DEL CAPÓ (FONTS: [IMATGE 35])............................................................................................ 27 FIGURA 36. CARGOLATS D'UNA PORTA (FONTS [IMATGE 36]). ...................................................................................... 27 FIGURA 37. CARGOLATS DEL MALETER (FONTS: [IMATGE 37])....................................................................................... 28 FIGURA 38. CARGOLADORA AUTOMÀTICA (FONT: [IMATGE 38]). .................................................................................. 29 FIGURA 39. TIPUS DE TERMINALS EN LES CARGOLADORES (FONT: [IMATGE 39]). .............................................................. 30 FIGURA 40. METODOLOGIA DE CARGOLAT (FONT: [IMATGE 40]). .................................................................................. 30 FIGURA 41. BALISA LED DOBLE (FONT: [IMATGE 41]). ................................................................................................ 33 FIGURA 42. DIAGRAMA DE FUNCIONAMENT DEL CARGOLAT (FONT: REALITZAT PER L’ESTUDIANT). ....................................... 34 FIGURA 43 COMUNICACIONS DE LA XARXA DE CARGOLAT (FONT: REALITZAT PER L’ESTUDIANT). ........................................... 36 FIGURA 44. VISUALITZACIÓ PANTALLA DE RETREBALLS (FONT: REALITZAT PER L’ESTUDIANT). ............................................... 39 FIGURA 45. GANTT DE LES INSTAL·LACIONS DEL TRAM (FONT: MICROSOFT PROJECT). ....................................................... 46 FIGURA 46. RESUM DEL GANTT DE LES INSTAL·LACIONS DEL TRAM (FONT: MICROSOFT PROJECT). ....................................... 46 FIGURA 47. EFICIÈNCIES DE CARGOLATS (FONT: EXCEL). ............................................................................................... 50 FIGURA 48. DISSENY D'UN TRAM DE MUNTATGE, AJUSTAMENT I CARGOLAT D'ELEMENTS MÒBILS .......................................... 53 FIGURA 49. GRÀFIC DELS CARGOLATS DEL MALETER EN LA PRIMERA SETMANA DE FORMACIÓ (FONT: EXCEL). ......................... 54 FIGURA 50. GRÀFIC DELS CARGOLATS DEL CAPÓ EN LA PRIMERA SETMANA DE FORMACIÓ (FONT: EXCEL). .............................. 55 FIGURA 51. GRÀFIC DELS CARGOLATS DEL MALETER EN LA PRIMERA SETMANA DE FORMACIÓ (FONT: EXCEL). ......................... 55 FIGURA 52.GRÀFIC DELS CARGOLATS DE LES PORTES EN LA PRIMERA SETMANA DE FORMACIÓ (FONT: EXCEL).......................... 56 FIGURA 53. GRÀFIC DELS CARGOLATS DE LES PORTES EN LA PRIMERA SETMANA DE FORMACIÓ (FONT: EXCEL). ........................ 56 FIGURA 54. GRÀFIC DELS CARGOLATS DE LES PORTES EN LA PRIMERA SETMANA DE FORMACIÓ (FONT: EXCEL). ........................ 57 FIGURA 55. PLANIFICACIÓ GESTIÓ DE LA INSTAL·LACIÓ (FONT: MICROSOFT PROJECT). ........................................................ 59 FIGURA 56. PLANIFICACIÓ DE LA INSTAL·LACIÓ (FONT: MICROSOFT PROJECT). ................................................................. 60 FIGURA 57. EFICIÈNCIA DELS CARGOLATS DEL MALETER EN LES DUES PRIMERES SETMANES DE FORMACIÓ ............................... 61 FIGURA 58. EFICIÈNCIA DELS CARGOLATS DE CAPÓ EN LES DUES PRIMERES SETMANES DE FORMACIÓ ..................................... 61 FIGURA 59. EFICIÈNCIA DELS CARGOLATS DE PORTES EN LES DUES PRIMERES SETMANES DE FORMACIÓ (FONT: EXCEL). ........ 62 FIGURA 60. EFICIÈNCIA DELS CARGOLATS DEL MALETER EN LES DUES PRIMERES SETMANES DE FORMACIÓ (FONT: EXCEL). ...... 62 FIGURA 61. EFICIÈNCIA DELS CARGOLATS DE PORTES EN LES DUES PRIMERES SETMANES DE FORMACIÓ................................... 62 1 1. Introducció 1.1 Objecte El propòsit del projecte és realitzar l’estudi del sistema de control del cargolat d’elements mòbils, en els vehicles que es fabriquen en una línia de producció del sector de l’automoció. La instal·lació del tram de cargolat d’elements mòbils de la línia en el que es realitza l’estudi, s’està duent a terme actualment i és un dels projectes en els que l’estudiant del màster està realitzant en la seva estància de pràctiques. L’estudi s’introdueix amb un repàs de la història de la producció de l’automòbil i del cargolat fins l’actualitat, però es compon de cinc motius d’estudi: Estudiar les tecnologies aplicades en la xarxa de control del cargolat, la comunicació del sistema amb els sistemes de localització de vehicles en el tram, el sistema de transport del tram i el sistema de retreballs de cargolats, així com el format de desat i enviament de dades entre sistemes. També s’estudia el funcionament dels sistemes comentats. Estudiar l’ús de les dades desades dels cargolats realitzats, amb el càlcul de les eficiències de cada cargolat en cada torn de treball per realitzar un anàlisi de dades i una presa de decisions per aconseguit una eficiència mínima de tots els cargolats d’un 90% durant la formació per poder iniciar amb la producció i arribar a un 95% d’eficiència mínima en la producció. Realitzar el dimensionament i disseny del tram de producció per poder produir la quantitat màxima de vehicles per torn requerida per l’empresa, la planificació general de les instal·lacions que formen part del tram i la gestió de la logística del cargolat . Tasques necessàries per poder gestionar la instal·lació de la xarxa de cargolats del projecte. La gestió de la instal·lació del cargolat, realitzant una previsió de costs i consum energètic de la instal·lació, planificant els assajos de qualitat del cargolat i un desglossament del material necessari, per planificar la instal·lació i calcular el pressupost del projecte. Finalment l’estudi de l’aplicació de propostes de millora en les estacions de cargolat de l’estudi. 1.2 Abast Per realitzar l’estudi d’un sistema control de cargolat d’una línia de producció es realitzaran els següents paquets de treball: - Antecedents al estudi: En els primers apartats del projecte es realitza una introducció de la situació actual sobre el tema en el que es realitza l’estudi i de com s’ha arribat a la situació actual. o Història i funcionament actual de les línies de producció. o Història i funcionament actual del cargolat. o Descripció de la línia de producció en la que es realitza l’estudi. 8 Durant el segle XIX es van desenvolupar més varietats de fàbriques, potenciades pel us dels nous motors de benzina, inventat l’any 1860 per l’alemany Nikolaus Otto i motors elèctrics, inventat per Michael Faraday l’any 1821. [4] Figura 5. Primer motor Otto (Font: [Imatge 5]) Prèviament a la línia de producció, la fabricació dels productes es realitzava manualment, en petites quantitats, en una sola estació de treball en la que artesans especialitzats realitzaven tota la producció, muntatge o construcció del producte. Amb una quantitat de peces, temps i cost per producte superior a la que requeriria posteriorment produir mitjançant línies d’assemblatge. 2.1.4 Línia de producció Les línies de producció s’originen l’any 1908, moment en el que Henry Ford va començar la producció en massa d’automòbils. Es pot definir una línia de producció com un sistema organitzat i seqüenciat en el que un producte s’assembla, es construeix o es produeix mentre es desplaça a través d’una sèrie d’estacions de treball, de manera que cadascuna de les estació de treball està dissenyada per realitzar una funció específica del procés de fabricació. Les estacions de treball es troben ordenades entre elles per garantir la eficiència en la producció, de manera que el producte es mogui per la línia de producció seguint un flux continu entre estacions, evitant les interrupcions, minimitzant els temps d’espera, optimitzar l’ús de recursos i per tant minimitzant els costs de producció. Fins acabant el recorregut de la línia en un estat proper al de la que es troba en el moment de la venta, permetent produir en major quantitat, en menys temps i costs que una fabricació estàtica i manual. [5] 9 Figura 6. Primera línia de producció de Ford (Font: [Imatge 6]). La major part de la producció actual es realitza per mitjà d’una o varies línies de producció, també es produeix de forma manual o artesanal en tallers, en casos en els que els productes són molt individualitzats, que no tenen una demanda massiva i per tant no és viable la inversió en una línia de producció. 2.1.5 Administració Industrial i de la producció Durant les dècades posteriors a la revolució industrial, l’operari es considerava com part més de la maquinària i l’únic que l’incentiu que tenia era el sou. Enfront a aquesta situació, Federick Taylor a inicis del segle XX, va implementar l’administració Industrial al definir els conceptes d’eficiència i sistematització de la producció i les operacions basant-se en els següents punts: - La divisió del treball: Taylor considerava que si un operari s’especialitzava en una tasca determinada, una vegada tingués suficient experiència en la tasca, suposaria una millora en la productivitat. - La separació del treball: Separar el treball intel·lectual del manual o físic, creant la racionalització del treball i els càrrecs simples i elementals. El sistema de Taylor va suposar una reducció de costs de la producció però requeria una supervisió, organització i direcció de treballs dels treballadors. Tasques que acabarien realitzant els enginyers industrials. [2] [3] Figura 7. Federick Taylor (Font: [Imatge 7]). 10 A principis del segle XX es va seguir treballant en estudis de temps i moviments en la producció, en programes de motivació i milloraments de les condicions del treball. Entre els anys 30 i 50, les industries es van centrar en l’administració de la producció, que consistia en la intervenció de l’estadística per als estudis de la producció i en l’aparició dels programes de mostreig, inspecció i control. A més durant la segona guerra mundial es van desenvolupar estratègies matemàtiques per la optimització dels recursos bèl·lics i el concepte d’investigació de les operacions, estratègies que posteriorment al conflicte bèl·lic s’incorporarien en l’administració de les indústries. També es va disminuir la priorització a la producció en massa, per centrar-se més en la qualitat del producte per satisfer al client. [2] [3] A partir dels anys 50, amb l’Administració de les operacions, la producció no es basava solament en bens tangibles sinó també en serveis (com els bancs, assegurances, correus, transport, telecomunicacions, serveis alimentaris, sanitaris i públics en general), els quals també seguien una funció d’operacions. En aquells anys també es van implantar els ordinadors i la automatització, que van agilitzar les operacions en la industria. [2] A finals del segle XX, l’enfocament d’administració per processos que es va donar a les indústries, es va basar en les següents corrents: [2] - Qualitat total (1980):La qual es basa en el compromís dels treballadors i gerents en prendre una actitud positiva enfront a la qualitat en tots els nivells de la producció i en la millora estadística dels processos. - Reingeniería de processos (1990): Redisseny dels processos per adaptarlos a les noves exigències del mercat, ja que en les dècades anteriors s’havien estancat. - Organitzacions intel·ligents (1990): Estudi de cinc disciplines que regeixen el comportament dels recursos humans per preparar-lo enfront a una actitud per el canvi influenciat per la globalització dels mercats i l’increment de la competitivitat i exigència d’aquests. Les cinc disciplines són la visió compartida, la mestria personal, els models mentals, l’aprenentatge d’equip i el pensament sistèmic. - Benchmarking (1990): Enfocament administratiu que estudia els processos més exitosos de les millors empreses per posar-los en pràctica en organitzacions en problemes productius, per a que aprenguin d’altres organitzacions i puguin incrementar la seva productivitat. - Supply Chain: Enfocament en les cadenes de subministrament per integrar processos centrats en la optimització de resultats com la minimització de costs de transport, emmagatzematge i distribució del producte. Amb l’objectiu d’incrementar la eficiència del flux de materials a través de la cadena de subministrament. 2.1.6 Sistema de producció Just in Time Al Japó es va estudiar la millora de la productivitat mitjançant el sistema de producció de Toyota, que es basava en aprofitar el temps invertit entre suplidors, organització i clients mitjançant la filosofia de Just in Time. A partir de la primera crisi del petroli l’any 1973, aquesta manera de produir va tenir molt pes a occident. [6] 11 El sistema de producció Just in time és un model de producció nascut durant els anys 80, en la indústria del automòbil de la japonesa Toyota Motor Company, envers a la necessitat de satisfer en les quantitats necessàries i en la mínima demora de temps, una demanda de gran varietat de productes, disminuint els recursos necessaris, els temps de fabricació, els costs d’emmagatzematge de matèria prima i producte final, a més de reducció dels costs de transport. L’objectiu del Just in time era arribar a un inventari en stock nul, només produint una quantitat necessària i preestablerta en un període te temps fixat prèviament, de manera que els materials arribin sense demores però tampoc sense antelacions, en el que s’ha de realitzar el seu muntatge al producte de la línia de producció. Enlloc de la producció en massa que suposava alts costs d’emmagatzematge i un risc de no poder vendre tot el que es produïa, a més el sistema de producció just in time també requeria molts controls de qualitats intentant minimitzar els errors, averies, retreballs i recursos. [6] 2.1.7 Automatització de la producció A partir del segle XX la introducció de sistemes de control numèric, de l’automatització de la producció i dels robots a les industries, va suposar un augment de precisió i una reducció de costos laborals en les tasques més repetitives i perilloses. Definint la automatització com l’ús de les tecnologies que redueixen la intervenció humana en els processos, la seva història també inicia en la prehistòria amb l’ús de les primeres trampes per caçar animals i ve marcada pels següents invents que reduien la intervenció humana en diferents processos: [7] - L’any 2000 a.C el control automàtic de sistemes es va començar a implementar en els sistemes de regadiu a Babilonia. [5] - El primer rellotge que funcionava automàticament sense tractar-se d’un simple rellotge solar, el va inventar Ctesibio d’egipte, durant el segle III a.C., era el rellotge d’aigua que funcionava mitjançant un regulador de flotació, fent ús d’una bolla flotant que marcava l’hora al mateix temps que pujava el nivell. Ctesibio també va realitzar els primers estudis de l’elasticitat de l’aire utilitzant les primeres bombes pneumàtiques. [5] Figura 8. Rellotge d’aigua automàtic de Ctesibio (Font: [Imatge 8]). 12 - En l’any 300A.C., es van començar a estudiar les palanques i politges, com a mitjà transmissor de força i desplaçament per aixecar o moure objectes. Les palanques ja s’utilitzaven en el segle III a. C. En l’antic Egipte. [8] - Tot i que les l’invent del molí d’aigua el van realitzar els grecs en el segle III a. C., Filó de Bizanci va documentar els primers usos d’aquest per automatitzar procesos en el segle I a.C.. Filó de Bizanci va idear també la bomba d’aigua per transportar l’aigua al punt més alt. [9] - Segle I d.C. Heró d’Alexandria va inventar la primera porta automàtica per mitjà d’una turbina de vapor. [5] - En l’any 725 a China van aprofitar el relotge d’aigua per inventar els rellotges mecànics, mitjançant una roda hidràulica. [5] - En l’edat mitjana es van desenvolupar els primers rellotges mecànics impulsats per pesos, eren grans rellotges de torre que es trobaven en edificis públics i esglésies. Figura 9. Rellotge mecànic medieval (Font: [Imatge 9]). - Durant el Renaixement es van inventar maquines que imitaven moviments robotics d’animals i de persones, però no tenien aplicacions en la producció. [10] - En el segle XVIII es va implementar el regulador centrífug de James Watt, el qual proporcionava una acció de controla la regulació de la velocitat de les màquines de vapor. [5] 13 Figura 10. Regulador de Watt (Font: [Imatge 10]). - L’any 1863 pianola: piano automàtic mitjançant dispositius pneumàtics, que llegien les notes gravades en un rotlle perforat. - En el segle XVIII els invents la “gira de Jenny” i el “teler de poder” van automatitzar mecànicament el procés de gir i teixit de la producció de la indústria tèxtil. A més en el segle XIX es van inventar les màquines de martell de vapor i el convertidor de Bessemer, que van permetre millorar l’automatització i aplicar-la en més processos productius. [5] [10] [11] Figura 11. Teler de poder mecànic (Font: [Imatge 11]). Figura 12. Targetes perforades del de Jacquard (Font: [Imatge 12]). - En plena Revolució Industrial, Joseph Marie Jacquard va inventar el teler automàtic controlat per targetes perforades, que creaven un patró per permetre que el fil passés entre la tela de forma automàtica per realitzar teixits complexos. Fet que va reduir el numero de treballadors de 10 a un i va servir de referència a les futures maquinàries automatitzades. - - En el segle XIX Charles Babbage va dissenyar una de les primeres computadores mecàniques, la màquina analítica, que no es va poder implementar en el seu moment. Les primeres computadores electròniques es van desenvolupar en la segona guerra mundial per càlculs científics i militars, Tot i que la primera màquina controlada per una computadora mitjançant cablejat no es va implementar fins l’any 1959. [5] 14 Figura 13. Computador mecànic de Charles Babbage (Font: [Imatge 13]). - A principis del segle XX també es van començar a desenvolupar els primers controladors PID. - L’invent del transistor, realitzat per Walter Brattain i John Bardeen, l’any 1948 el els laboratoris Bell, va suposar un gran avenç en l’automatització electrònica de diferents computadores, màquines i processos. [12] Figura 14. Primers transistors i l'evolució d'aquests. (Font: [Imatge 14]). - En els anys 60 la incorporació de computadores a la indústria, va permetre automatitzar i simplificar tasques simples i repetitives. [11] - Els primers PLCs (Controladors Lògic Programables) es van implementar-se l’any 1968 amb el Control industrial modular creat per Dick Morley. [11] [12] - L’any 1971 l’empresa Intel va fer ús dels primers microprocessadors. [5] - L’any 1978 va iniciar la programació de control numèric. [11] [12] - L’any 1987 es va integrar el disc dur en les computadores per realitzar la funció automàtica de recollida de dades. [12] 15 - A finals del segle XX, es van implementar els robots en tasques que requerien alta eficiència i precisió com la soldadura, pintura i l’assemblatge. [10] [11] Figura 15. Joseph Engelberger, pare de la robòtica industrial (Font: [Imatge 15] ). - L’ant 2004 es van inventar chips amb la funcionalitat d’un PLC. [12] Actualment amb la implementació de la indústria 4.0, ha permès que les màquines realitzin tasques més complexes i prenguin decisions de forma autònoma, desenvolupant així fabriques intel·ligents, altament automatitzades i connectades. [11] 2.1.8 Industria 4.0 i digitalització La transformació que està experimentant actualment la indústria és “la indústria 4.0”, que implica la integració de tecnologies digitals com l’Internet de les coses (IoT), la intel·ligència artificial, el “cloud computing” la ciber seguretat i la realitat virtual, amb l’objectiu d’aconseguir una producció més eficient i personalitzada. Figura 16. La indústria 4.0 (Font: [Imatge 16]). L’internet de les coses o el IoT descriu els dispositius, que acostumen a ser interruptors o sensors, amb software i capacitat de processament que es connecten i intercanvien 16 dades amb altres dispositius o sistemes amb poca intervenció humana i mitjançant internet o altres xarxes de comunicació. El IoT augmenta la productivitat, baixa ens costos de producció, automatitza tasques, monitoritza processos, controla i avalua la maquinària remotament, permetent la correcció dels seus errors de manera automatitzada. També permet un manteniment preventiu de la maquinària, el control del flux de producció i la gestió d’inventari i de la cadena de subministrament. La intel·ligència artificial és la capacitat que pot disposar un sistema de relacionar-se i participar amb l’entorn amb l’objectiu de resoldre problemes i imitar capacitats pròpies dels éssers humans com el raonament, l’aprenentatge, la presa de decisions, la capacitat de planificar i la creativitat. Permet optimitzar processos de producció, realitzar manteniments preventius, planificar la demanda i realitzar tasques productives de forma autònoma, es a dir resolent els problemes que puguin aparèixer. El Cloud Computing o enmagatzematge en núvol, sorgeix com el fruit de l’evolució de les tecnologies de la informació, que han aconseguit independitzar el harware del software, permetent que les empreses i industries puguin tenir accés als seus principals serveis i bases de dades mitjançant una connexió remota al software que els gestiona. [13] 2.1.9 Història de la indústria del automòbil La industria de l’automoció va iniciar a finals del segle XIX, dècades en les que varis inventors van treballar en prototips de vehicles autopropulsats. Un dels primers automòbils va ser el Benz Patent-Motorwagen, creat per l’alemany Karl Benz l’any 1886. [14] [15] Figura 17. El Benz Patent Motorwagen. (Font: [Imatge 17]). A principis del segle XX Henry Ford va revolucionar la indústria del automòbil al introduir la producció en sèrie a la seva fàbrica de Ford a Michigan l’any 1913, produint en massa vehicles a un cost assequible també per les masses. El fet de que les demés indústries també implementessin les línies de producció, va provocar que a partir del 1920, apareguessin diverses marques i models d’automòbils diferents, incrementant la competència i per tant impulsant de innovació en el disseny i la tecnologia. 17 Tot i que en la dècada de 1940 la majoria de fabriques d’automòbils pràcticament deixessin de produir per fabricar material bèl·lic, en les dècades posteriors la producció, competència i innovació en el mercat del automòbil es seguís incrementant, mantenint el domini de de les companyies d’Estats Units tot i que Volkswagen i Toyota començaven a ser competidors globals de les estatunidencs Ford, General Motors i Chrysler. La crisi del petroli de 1973 va provocar que la industria de l’automòbil es centrés més en l’eficiència del combustible i en produir automòbils més lleugers. L’any 1980 el Japó va superar als Estats Units en la producció mundial de vehicles i en els anys 80 i 90 es va implementar l’automatització de la producció i la robòtica, que van millorar l’eficiència i la qualitat de la producció. [14] [15] Figura 18. Línia de producció d'automòbils (Font: [Imatge 18]). Pel que fa al segle XXI, les principals innovacions estan sent la introducció dels vehicles elèctrics, els vehicles híbrids, la conducció autònoma i la connectivitat avançada; La producció mundialment està sent liderada per Xina des del 2009 i la industria del automòbil està projectada a la electrificació, als models de producció CO2 neutres i als combustibles sintètics. [14] 2.1.10 Tendències futures de la indústria del Automòbil Degut al progressiu escalfament global i la necessitat de reduir les emissions de CO2, la industria del automòbil es projecta cap a l’electrificació, de manera que els vehicles siguin totalment elèctrics, híbrids o de baixes emissions, a més de models de producció “CO2 Neutral”. [14] Els models de producció CO2 Neutrals consisteixen en emetre la mateixa quantitat de CO2 de la que s’absorbeix de l’atmosfera, deixant en balanç de 0 la petjada de carboni. El procediment d’absorció de CO2 el realitzen de forma natural els boscos, els oceans i el sol, que eliminen anualment entre 9,5 i 11Gt de CO2 al any. Per aconseguir la neutralitat de CO2 les indústries poden fer ús exclusiu d’energia d’origen renovable, limitar el consum energètic i les emissions de transport o realitzant compensant el carboni emès realitzant compensacions de carboni, pagant a empreses que emmagatzemen el diòxid de carboni emès (algunes plantant arbres), finançant projectes per prevenir futures emissions o comprant crèdits de carboni. [16] [17] Els processos de producció de la majoria de les indústries del automòbil, es troben actualment en un procés d’electrificació per poder produir vehicles elèctrics, híbrids o que consumeixin combustibles sintètics. 24 Figura 33. Procés de pintat de la línia de producció. (Font: [Imatge 33]). - Assemblatge auxiliar: En les estacions de treball d’assemblatge auxiliar, es munten els elements de la part motriu del vehicle: suspensions, frens, dipòsit de benzina, motor, caixa de canvis, transmissió d’eixos, subxassis, tub d’escapament i arbre de transmissió posterior en cas de que el vehicle sigui de tracció a les quatre rodes. L’assemblatge auxiliar es realitza en una línia de producció paral·lela a la del muntatge dels acabats de la carrosseria. - Muntatge: En aquestes estacions de la línia, es desmunten les portes, per facilitar l’accés al interior del vehicle i muntar el cablejat intern del vehicle, els revestiments, el mòdul de climatització, el volant amb l’eix de direcció, el panell d’instruments, els airbags, les catifes del terra, el retrovisor intern i els seients. Les portes desmuntades circularan per una línia paral·lela en la que se li muntaran els mecanismes, retrovisors externs, vidre i acabats de les portes. Al final del procés, quan la carrosseria, els elements motrius i les portes finalitzen el seu muntatge, es munten les portes corresponents a la carrosseria, la qual s’uneix amb la part motriu del mateix vehicle en un procés anomenat “boda” del vehicle. El muntatge de la carrosseria, de les portes i de la part de tracció del vehicle és controlat, localitzat i seqüenciat de manera que es munten els elements requerits pel client i es redueix el temps d’espera per realitzar la boda del vehicle. Finalment s’omple el vehicle amb els líquids necessaris: refrigerant, líquid de frens, líquid de neteja dels parabrises i combustible. L’oli del motor i el lubricant dels engranatges del canvi de marxes ja es troben en el motor i canvi de marxes del vehicle. Figura 34. Línia de producció del muntatge dels automòbils. (Font: [Imatge 34]). 25 - Control de qualitat: una vegada s’ha fabricat el vehicle, es proba el funcionament dels tots els seus elements. Engegant el motor i fent girar les rodes situades sobre rotlles que permeten fer treballar el motor a velocitats altes sense que el vehicle es mogui. També es comprova que les emissions del vehicle (en el cas de que no sigui elèctric) no superin els límits establerts i s’executen un seguit de probes electròniques en els components i les instal·lacions del vehicle. Finalment es supervisa que el vehicle no tingui imperfeccions en la carrosseria, problemes de cargolat, d’obertura o de tancada de les portes i en el cas de que sigui necessari, les seves correccions en l’àrea de retreball final de la línia de producció. Cada fase de la línia producció tindrà unes estacions de retreballs parcials de la fase. [22] Posteriorment a que el vehicle superi el control de qualitat, aquest serà desat en una campa de distribució i entregat al departament de vendes de l’empresa. 2.3.3 Tram d’estacions de treball del projecte Les estacions en les que es realitza l’estudi del projecte es troben en la fase de carrosseria de la línia de producció, quan l’estructura de la carrosseria està finalitzada però falta el muntatge i cargolat dels elements mòbils, és a dir les portes, el capó i el maleter, a més del muntatge dels parafangs davanters. Les tasques descrites són les últimes a realitzar en la fase de carrosseria, abans d’arribar a la fase de pintura. Les estacions encarregades del muntatge, ajustament i cargolat dels elements mòbils es troben en un mateix tram de producció i per ell pot passar qualsevol dels models de vehicle descrits en l’apartat 2.3.1 Descripció del producte. Inicialment les carrosseries es troben en un pulmó de la línia de producció i accedeixen al tram de les estacions del estudi per mitjà d’un elevador, les carrosseries es transporten per mitjà de taules de transport entre les estacions de treball de muntatge, ajustament i cargolat dels elements mòbils del vehicle, i un cop s’han cargolat les portes, capó i maleter a la carrosseria, es transporta el vehicle al següent pulmó de producció per mitjà d’un segon elevador, a l’espera d’arribar en el següent tram que és el de retreballs de carrosseria. Un pulmó entre trams de la línia de producció és un espai d’emmagatzematge d’unitats, dissenyat per adaptar les diferents velocitats i la seqüenciació de la producció dels diferents trams de la línia. Les tasques a realitzar en les estacions de treball encarregades del muntatge i cargolat dels elements mòbils són les següents: - Muntatge dels elements mòbils: la tasca consisteix en situar les peces de les portes, capó, maleter o els parafangs adients en el vehicle que arriba a l’estació de treball en la que es realitza la tasca. Els elements mòbils provenen de les seves cadenes d’aprovisionament corresponents, amb el mateix ordre seqüenciat de l’arribada dels vehicles en les estacions de muntatge. Per situar el capó i el maleter a la carrosseria, la línia de producció disposa de manipuladors que són estructures mecàniques mòbils que subjecten la peça, facilitant el muntatge d’aquestes i estalviant esforços al operari degut al pes i les dimensions del capó i el maleter. Finalment col·loquen el cargol adient a cada cargolat i li apliquen una preapretada per subjectar l’element mòbil al vehicle. Els cargols provenen de les seves cadenes d’aprovisionament corresponents, l’estudi de l’aprovisionament dels cargols es realitza en l’apartat 4.4.3 Logística de subministrament de cargols. 26 - Ajustament dels elements mòbils: els operaris ajusten la posició dels elements mòbils muntats al vehicle, referenciant-se a una peça de la carrosseria contigua a la muntada mitjançant posicionadors i galgues, per assegurar enrasos i franquícies entre els elements mòbils i la carrosseria, per evitar problemes en les funcions dels elements mòbils i en l’aerodinàmica del vehicle. - Cargolat dels elements mòbils: finalment es realitza el cargolat definitiu als cargols preapretats dels elements mòbils, mitjançant cargoladores elèctriques automàtiques descrites en l’apartat 2.3.4 Funcionament de la cargoladora automàtica. Cada cargoladora automàtica s’encarrega d’un cargolat i disposa d’un controlador que es comunica amb el sistema de control del cargolat per realitzar el programa de cargolat adient (que aplicarà el parell de collament i l’angle de gir corresponent al cargol) en funció del típus de vehicle que es trobi en l’estació de treball. A més els controladors de les cargoladores decideixen si els cargolats realitzats en la carrosseria o elements móbils han sigut correctes (Cargolat en estat d’OK) o no compleixen amb els requeriments de cargolat del vehicle que es fabrica (Cargolat NOK). Cada cargoladora disposarà d’una balisa que informarà al operari el estat del cargolat i de la línia de producció. En el cas de no es pugui finalitzar el temps de cargolat amb tots els cargolats en estats d’OK, es sol·licitarà una aturada de la línia de producció. Els operaris tenen l’opció de reactivar la línia de producció i deixar que s’arregli el cargolat en estat de NOK en les estacions de retreballs de carrosseria, situada en el final del procés de carrosseria de la línia de producció i explicat en l’apartat 3.4.3 Retreballs de cargolat. A més de les tasques descrites a realitzar en els elements mòbils, també es realitza el muntatge, ajustament i el cargolat a la carrosseria dels parafangs davanters, procediment del qual no forma part del estudi ni requereix de cargoladores automàtiques amb enregistrament de dades dels cargolats, però si que es munta en el mateix tram de la línia que els elements móbils perquè el seu ajustament ha de ser previ al muntatge i ajustament del capó però posterior al de les portes anteriors. En l’apartat 4.4.1 Número de trams de muntatge d’elements mòbils, es realitza l’estudi del dimensionament de les estacions en les que es realitzaran les tasques descrites, per poder produir la quantitat de vehicles requerits, tenint en compte l’eficiència de producció requerida, sense sobrepassar el límit d’operaris en una sola estació de treball i amb l’opció d’instal·lar dos o més trams de producció que realitzin les mateixes operacions de muntatge i cargolat dels elements mòbils en paral·lel, duplicant així la capacitat de les operacions d’aquell tram. 2.3.4 Cargolats a realitzar en les estacions de cargolats d’elements mòbils. Els cargolats que es realitzen en les estacions de cargolats dels elements mòbils i dels que es realitza l’estudi es poden agrupar en tres blocs (collaments de capó, collaments de portes laterals i collaments de maleter): - Collaments de capó: o Frontissa cargolada al capó en el costat dret, en la que es realitzen dos cargolats (1). o Frontissa cargolada al capó en el costat esquerre, en la que es realitzen dos cargolats (2). o Frontissa del capó cargolada a la carrosseria en el costat dret, en la que es realitzen dos cargolats (3). o Frontissa del capó cargolada a la carrosseria en el costat esquerre, en la que es realitzen dos cargolats (4). 27 Figura 35. Cargolats del capó (Fonts: [Imatge 35]). - Collaments de portes laterals (descripció dels cargolats d’una porta): o Frontissa superior de la porta cargolada a la carrosseria, es realitzen dos cargolats a la carrosseria per subjectar la frontissa, es a dir vuit cargolats en els models de quatre portes laterals i quatre cargolats en els models de dues portes laterals (1). o Frontissa inferior de la porta cargolada a la carrosseria, es realitzen dos cargolats a la carrosseria per subjectar la frontissa, i per tant vuit cargolats en els models de quatre portes laterals i quatre cargolats en els models de dues portes laterals (2). o Frontissa superior de la porta cargolada a la porta, es realitza un cargolat per subjectar la porta a la frontissa superior, i per tant quatre cargolats en els models de quatre portes laterals i dos cargolats en els models de dues portes laterals (3). o Frontissa inferior de la porta cargolada a la porta, es realitza un cargolat per subjectar la porta a la frontissa superior, és a dir quatre cargolats en els models de quatre portes laterals i dos cargolats en els models de dues portes laterals (4). Figura 36. Cargolats d'una porta (Fonts [Imatge 36]). - Cargolats de maleter: o Frontissa del maleter cargolada a la carrosseria en el costat dret, en la que es realitza un cargolat (1). o Frontissa del maleter cargolada a la carrosseria en el costat esquerre, en la que es realitza un cargolat (2). o Frontissa del maleter cargolada al maleter en el costat dret, en la que es realitzen dos cargolats (3). o Frontissa del maleter cargolada al maleter en el costat esquerre, en la que es realitzen dos cargolats (4). 28 o Pern esfèric en el costat dret del maleter, per la molla gas que frena el tancament del maleter (5). o Pern esfèric en el costat esquerre del maleter, per la molla gas del maleter (6). o Pern esfèric en el canal d’aigües del costat dret de la carrosseria, per la molla gas del maleter (7). o Pern esfèric en el canal d’aigües del costat esquerre de la carrosseria, per la molla gas del maleter (8). Figura 37. Cargolats del maleter (Fonts: [Imatge 37]). Es realitza un total de 42 cargolats en els elements mòbils de cada unitat de 5 portes (quatre portes laterals), quatre dels quals seran perns esfèrics i 30 cargolats en cada unitat de 3 portes (dues portes laterals), quatre dels quals seran perns esfèrics. Cargolats per element mòbil Models de 3 portes Models de 5 portes Capó 8 8 8 Portes 6 12 24 Maleter 10 10 10 Numero de cargolats per vehicle 30 42 Taula 1. Numero de cargolats d'elements mòbils. Com s’ha comentat en l’apartat 2.3.2 Procés de producció, en les estacions de muntatge, s’extreuen les portes per facilitar el muntatge dels elements interns del cotxe i al mateix temps realitzar els acabats de les portes. L’extracció de les portes manté tots els cargolats realitzats en aquestes, per extreure-les només es desmunta el passador que uneix la frontissa cargolada a la carrosseria i la frontissa cargolada a la porta. Cada parafang requereix deu cargolats, dos per cada element deformable que subjecta el parafang a la carrosseria, els quals es cargolen just després del ajustament del parafangs i no requereixen del desat de les dades de cada cargolat per el seu posterior anàlisi, com en els cargolats dels elements mòbils, tot i que també reben els assajos de qualitat de calibrat d’eina i de proba de descargolat descrits en l’apartat 6.1 Assajos de qualitat del cargolat. 29 2.3.5 Funcionament de la cargoladora automàtica La cargoladora elèctrica automàtica està dissenyada per realitzar els programes de cargolat necessaris per cargolar les portes, capó i maleters dels vehicles de la línia de producció. Cada cargoladora realitzarà un cargolat específic i disposarà de diferents programes de cargolat adaptats al model i les variants del vehicle al que realitzi el cargolat, aplicant el parell i l’angle necessari en cada cargolat. Per poder assolir que un cargolat en estat de NOK per encès de parell pugi passar a estat OK, el programa de cargolat de la cargoladora permet que aquesta pugui descargolar fins arribar al parell de collament requerit. La cargoladora desa les dades de parell de collament i angle de gir del cargol aplicat en cada cargolat i les envia al controlador de la cargoladora. Figura 38. Cargoladora automàtica (Font: [Imatge 38]). La cargoladora està formada per els següents components: - Cablejat amb el controlador. - Mànec de subjecció de l’eina. - Interruptor basculant d’arrancada. - Selector del sentit de gir. - Anell de canvi amb lleves per protegir el dispositiu envers a una connexió involuntària quan no està en us. - Sensors de gir i de parell del cargolat - Indicadors LEDs de l’estat de disponibilitat per el funcionament, del sentit de gir del cargolat i del si el cargolat realitzat ha sigut correcte (OK) o no (NOK). - Il·luminador del punt de cargolat. - Terminals del cargolat: les cargoladores tenen una forma diferent en segons la funció que es vulgui realitzar en cada cargolat, el tipus i la ubicació del cargol, per facilitar l’accés a aquest. 30 Figura 39. Tipus de terminals en les cargoladores (Font: [Imatge 39]). Per poder cargolar amb màxima precisió i qualitat, les cargoladores disposen d’un il·luminador del punt de cargolat i LEDs indicadors de l’estat de disponibilitat per el funcionament, del sentit de gir del cargolat i del OK o NOK del cargolat realitzat. Les cargoladores estan dissenyades agronòmicament per facilitar la tasca del cargolat al operari, disposant de la forma final adient per cada cargolat, reduint el seu pes respecte a cargoladores automàtiques més antigues, sense perdre la robustesa de les eines ni la seva vida útil i amb millors proteccions de seguretat. L’operari que farà us de la cargoladora ha d’estar format i instruït en les responsabilitats i tasques que ha de realitzar amb l’eina, ha de conèixer i aplicar les normes de prevenció d’accidents i les instruccions de seguretat d’aquesta i ha d’estar format en les normes de conducta en cas d’averia. Tots els operaris que s’incorporin rebran una formació de la tasca que hagin de realitzar. A l’hora de realitzar el cargolat, només se li pot aplicar aquest si la cargoladora es troba en la orientació optima, és a dir concèntricament al punt de cargolat. Si la cargoladora s’insereix torçada respecte al punt de cargolat, es pot encallar. Figura 40. Metodologia de cargolat (Font: [Imatge 40]). Cada cargoladora disposarà d’un controlador extern de cargolat, el qual realitzarà les següents tasques: - Controlar el consum de corrent de la cargoladora per a que aquest sigui equivalent al parell que es vulgui realitzar. - Decisió del OK o NOK del cargolat realitzat. El controlador rep les dades del sensor de gir i del detector de l’angle de gir, i les compara amb els valors requerits 31 en el programa de cargolat, si els valors del cargolat es troben entre els requerits, el cargolat serà correcte. - Comunicació amb el sistema de cargolat, rebrà la informació del programa de cargolat adient. Un cop realitzat el cargolat, enviarà les dades del parell i l’angle aplicats i del resultat del cargolat. - Comunicació amb l’operari, estarà connectat a la balisa d’informació i el polsador de reactivació de la línia. Ambdós explicats en l’apartat 3.4 Comunicació amb l’operari. 2.3.6 Varietat de vehicles de la línia de producció Tenint en compte els models descrits en la línia de producció en l’apartat “2.3.1 Descripció del producte ”, en la línia de producció es fabricarà un total de 23 vehicles diferents. Tenint en compte la variant de color en cada model, en el tracking hi haurà registrat 23 variants de vehicle diferents. Com que degut al sistema del tracking i a la arribada “Just in Time” dels elements mòbils, el color del vehicle no serà un factor a tenir en compte en la estació de cargolat, per tant només hi haurà 6 programes diferents de cargolat: - Programa 1: Model Alfa de 3 portes. - Programa 2: Model Alfa de 5 portes. - Programa 3: Model Gamma de dièsel. - Programa 4: Model Gamma híbrid. - Programa 5: Model Delta. - Programa 6: Model no detectat. - ++Programa 7: Futur model Alfa elèctric 3 portes Cada programa de cargolat té programats els valors de parell i angle de collament de cada cargolat a realitzar en el vehicle Tenint en compte que l’empresa te planificada fabricar nous models i noves varietats d’aquests en la línia de producció que es vol instal·lar, els controladors de les cargoladores estan programats per afegir nous programes de cargolat. 3 Tecnologies aplicades al estudi 3.1 Normativa a complir. - R.D. 39/97 dels serveis de prevenció i les seves posteriors modificacions: R.D. 604/2006 i R.D. 337/2010: Reglament que estableix la regulació dels procediments d’avaluació dels riscs per la salut dels treballadors i del control, organització i qualitat dels serveis de prevenció. [22] - Llei 54/2003 de reforma del marc normatiu de la prevenció de riscs laborals: Reforç de la funció de vigilància i sistema d’inspecció del treball i la seguretat social. [23] 32 - R.D. 1644/2008 de les normes de comercialització, seguretat, posada en servei i facilitar la comercialització de la maquinaria dintre de la Unió Europea. [25] - R.D. 1311/2005 sobre la protecció de la salut i la seguretat dels treballadors enfront als riscs que es poden derivar de l’exposició a vibracions mecàniques. Establint el límit d’exposició, les mesures de prevenció i les obligacions dels empresaris. [26] - R.D. 488/1997 Disposicions mínimes de seguretat i salut relatives al treball amb equips que incloguin pantalles de visualització i la seva guia tècnica. [27] - R.D. 614/2001 Disposicions mínimes per a la protecció de la salut i la seguretat dels treballadors enfront al risc elèctric en les seves estacions de treball, a més de garantir la guia tècnica de les instal·lacions elèctriques. [28] - R.D. 842/2002 Reglament Electrotècnic de baixa tensió, que estableix les condicions tècniques i garanties que han de reunir les instal·lacions elèctriques connectades a una font de subministrament elèctric de baixa tensió. [29] A més es tenen en compte les següents normatives de l’empresa: - Normativa de legalitzacions de recepcions d’instal·lacions. - Normativa de rebuigs de la instal·lació. - Comunitat Europea de Bens (CE). - Normativa de generació de substàncies nocives. - Senyalitzacions d’instal·lacions automàtiques. - Aïllament en maquinaria elèctrica portàtil: sempre que sigui necessari la maquinaria elèctrica portàtil disposarà de mànecs de subjecció de material aillant. - Connexió apropiada de màquines elèctriques portàtils: Prohibició de manipular maquinaria elèctrica portàtil en zones de treball que no disposin dels endolls i interruptors apropiats per la seva connexió, a més els productors vigilaran el bon estat del cablejat i els connectors. - Posta a terra: Les màquines que no disposin de doble aïllament o que no estiguin alimentades a 24 volts, han de disposar de connexió a terra per evitar accidents greus. 3.2 Comunicació amb els operaris. En aquest estudi, concepte d’operari és el del treballador encarregat de realitzar la tasca de cargolat en el tram de muntatge i cargolat d’elements mòbils, mitjançant una cargoladora automàtica. El número d’operaris en cada estació de cargolat durant la producció, es decideix en l’apartat 4.6 Decisions tecnològiques de l’estudi. En un mateix torn i haurà un total de 4 operaris en l’estació de cargolat i 12 en el tram de muntatge i cargolat d’elements mòbils. La comunicació amb l’operari de l’estat en el que es troba la cargoladora, es realitza mitjançant unes balises LED que també emeten senyals acústics. A part de la informació que l’operari rep visual i acústicament, aquest pot realitzar les següents accions de comunicació amb la línia de producció: - Reactivar la línia de producció si aquesta ha sigut aturada per errors en el cargolat. Es realitza mitjançant un interruptor, cada estació de treball disposa de dos interruptors de reactivació de la línia, un a cada lateral de l’estació de treball. Instal·lat per el departament de transport de la producció. 33 - Avisar de problemes en la línia, comunicant-ho al cap de producció de les estacions de treball del procés de producció de carrosseria. - Aturada d’emergència de la línia de producció per mitjà de polsadors d’emergència de la instal·lació de transport. Les accions que formen part de l’estudi del projecte són la informació de l’estat del cargolat i de la línia de producció per mitjà de les balises LED i acústiques i la reactivació de la línia de producció un cop ha sigut aturada automàticament per errors en el cargolat. Del correcte funcionament de les demés accions s’encarrega el departament de transport de la producció i el departament de manteniment. En cada estació de treball de la línia de producció, el departament de transport també instal·larà balises LED i acústiques per informar de l’estat de la línia de producció, indicant si hi ha alguna aturada d’emergencia o per sol·licituds de la producció. Cada cargoladora disposarà de dues balises LED de comunicació amb l’operari, gestionades pel controlador de la cargoladora al qual s’hi trobarà connectat. La balisa té quatre formats de comunicació: LED apagat, LED en il·luminació fixe, LED en parpelleig lent o LED en parpelleig ràpid. La connexió entre les balises LED i la cargoladora es realitza mitjançant el controlador de la cargoladora. Figura 41. Balisa LED doble (Font: [Imatge 41]). La balisa verda comunicarà la següent informació als operaris: - LED verd apagat: la cargoladora corresponent a la balisa no està operativa. - LED verd en il·luminació fixa: Informa que el cargolat que realitza la cargoladora corresponent a la balisa s’ha realitzat correctament. - LED verd parpelleig lent: la cargoladora corresponent a la balisa està operativa. - LED verd parpelleig ràpid: Avis de parada de la producció del tram. En el cas de que un cargolat sigui incorrecte, el sistema de cargolat sol·licita automàticament una parada de producció del tram per a que l’operari pugui repetir el cargolat, en el cas de que el cargolat no pugui passar a un estat NOK a OK en l’estació de treball o per necessitats de producció no es pugui aturar el procés, els operaris disposen de dos interruptors de reactivació de la línia, un a cada costat de la estació de treball/un a cada controlador de cargoladora. La balisa vermella comunicarà la següent informació als operaris: - LED vermell apagat: Estat normal de la línia de producció. - LED vermell en il·luminació fixa: Error de cargolat de la carguladora corresponent a la balisa. En aquest cas la balisa emetrà un so referenciat a l’error en el cargolat. 40 3.4.4 Sistema de transport de la producció del tram El sistema de transport de la producció del tram, és una instal·lació del tram de muntatge i cargolat dels elements mòbils del vehicle, però també s’encarrega un altre departament (el departament de transport de la producció) i no forma part del estudi. El transport del tram és a tacte parat, és a dit el moviment no es constant i les carrosseries es desplacen entre estacions de treballs quan finalitza el temps de tacte, si no hi ha hagut una aturada d’emergència o una sol·licitud d’aturada de transport per finalitzar algun muntatge o cargolat. Els elements que formen part de la instal·lació de transport del tram són els següents: - Les taules de transport: que desplaçaran les carrosseries cada cop que es finalitzi el temps de tacte de les estacions de treball, sempre i quan no s’hagi realitzat una aturada d’emergència o una petició d’aturada de la línia. - Elevadors d’arribada i sortida de carrosseria: els quals transportaran les carrosseries dels pulmons de producció al tram de muntatge i cargolat d’elements mòbils, i una vegada s’hagin finalitzat les tasques del tram, transportaran els vehicles al següent pulmó productiu. - Els polsadors d’aturada de la línia: que interrompran en moviment de les taules de transport i elevadors. Es troben en els dos laterals de cada estació de treball i elevador. - Instal·lació de control d’accés a la zona d’elevadors: sensors que aturaran el transport de carrosseries en el tram, en el cas de que algú accedeixi a la zona d’elevadors quan aquests estiguin en funcionament. - Balises de comunicació del estat de la línia: Balises lluminoses i sonores que comunicaran si la línia es troba en estat de funcionament normal, pre-aturada o aturada. L’estació en la que es realitzen els cargolats ja disposen de balises que informen sobre l’estat del tram de producció. - Els interruptors de reactivació de la línia: que reactivaran la producció en el tram, en cas d’aturada d’emergència o de petició d’aturada de la línia per mitjà d’un polsador de transport. - Cablejat de comunicació entre elements de transport. - Ordinador industrial de control del transport del tram. - Cablejat de comunicació del sistema de transport amb la xarxa industrial. - En les estacions de cargolat, hi haurà els interruptors de reactivació de línia. El sistema de transport rebrà les sol·licituds d’aturada i reactivació de la producció per els estats NOK o OK dels cargolats per mitjà del sistema de cargolat, però la sol·licitud de reactivació de la línia mitjançant el interruptor, serà per mitjà de connexió directa amb el sistema de cargolat. 3.5 Automatització de la recollida de dades. El sistema al qual se li realitza l’estudi està format per la instal·lació del sistema de cargolat i la instal·lació de control del posicionament de la producció o tracking, però també s’estudia l’automatització d’enviament i recollida de dades amb el sistema de transport de les carrosseries per el tram i les estacions de retreballs de carrosseria. 41 En dècades anteriors, al disposar de menys capacitat d’emmagatzematge de dades i una comunicació més lenta que l’actual, els sistemes de les línies de producció enviaven dades en els moments en el que hi havia canvis en la línia de producció. La capacitat d’emmagatzematge del sistema al que se li realitza l’estudi i la comunicació per mitjà de fibra òptica permet enviar dades cada 500ms, tot i que el valor d’aquestes no hagi canviat, per assegurar la lectura dels sistemes que necessiten rebre les dades, ja que aquests llegeixen les dades cada segon. 3.5.1 Dades del cargolat: Els controladors de les cargoladores estan programats per enviar les dades del cargolat descrites en l’apartat 3.3 Format en el que es desen les dades al sistema de cargolat, el qual juntament amb les dades del número de carrosseria i codi identificador de model i variants del vehicle, provinents del sistema de tracking, el sistema de cargolat desa les dades de cargolat en una taula de cargolats en format SQL server. Cargolat realitzat Nº de carrosseria ID del collament Número de cargols utilitzats Hora en la que s’ha realitzat el cargolat Programa de cargolat aplicat en el vehicle Parell de collament que se li ha aplicat al cargol Parell de collament requerit L’angl e de gir aplicat al cargol L’angle de gir requerit Estat del cargolat Frontissa a carrosseria portó dret 0512012 4566764 1/2 24/2/24 8:03h 2 24N/m 24N/m 90º 90º OK Frontissa a carrosseria portó dret 0512012 4566764 2/2 24/2/24 8:04h 2 24N/m 24N/m 90º 90º OK Frontissa a carrosseria portó esquerre 0512012 4566765 1/2 24/2/24 8:05h 2 24N/m 24N/m 90º 90º OK Frontissa a carrosseria portó esquerre 0512012 4566765 2/2 24/2/24 8:05h 2 24N/m 24N/m 90º 90º OK Taula 2. Dades dels cargolats realitzats. Les dades que el sistema de cargolat envia als controladors de les cargoladores Els controladors de les cargoladores també estan programats per llegir dades provinents del sistema de cargolat: Nº de carrosseria ID del collament Número de cargols utilitzats Programa de cargolat s’ha d’aplicar Estat de línia aturada Si el tracking funciona correctament Connexió amb la baixant de dades 0512012 4566764 1/2 2 No Si Si 0512012 4566764 2/2 2 No Si Si 0512012 4566765 1/2 2 No Si Si 0512012 4566765 2/2 2 No Si Si Taula 3. Dades que rep el controlador de la cargoladora. 42 3.5.2 Dades del tracking: L’autòmata encarregat de realitzar el tracking de la línia, està programat per la lectura, escriptura i gestió de dades provinents de l’antena lectora de RFID, el detector d’arribada de taula de transport a la línia i del detector de taula de transport buit. Si el es detecta una arribada del elevador a la línia i el elevador no està buit, dona per correcta la lectura del l’antena i afegeix el seu resultat a la taula de dades del tracking. L’enviament de les dades escrites tindrà una periodicitat de 500ms i els destinataris seran el sistema general de tracking de la línia de producció i les instal·lacions dels trams de muntatge i cargolat d’elements mòbils que requereixin la informació del tracking. Taula 4. Comunicacions del sistema de tracking. L’autòmat del traking recull les dades dels vehicles que arriben a les estacions de treball de cargolat i les recull seguint el següent patró: ordena els vehicles que baixen del elevador, desa el número de carrosseria del vehicle, les seves dades i en un primer moment, desa que el vehicle es troba en la posició 150 de la línia, la qual és la que es troba la càmera lectora del tracking. Cada estació que avança el vehicle, el numero d’ordre incrementa una estació i el numero de posició incrementa 700 centímetres, que és la llargada de la taula de treball d’estació. - Tracking[1].Posicio = 150. - Tracking[2].Posicio = 850. - Tracking[3].Posicio = 1550. Les dades que s’envien a les xarxes de comunicació són el número de carrosseria, del tipus de variant de model del vehicle i de la seva posició en el tram, la qual indica el desplaçament del vehicle dintre del tram en centímetres. 43 Nº Nº de carrosseria Tipus de vehicle Posició Bit de vida 1 0512034 04 150 1 2 0512035 23 850 0 3 0512036 18 1550 1 Taula 5. Dades del tracking. Per informar que el tracking té connexió amb les xarxes i envia les dades correctes de les seves lectures, l’autòmata escriurà un bit de vida, el qual ha de canviar de valor automàticament entre 0 i 1 cada 500ms. Si el servidor no detecta un canvi de valor del bit de vida en un temps determinat, es posa en estat d’emergència i no donarà per correctes les lectures del tracking en el cas de que se’n realitzin. 3.5.3 Dades que arriben a les estacions de retreball A les estacions de retreballs arriben dades provinents del tracking de les estacions de retreball, que té el mateix funcionament del tracking del tram del estudi identificant quin vehicle es troba en l’estació de retreball de cargolats d’elements mòbils i quins arribaran pròximament. De cada vehicle identificat que arriba a l’estació de retreball del cargolat, també s’obtenen les dades provinents del sistema de cargolat dels resultats dels cargolats realitzats en tots els cargols dels elements mòbils del vehicle. Nº de carrosseria Tipus de vehicle ID del cargolat Estat del cargolat 0512034 04 894584 OK 0512034 04 894585 NOK 0512034 04 894586 OK 0512034 04 894587 OK Taula 6. Dades de retreball. 3.5.4 Dades al sistema de transport Les dades que el sistema de cargolat envia al sistema de transport són la sol·licitud d’aturada del transport del tram quan hi ha un NOK i la sol·licitud de reactivació del transport del tram quan el mateix cargolat canvia d’estat a OK. La sol·licitud de reactivació del transport del tram manual, es realitza mitjançant l’interruptor de reactivació de línia el qual es comunica directament amb el sistema de transport, el qual comunicarà al sistema de cargolat de quan s’ha fet ús de l’interruptor de reactivació de línia. 44 3.6 Eficiència del cargolat. El càlcul de l’eficiència del cargolat el realitza el sistema de cargolat i s’envia al departament de qualitat de cargolats per realitzar l’anàlisi de les dades i les decisions a prendre per a que l’eficiència dels cargolats dels elements mòbils sigui superior al 95%. L’eficiència del cargolat s’indica amb el percentatge cargolats que han enviat un resultat d’OK al sistema quan aquest finalitza el seu procés de cargolat, el resultat d’OK implica que el cargolat ha complert amb els valors requerits en la pauta del cargolat. La decisió de si el cargolat ha sigut OK o NOK la realitza el controlador de la cargoladora, que compara les dades de cada cargolat realitzat amb els requerits en la pauta de cargolat del seu programa específic en funció del model de vehicle que es troba en l’estació de cargolat. Les pautes de cargolat les realitzen des del departament qualitat del cargolat de producció i indica les següents informacions de cada cargolat: - Tipus de cargolat. - Número de cargols i femelles. - Ubicació del cargol. Els quals estan descrits en l’apartat “2.3.3 Estacions encarregades del cargolat de Xapa” - Categoria del cargolat, en el cas dels cargolats dels elements mòbils són de màxima categoria i per això requereixen d’un control de l’eficiència. Els elements mòbils tenen sol·licitacions mecàniques exigents durant tota la vida del vehicle. - Parell de collament previ al cargolat. - Parell de collament amb la cargoladora - Angle de gir realitzat per la cargoladora - Si el cargolat ha sigut correcte o no - Si ha tingut retreball. - Si el cargolat del retreball ha sigut correcte o no. El cargolat del maleter del model Beta Híbrid, requereix més parell de collament que el d’un model elèctric o híbrid, degut a que aquests últims disposen d’un motor elèctric que facilita l’obertura del maleter. El càlcul de cada eficiència de torn de cada cargolat es realitza fent el percentatge dels cargolats en estat d’OK en el seu primer intent de cargolat (que per tant no han hagut de causar una aturada de la producció del tram, com s’explica en la proposta de millora de l’apartat 6.3.4 Augment de l’eficiència requerida per evitar aturades en el tram), respecte tots els mateixos cargolats realitzats en un torn. Per exemple en el cas de l’eficiència del torn de matí del dilluns 12 de febrer de 2024, del cargolat de la frontissa de la carrosseria que subjecta el capó pel costat dret, es dividirà el numero de cargolats en estat d’OK d’aquest cargolat en el torn de matí entre el numero total de cargolats de la frontissa de la carrosseria que subjecta el capó pel costat dret realitzats en el torn de matí del 12 de febrer de 2024. Per un futur anàlisi de dades, cada cargoladora tindrà tantes eficiències com torns de treball tingui, es a dir cada dia en el que la línia de producció estigui operativa, hi haurà un total de 84 eficiències (60 en el cas del model de 3 portes), les dels 42 tipus de cargolats del torn de matí i les dels 42 cargolats del torn de tarda (30 en el cas del model de 3 portes). Els resultats de l’eficiència serveixen com a eina de control de que la producció es realitzi amb els mínims errors possibles, disminuint retreballs, costs i temps en la producció. 45 Frontissa superior de la porta davantera Matí costat dret Tarda costat dret Matí costat esquerre Tarda costat esquerre Dilluns 06/02/2024 87% 88% 86% 83% Dimarts 07/02/2024 86% 89% 86% 85% Dimecres 08/02/2024 89% 90% 87% 87% Dijous 09/02/2024 90% 87% 88% 89% Divendres 10/02/2024 92% 91% 89% 90% Taula 7. Eficiencies de la frontissa de les portes davanteres en la primera setmana de formacions. L’empresa requereix una eficiència mínima de cargolat d’un 90%, per poder iniciar la producció. L’eficiència mínima requerida durant la producció és d’un 95%, per tant, constantment es realitza un anàlisi de les dades d’eficiència del cargolat, explicat en l’apartat 4.3 Anàlisi de les dades dels cargolats, identificant el motiu dels NOK i en el cas que l’eficiència sigui inferior al 95%, es duran a terme les decisions necessàries per augmentar l’eficiència. 3.7 Planificació general del tram de producció. Degut a que el projecte d’estudi forma part del projecte de la instal·lació d’un tram de la línia de producció d’automòbils, la data de la implementació de les cargoladores i del tracking, es troba marcada per un seguit de tasques prèvies relacionades a la posada en marxa de les estacions del tram del procés de carrosseria de la línia de producció. Les tasques del projecte d’instal·lació del tram del muntatge i cargolat d’elements mòbils, són gestionades per departaments de projectes de l’empresa: Llegenda departaments: : Departament de projectes d’obra civil i estructures. : Departament de projectes d’instal·lacions. : Departament de projectes d’elements de transport de línia. : Departament de projectes de producció. : Departament de sistemes d’informació. El Diagrama de Gantt de les tasques prèvies i posteriors a les tasques en la que es realitza l’estudi és el següent: 46 Figura 45. Gantt de les instal·lacions del tram (Font: Microsoft Project). El Diagrama de Gantt resumit de les tasques a realitzar per iniciar la producció en el tram de muntatge i cargolat d’elements mòbils del procés de carrosseria és el següent: Figura 46. Resum del Gantt de les instal·lacions del tram (Font: Microsoft Project). 47 Les tasques condicionants a la instal·lació del cargolat són: - Estructura superior a la línia de producció: seguit de vigues en les que s’instalarà la iluminació del taller, els manipuladors, l’estructura de soportació dels controladors de les cargoladores i carrils per subjectar el cablejat. - Instalació de iluminació del taller: necessaria per iniciar amb les instalacions i formada per florescents subjectats per les vigues de l’estructura superior de la línia. - Montatge de les taules de transport: instal·lació dels elements de transport que mobilitzaran les carrosseries entre les estacions del tram. A més s’instal·len els elements necessàris per poder transportar les carrosseries pel tram de montatge i cargolat d’elements mobils manualment, mitjançant actuadors d’aturada i reactivació de línia. - Instal·lació elèctrica de les taules de transport. - Programació de les taules de transport. - Montatge de l’estructura lateral de la línia: estructura a la alçada de les taules de transport en la que es trobaràn els operaris encarregats del montatge, ajustament i el cargolat dels elements mobils. Sobre l’estructura també es trobaràn robots de montatge i els lots Kanban dels elements móbils i cargols. - Montatge i programació de la zona de seguretat dels operaris: accesos a la línia de producció i zona de treball sense risc amb els manipuladors, robots, lots kanban i elebadors. L’espai dels elevadors tindrà una porta d’acces que només permetrà l’entrada quan els elevadors no es trobin en funcionament. - Montatge elevadors: en cada tram hi haurà dos elevadors, un d’arribada de les carrosseries al tram i un de sortida de carrosseries amb els elements móbils cargolats fins al pulmó previ als retreballs de carrosseria. Els pulmons de carrosseries es troben per sobre de l’estructura superior de la línia de producció. - Instal·lació elèctrica dels elevadors. - Programació dels elevadors: de manera que aquests es comuniquin amb el tracking dels pulmons de la línia de producció. També es comuniquen amb les portes d’acces al manteniment dels elevadors. - Posta en marxa i prova de transport de la carrocería en mode manual: entre els elements de transport de la línia de producció hi ha accionadors de les taules de transport per produir de forma manual. - Accés a la xarxa industrial: baixants de fibra optica des dels punts d’accés a la xarxa industrial de l’empresa fins a les instal·lacions que necessitin acces a elles. - Instal·lació del tracking: Instal·lació del sistema de localització de les carrosseries en el tram de montatge i cargolat d’elements mobils. El sistema de tracking del tram s’ha de comunicar, mitjançant la xarxa industrial de l’empresa amb el tracking general de la producció i amb les instal·lacions del tram que requereixin informació del tracking. - Montatge de l’estructura de soport dels manipuladors i cargoladores: Estructura subjectada en les vigues de l’estructura superior de la línia de producció. - Montatge de punts de connexió i armaris electrics: Instalacions dels armaris electrics necessaris per subministrar la demanda energètica de la linia de producció i els baixants de cablejat des dels armaris instalats fins a les instal·lacions que necessitin subministrament electric. Finalment, les asques consequents de la instal·lació de les cargoladores són les següents: - Homologació de les cargoladores: per homologar-les, és necessari que els seus controladors es puguin comunicar amb la xarxa industrial, per a que aquest puguin rebre les dades del tracking i puguin enviar les dades dels cargolats realitzats. 48 - Prova de producció automàtica: prova del funcionament de la producció general del tram de forma automàtica i amb la correcta localització de les carrosseries per mitjà del tracking. - Informació a manteniment: informar a manteniment de la composició i funcionament de les instal·lacions per al seu correcte manteniment. - Formació d’operaris: formació als operaris per a que puguin realitzar les tasques de producció del tram correctament. Durant la cormació als operaris les cargoladores enviaràn les dades dels cargolats per reaitzar els anàlisis i preses de decisions per poder iniciar la producció amb l’eficiència requerida. - Inici de la producció: en el cas de les cargoladores, no es pot iniciar la producció si l’eficiencia de tots els cargolats no es superior al 90%. Per tant, tenint en compte la planificació del projecte de la instal·lació del tram de muntatge ajustament i cargolat d’elements mobils, es planifica instal·lar les cargoladores en 3 dies i la xarxa de cargoladores en 4 dies. Les planificacions de les instalacions es descriuen en els apartats 5.3 Proces de la instal·lació de la xarxa de cargolat. Durant tot el procès de la instal·lació del tram de muntatge, ajustament i cargolat d’elements mòbils, es realitzaràn reunions diaries de seguiment de l’obra. 4 Plantejament i decisió sobre solucions alternatives 4.1 Previsió de costos. Per realitzar una previsió de costs de la part del projecte que forma part de l’estudi, s’ha de tenir clar en quines tasques realitzarà i invertirà el departament en la xarxa de comunicació de les cargoladores, les quals són les següents: - Realitzar el projecte executiu, que està compost per: memòria descriptiva, la selecció de material, plans d’execució, memòria dels càlculs elèctrics, descripció del funcionament, càlculs logístics i els necessaris pel correcte funcionament de la línia de producció. Costs valorats en 5.000€. - La planificació d’execució del projecte de manera que: (Costs valortats en 2.000€) o Es compleixi amb la data final per iniciar la producció o Els treballs siguin planificats entre els departaments que els realitzen de manera que no s’interrompin ni es retardin. o Que es compleixin els terminis de subministrament dels proveïdors. o La previsió dels talls energètics en els treballs que siguin necessaris. o La previsió d’equips d’elevació i mitjans de seguretat per treballar en alçada. - La documentació final de la instal·lació, els esquemes elèctrics en format “EPLAN”. Costs valorats en 3.000€. - Tramitació de la legalització de les instal·lacions. Costs valorats en 1.500€. - Estudi de pla de qualitat i pla de prevenció. Costs valorats en 1.500€. - El subministrament del material necessari per la instal·lació de cargolat / xarxa de cargolats, el desglossament del qual es troba en l’apartat 5.2.1 Material de la instal·lació de cargolat. Costs valorats en 250.000€ - Cost d’instal·lació i muntatge de les instal·lacions, les tasques a realitzar per instal·lar el cargolat i el tracking es troben en l’apartat 5.3 Procés d’instal·lació. Costs valorats en 120.000€ - Cost de manteniment valorat en 10.000€ en el primer any. - Emmagatzematge de les dades de cargolat i de tracking. Costs valorats en 5.000€. - Posada en marxa i entrega del projecte. Costs valorats en 2.000€. 49 Tenint en compte totes les tasques que s’ha de realitzar i el material a comprar i instal·lar, l’empresa preveu uns costs totals del projecte de 400.000€. 4.2 Previsió de consum energètic de la instal·lació. La previsió del consum energètic de l’estació de cargolat es realitza, per dimensionar el consum energètic total del tram i saber la quantitat d’unitats de subministrament de baixa tensió s’han d’instal·lar per alimentar el tram del projecte. Els consums de tots els trams de la línia de producció que s’està instal·lant en l’empresa, també servirà per el projecte d’instal·lar una planta fotovoltaica per a que la nova línia de producció s’alimenti d’energia sense emissions. El càlcul del consum de la instal·lació de la xarxa de cargolats es realitza a partir dels consums de les cargoladores, dels controladors de les cargoladores i del switch de comunicacions amb la xarxa industrial. La potència màxima d’una cargoladora és de 600W en el moment d’aplicar el parell de collament necessari, mentre realitza el cargolat consumeix 60W i mentre està activada a l’espera de realitzar un cargolat consumeix 10W i quan es troben en stand by, consumeixen 0,01W. Com que en cada hora es produeix una mitjana màxima de 24 vehicles, el temps de descans mig per hora és de 6 minuts i 15 segons, suposant que no s’ha de repetir cap cargolat, el temps mig de cargolat a 60W per hora és de 1 minut i 12 segons, el temps mig d’aplicament de collament per hora és de 24 segons i el temps en el que la cargoladora consumeix 10W és de 52 minuts i 9 segons. Per tant consum mig per hora d’una cargoladora és de 13,9W/h. Al haver un total de 16 cargoladores automàtiques en el tram, el consum mig de les cargoladores del tram és de 222,27W/h. El consum d’un controlador de cargoladora és de 13W, el qual alimenta a la seva balisa LED de comunicació amb els operaris i al interruptor de reactivació de la línia. Al haver un total de 16 controladors de cargoladores automàtiques en el tram, el consum total dels controladors de les cargoladores del tram és de 208W/h. El consum del switch de comunicacions del tram és de 16,8W/h. Tenint en compte els principals consums de la instal·lació de la xarxa de cargolats és de 447W/h. En l’apartat 4.4.1 Numero de trams de muntatge d’elements mòbils, es pren la decisió d’instal·lar dos trams de muntatge, ajustament i cargolat dels elements mòbils en paral·lel, per poder arribar a produir la quantitat màxima de vehicles per torn que pot sol·licitar l’empresa. Per tant el consum total dels dos trams de l’estudi és de 894W/h. Després d’aplicar la proposta de reducció de consum de programar els controladors per poder deixar les cargoladores en “stand by” entre cargolats, proposta explicada en l’apartat 6.3.2 Reducció del consum de la instal·lació, el consum dels trams de l’estudi és de 616,3W/h. Càlculs realitzats en el document d’annex de l’estudi. 56 menys eficiència. El pla de millora per aquest problema és realitzar noves formacions per els operaris del torn amb menys eficiència. Com es comprova en el gràfic que compara els cargolats de les portes en els torns de matí i tarda durant la primera setmana de formació, les eficiències del torn de tarda són inferiors a les del torn de matí, per tant, es realitzaran més formacions als operaris dels torns de tardes. Figura 52.Gràfic dels cargolats de les portes en la primera setmana de formació (Font: Excel). - En el cas de que l’eficiència de cargolats sigui baixa i constant en tots els cargolats d’un mateix element mòbil, acostuma a ser un problema d’ajustament de la peça. El pla de millora consisteix en realitzar noves formacions als operaris encarregats d’ajustar la peça. Com es comprova en el gràfic comparatiu dels cargolats de les portes anteriors i posteriors de tots els torns de la primera setmana de formació, els cargolats realitzats en les portes anteriors del vehicle, tenen menys eficiència de cargolats que els realitzats en les portes posteriors. El pla de millora planificat eren noves formacions als operaris encarregats d’ajustar la peça, però al tenir l’opció de filtrar els vehicles per models, es va comprovar que la causa de la diferència d’eficiències era l’explicada en el següent guió. Figura 53. Gràfic dels cargolats de les portes en la primera setmana de formació (Font: Excel). - En el cas de que l’eficiència de cargolats sigui baixa i constant en tots els cargolats d’un mateix element mòbil d’un mateix model de vehicle, el problema pot ser de 57 l’estat que arriben els elements mòbils provinents de premses. El pla de millora per aquest problema és comunicar-se amb el departament de producció de premses i es realitzarà un control de qualitat en l’element mòbil en concret. Com es comprova en el gràfic comparatiu dels cargolats de les portes anteriors i posteriors del model Alfa, durant tots els torns de la primera setmana de formació, els cargolats realitzats en les portes anteriors dels models Alfa, tenen menys eficiència de cargolats que els realitzats en les portes posteriors, per tant, es durà a terme un control de qualitat en la fase productiva de premsat de portes, de les portes anteriors dels models Alfa. Figura 54. Gràfic dels cargolats de les portes en la primera setmana de formació (Font: Excel). En l’apartat 6.2 Control de l’eficiència del cargolat, es mostren els resultats de les eficiències després d’aplicar els plans de millora decidits. 5.2 Desglossament del material de la instal·lació de la xarxa de cargolat. Una vegada s’ha decidit el disseny del tram de muntatge, ajustament i cargolat d’elements mòbils i la quantitat de trams per poder arribar a fabricar de 190 vehicles cada torn, es necessari saber el material necessari per posar-se en contacte amb els proveïdors i instal·ladors, obtenir les ofertes del subministrament i el servei d’instal·lació, per realitzar el pressupost del projecte i per poder planificar la instal·lació, per no endarrerir les següents fases de la instal·lació general del tram. Tenint en compte que s’instal·laran dos trams de muntatge, ajustament i cargolat d’elements mòbils, les unitats de material necessari per realitzar les instal·lacions són les següents: 58 Material Unitats Quantitat Switch de comunicacions amb la xarxa industrial. Unitats 2 Armari de connexions amb magnetotèrmic de protecció elèctrica, cablejat per la escomesa elèctrica i d’alimentació del switch. Font d’alimentació de 220Vac i 5A. Unitats 2 Cargoladores elèctriques automàtiques d’enregistrament de dades dels cargolats. Disposen de la mànega de connexions amb el controlador. Unitats 32 Controladors cargoladores. Unitats 32 Balisa LED doble (verda i vermella) sonores. Amb base de subjecció. Amb metraquilat amb suport per a la identificació de la balisa. Se li realitzaran probes de funcionament una vegada tinguin connexió. Unitats 32 Polsador d’activació de línia. Unitats 4 Cablejat d’alimentació de l’armari provinent de l’armari d’alimentació de baixa tensió més proper situat a 50 metres. Metres 100 Cablejat de fibra òptica de xarxa industrial fins a l’armari Switch Metres 100 Escomesa elèctrica de les cargoladores Unitats 32 Proteccions elèctriques. Unitats 32 Cablejats de connexió FTP del cargolador i el switch Metres? 32 Documentació seguint les especificacions del projecte: esquemes en EPLAN. Unitats 1 Programació i posta en marxa dels controlador de la cargoladors Unitats 1 Serveis IT de servidor i aplicacions informàtiques 1 Taula 8. Material de la instal·lació. Les decisions necessàries per a l’elecció del material necessari es realitzen en l’empresa i no formen part del abast de l’estudi. El hardware del servidor de sistema de cargolat ja existeix en l’empresa. Per al manteniment de la instal·lació, es sol·licitarà recanvis d’una cargoladora, un controlador de cargoladora, un switch i una balisa. 5.3 Procés de la instal·lació de la xarxa de cargolat. Per poder complir amb les dates d’inici de la producció en el tram primer tram de producció, s’ha de realitzar una planificació del projecte de la instal·lació de la xarxa del cargolat, per poder iniciar i finalitzar la instal·lació en les dates fixades en l’apartat 3.7 Planificació general del tram de producció. Les dates fixades en l’apartat les decideix l’empresa amb el seu ”know how” i les experiències prèvies en instal·lacions similars, les fixades en aquest projecte són iniciar la instal·lació el 31 de gener i finalitzar-la el 2 de febrer. 59 Per poder iniciar amb la instal·lació es necessita que s’hagin finalitzat les tasques condicionants a la instal·lació descrites en l’apartat 3.7 Planificació general del tram de producció i les tasques prèvies en la gestió del projecte de la xarxa de cargolat descrites en l’apartat 4.4.4 Gestió de la instal·lació de cargolat. La planificació de la gestió de la instal·lació de cargolat és realitza amb més d’un mes de marge a l’inici de la instal·lació del primer tram a instal·lar, per a que els proveïdors i instal·ladors puguin gestionar les tasques que hauran de realitzar. Figura 55. Planificació gestió de la instal·lació (Font: Microsoft project). El procés de la instal·lació inicia quan s’entrega la documentació del projecte i els esquemes elèctrics, amb la instal·lació de les cargoladores i els seus controladors i en paral·lel, la instal·lació del armari del switch, posteriorment es connecten els controladors al switch de comunicacions, es programa el sistema i finalment, es comprova el funcionament i la comunicació amb els sistemes de tracking, transport i retreballs. Al finalitzar la instal·lació d’un tram de producció iniciarà la instal·lació del segon tram, procés del qual està planificat amb el mateix procés que el primer però en les dates pertinents. 60 Figura 56. Planificació de la instal·lació (Font: Microsoft Project). La instal·lació de la xarxa de cargoladores la realitzarà l’empresa que hagi presentat la millor oferta en termes de qualitat preu. 6 Resultats de l’estudi 6.1 Assajos de qualitat del cargolat. Prèviament a la instal·lació de les cargoladores automàtiques es realitza un pla de control de qualitat, en el s’indicaran tots els assajos i controls de qualitat a realitzar en les cargoladores automàtiques i els cargolats que realitzen. Es documenten els assajos de qualitat per mitjà d’informes que formaran part d’un dossier final amb tota la documentació del projecte. Els assajos de qualitat dels cargolats els realitza el departament qualitat de la producció i consten de tres revisions: - La revisió i calibrat de les cargoladores, les quals tenen uns valors de tolerància i es revisen periòdicament en un període de temps d’entre 6 mesos i un any. - La revisió de descargolat, es realitza mitjançant una eina manual que aplica una força de descargolat 30 minuts després de cada cargolat, quan aquests ja s’han refredat. Després de l’ús de l’eina, si el cargol no s’ha descargolat, el cargolat es considera correcte. El parell de descollament a aplicar, el fixa el departament de qualitat de producció en funció de cada tipus de cargolat. - L’anàlisi de les eficiències dels cargolats realitzats i les decisions a prendre en el cas de que aquestes siguin inferiors al 95%. 61 6.2 Control de l’eficiència del cargolat. En la segona setmana de producció es van aplicar els plans proposats per millorar les eficiències del cargolats, com a resultat, les eficiències van incrementar fins als valors d’eficiència requerits per producció. En el cas del problema de l’estat dels perns dels maleter, una vegada s’ha notificat al proveïdor, l’eficiència ha arribat als valors requerits. Figura 57. Eficiència dels cargolats del maleter en les dues primeres setmanes de formació (Font: Excel). En el cas del problema de la cargoladora del capó, una vegada aquesta ha sigut calibrada, l’eficiència ha arribat als valors requerits. Figura 58. Eficiència dels cargolats de capó en les dues primeres setmanes de formació (Font: Excel). En el cas del problema dels torns de tardes en el cargolat de portes, l’eficiència ha arribat als valors requerits després de que es realitzessin les noves formacions. 62 Figura 59. Eficiència dels cargolats de portes en les dues primeres setmanes de formació (Font: Excel). En el cas del problema de l’operari de torn de matí del costat dret del maleter, una vegada s’ha realitzat una formació, l’eficiència ha arribat als valors requerits. Figura 60. Eficiència dels cargolats del maleter en les dues primeres setmanes de formació (Font: Excel). I en el cas del problema de les portes anteriors del model alfa, el departament de premsats va identificar el problema i en les portes que van arribar el dijous abans d’iniciar la producció és va aconseguir arribar al 90% d’eficiència en els cargolats. Figura 61. Eficiència dels cargolats de portes en les dues primeres setmanes de formació (Font: Excel). 63 Els anàlisis de dades es mantindran sempre i quan hi hagi producció i es seguiran prenent decisions a partir dels anàlisis de dades per arribar al 95% d’eficiència en tots els cargolats. En els casos en els que les eficiències de cargolat disminueixin durant la producció, s’aplicaran els nous plans de millora pertinents per tornar als valors d’eficiència requerits. 6.3 Propostes de futurs estudis en les estacions de cargolat Per augmentar l’eficiència dels cargolats o la productivitat del tram del estudi, s’han plantejat diferents propostes de millora en les estacions principalment en les estacions de cargolat del tram. S’ha decidit aplicar en l’estudi la millora de reducció de consum i de l’eficiència de la productivitat en el cargolat. 6.3.1 Aplicar l’aprenentatge automàtic en les estacions de cargolat L’aprenentatge automàtic ja es preveu implementar en els pròxims anys amb l’avanç cap a l’industria 5.0, en el estudi es podria implementar l’aprenentatge automàtic en diferents procediments del tram: [34] - En la previsió d’averies de les cargoladores: el model d’aprenentatge automàtic rebria les dades de parell i angle de tots es cargolats realitzats i identificaria patrons previs a les averies de les cargoladores, realitzant un manteniment preventiu i si és necessari substituir-les o calibrar-les en moments que no afectin a la producció. - En la presa de decisions a partir dels anàlisis de dades dels cargolats. Procediment que pot ser automàtic a partir de l’anàlisi de dades dels cargolats realitzats. - En la previsió d’errors en els cargolats, mitjançant les dades dels cargolats i identificant patrons que puguin predir errors en els cargolats. - En la identificació d’imatges del tracking: instal·lar una càmera al costat de l’antena lectora de targetes RFID, que s’activi en els casos en els que l’antena no pugui llegir la targeta i un model d’aprenentatge automàtic pugui identificar el vehicle mitjançant la imatge enregistrada per la càmera. - En el disseny de nous trams de producció: implementar models d’aprenentatge automàtic que recopilaran i analitzaran dades per optimitzar els processos, identificar colls d’ampolla i reduir temps i costs. Per realitzar l’estudi de la viabilitat d’implementar l’aprenentatge automàtic en el tram del projecte, es necessitarien enginyers amb coneixements d’informàtica, programació i aprenentatge automàtic. 64 6.3.2 Reducció del consum de les instal·lacions Com s’ha comprovat en l’apartat 4.2 Previsió del consum energètic de la instal·lació, els components que més consumeixen són les cargoladores automàtiques. Per reduir el consum de les cargoladores automàtiques, es programa el controlador de les cargoladores per a que el temps entre que un cargolat es troba en estat d’OK i no sigui el torn de realitzar el següent cargolat en el següent vehicle amb la mateixa cargoladora, aquesta es trobi deshabilitada, estat en el qual consumeix 0,01W, enlloc dels 10W que consumeix quan no està realitzant un cargolat. Si el temps en el que la cargoladora està habilitada és de 5 segons per cada cargolat, degut a que no s’ha hagut de repetir cap el cargolat, la instal·lació redueix 277,8W/h el seu consum, una reducció del 31%. Càlculs realitzats en el document d’annex de l’estudi. Per aconseguir aquesta reducció del consum, es necessita que el sistema de cargolat també es comuniqui amb els detectors de transport de les carrosseries per a que els controladors habilitin a les cargoladores en el moment de realitzar el cargolat, habilitant primer les cargoladores de maleter, després les de portes i finalment les de capó. Un augment de la eficiència també redueix el consum de les cargoladores perquè redueix els intents a realitzar per realitzar un cargolat correcte. S’ha decidit aplicar la proposta en l’estudi, per reduir el consum de les instal·lacions. 6.3.3 Robotització del cargolat Actualment totes les operacions del tram de muntatge, ajustament i cargolat d’elements mòbils, les realitzen operaris, només hi ha robots mòbils en el subministrament de peces. Els primers trams de la fase de producció de carrosseria, el muntatge de les diferents parts de la carrosseria el realitzen robots, ja que es manipulen peces pesades i es realitzen soldadures. Si aquestes tasques les realitzessin operaris, aquests tindrien riscs de lesions durant el treball i els temps i cost de les operacions seria molt més elevat. [35] [36] En les estacions de muntatge, ajustament i cargolat dels elements mòbils els operaris tenen menys riscs laborals, degut al baix risc de lesions en els cargolats i l’ús de manipuladors per subjectar els elements mòbils des del contenidor de subministrament a la posició en la que es realitza en el cargolat previ. Instal·lar robots industrials reduiria els temps en el muntatge dels elements mòbils, però l’ajustament d’aquest seria menys eficient a la dels operaris. Es podria estudiar la si es podrien instal·lar robots colaboratius en el muntatge dels elements mòbils, però el muntatge d’aquests ja és prou eficient i segur amb els manipuladors. Pel que fa als cargolats, si aquests fossin realitzats per braços robots es podrien reduir els temps al poder realitzar més cargolats simultanis (el temps efectiu en el que s’aplica el cargolat seria el mateix si la velocitat de les cargoladores és la mateixa) i s’hauria d’estudiar si la diferencia de costs de producció és superior a la diferencia de cost d’instal·lar, programar i mantenir robots, enlloc de pagar als operaris que realitzen els cargolats. La variació de temps de les tasques productives, al ser realitzades per robots, podria suposar redissenyar i redimensionar el tram per evitar colls d’ampolla i problemes d’espai. Si el tram fos de moviment continu com en la fase de muntatge, la instal·lació de robots de cargolat seria més complexa, al haver de treballar amb el vehicle en moviment. 65 També s’hauria de tenir en compte el consum energètic dels robots i per tant el seu impacte ambiental, a més de els impactes socials al no necessitar operaris de línia i necessitar operaris de manteniment i programació dels robots industrials. Per tant per valorar la viabilitat la substitució dels operaris que realitzen els cargolats per robots industrials s’hauria de realitzar un estudi. 6.3.4 Augment de l’eficiència requerida per evitar aturades en el tram. Els requeriments de l’empresa en l’eficiència del cargolat del tram instal·lat, és d’un 90% per poder iniciar la producció i es recomana que l’eficiència dels cargolats durant la producció es trobi per sobre del 95%, però la proposta de millora no és d’augmentar els percentatges sinó en la manera de calcular l’eficiència. La proposta inicial del càlcul de l’eficiència del cargolat de l’estudi, era el càlcul de l’eficiència en el punt en que el vehicle es dirigeix a l’estació de retreballs. En aquesta proposta, si un cargolat en estat de NOK passa a estat OK desprès d’aplicar-li un segon o tercer cargolat o descargolat realitzat en l’estació del tram, s’actualitzaven les dades del cargolat i per tant la dada amb les que es fa el càlcul de l’eficiència, té un estat d’OK. Ja que l’eficiència calculada tenia l’objectiu de reduir els temps d’espera en l’estació de retreballs. La proposta en aquest cas, és contar com a cargolats NOK en el càlculs d’eficiència dels cargolats poden arribar a les estacions de retreballs en estat OK, però que han fet enrederir el temps de producció del vehicle, al tenir inicialment l’estat de NOK. Aquest càlcul de l’eficiència, a més d’estar enfocat en els resultats dels cargolats i en reduir els retreballs, també és una eficiència que indica la productivitat de la línia i l’augment d’aquesta amb les decisions que es prenen en posteriorment a l’anàlisi de dades, disminuiria els temps d’espera en el tram de l’estudi. S’ha pres la decisió d’aplicar aquesta proposta de millora en l’estudi, com s’explica en l’apartat 3.6 Eficiència del cargolat. 7 Resum del pressupost i/o estudi de viabilitat econòmica 7.1 Pressupost del estudi L’estudi s’ha realitzat durant un contracte de pràctiques no curriculars de projecte final d’estudi, per tant el pressupost de l’estudi s’ha calculat a partir de les 405 hores del contracte, per el preu per hora que es gasta l’empresa en els estudiants en pràctiques de la UPC (15€ l’hora) a més de les hores que el treballador encarregat de supervisar el projecte en la instal·lació de l’empresa. Per tant, el pressupost de l’estudi del projecte és de 7.875€. 72 [32] VitaRox. (s/f). ¿Qué es SQL Server? Microsoft.com. Recuperat el 13 de novembre de 2023, de https://learn.microsoft.com/es-es/shows/azure-developers/what-is-sqlserver-sql-tips-for-developers-0101 [22] Wikipedia contributors. (s/f-a). Fabricación de automóviles. Wikipedia, The Free Encyclopedia. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fabricaci%C3%B3n_de_autom%C3%B3 viles&oldid=156519610 [14] Wikipedia contributors. (s/f-b). Industria automotriz. Wikipedia, The Free Encyclopedia. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Industria_automotriz&oldid=155227804 [17] Wikipedia contributors. (s/f-c). Neutralidad de carbono. Wikipedia, The Free Encyclopedia. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Neutralidad_de_carbono&oldid=155305599 [18] Wikipedia contributors. (s/f-e). Tornillo de Arquímedes. Wikipedia, The Free Encyclopedia. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tornillo_de_Arqu%C3%ADmedes&oldid=154787105 [7] Wikipedia contributors. (s/f). Automatización. Wikipedia, The Free Encyclopedia. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Automatizaci%C3%B3n&oldid=156314562 [21] (S/f-a). Juntadeandalucia.es. Recuperat el 11 d’octubre del 2023, de https://blogsaverroes.juntadeandalucia.es/conectandoima/2020/01/31/operaciones-de-roscado-pegado-atornillado-engatillado/ Referències de figures: Imatge 2: http://www.parquelineal.es/historia/prehistoria/herramientas-liticas/ Imatge 3: https://mikiwikilaboral.fandom.com/es/wiki/Gremio 73 Imatge 4: https://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci%C3%B3n_agr%C3%ADcola_brit%C3%A1nica Imatge 5: https://mikiwikilaboral.fandom.com/es/wiki/Gremio Imatge 6: https://www.tecnicasdelmotor.com/quien-invento-el-motor-de-explosion/ Imatge 7: https://yolandamuriel.com/2012/01/06/henry-ford-el-concepto-de-produccionen-serie/ Imatge 8: https://www.qad.com/blog/2018/04/frederick-winslow-taylor-scientificmanagement Imatge 9: https://artificioshidraulicos.blogspot.com/p/clepsidras-y.html Imatge 10: https://ardavin.net/historia-del-reloj/como-funciona-un-reloj-medieval/ Imatge 11: https://bookdown.org/alberto_brunete/intro_automatica/breve-historia-de-laautoma-tica.html Imatge 12: https://www.alamy.es/el-telar-de-poder-de-platt-para-el-tejido-liso-de-laenciclopedia-nacional-un-diccionario-de-conocimiento-universal-publicado-c-1890image370667241.html?imageid=8C8F4836-4FA8-46DF-835697BC18A791C3&p=4534&pn=1&searchId=b8513560150761dbb80521988a3dbe05&sear chtype=0 Imatge 13: https://proyectoidis.org/telar-de-jacquard/ Imatge 14: https://cronicanumismatica.com/charles-babbage-y-sus-calculadorasmecanicas-en-monedas-de-la-royal-mint/ Imatge 15: https://www.pagina12.com.ar/diario/suplementos/futuro/13-2086-2009-0131.html Imatge 16: https://www.manufactura-latam.com/es/noticias/fallecio-joseph-engelbergerel-padre-de-la-robotica Imatge 17: https://www.cursosaula21.com/industria-4-0-que-es/ Imatge 18: https://www.eventosmotor.com/blog-premium/el-benz-patent-motorwagencumple-135-anos/ Imatge 19: https://infaimon.com/blog/tecnologia-tendencias/innovacion-calidadindustria-automovil/ Imatge 20: https://noticias.coches.com/consejos/consejos-comprar-un-coche-electricode-segunda-mano/473524 Imatge 21: https://ecoinventos.com/tornillo-de-arquimedes/ Imatge 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 i 31 : Procesos de atornillado para ensamble industrial: Parte 1 (yamazen.com.mx) Imatge 30: Pernos esféricos DIN 71803 forma C con perno roscado y superficie para llave (mbo-osswald.de) Imatge 32: ¿Cómo se fabrica un automóvil de serie limitada? - espíritu RACER (espirituracer.com) Imatge 33: https://www.5dias.com.py/internacionales/la-produccion-mundial-deautomoviles-cayo-16-en-2020 Imatge 34: Pintado en la fabricación de vehículos, paso a paso - Alianza Automotriz 74 Imatge 35: Montaje de automóviles en línea transportadora | Foto Premium (freepik.es) Imatge 35: Capó y piezas de coche comprar baratos online ▷ precio en AUTODOC dealerfireblog.com/stop23/whats-the-difference-between-body-on-frameand-unibody-construction/ Imatge 36: https://es.dreamstime.com/foto-de-archivo-la-puerta-del-cocheimage55059400 ¿Qué es la carrocería? Tipos y características (motor.es) Imatge 37: Amazon.es : portón de maletero ¿Qué es la carrocería de un auto y por qué es importante? (mitsubishi-motors.com.pe) Imatge 38: https://www.esamakine.com.tr/documents/amt/amt-hsx-serihandheldamt.pdf Imatge 39: https://www.esamakine.com.tr/documents/amt/amt-hsx-serihandheldamt.pdf Imatge 41: https://ct-aut.com/baliza-rojo-y-verde-24-vac-dc-led-cuerpo-completo-70mm-ik72l024xm01/