Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
Para este proyecto la aplicación de la metodología SMED al sistema de moldeo Nemak (SIMONE ) , ha sido dividida en tres partes : Los Pallets, el sentador de corazones y la cizalla. Los resultados a traves de las diferentes etapas de la metodología se muestran a continuación.
3.1.- Pallets
Figura 4.- Pallet de producto Ford Duratec
3.1.1.- Descripción del pallet
El dispositivo denominado pallet que se encuentra montado sobre una tornamesa, tiene como función alojar el arreglo de corazones en la misma posición en la que se colocará dentro del molde. Este mismo es tomado por el "sentador " y trasladado al molde para ser colocado dentro de este.
El pallet que se muestra en la figura 4 consiste de una base que se fija con 4 pernos a la tomamesa, sobre la cual se colocan los apoyos para formar el
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
conjunto de corazones. Estos apoyos se fijan sobre la base con pernos que se insertan por la parte inferior de la base. Ver detalle de apoyo de chaqueta de agua en apéndice B.
o o
• e
AdMisión
Esco.pe
1.- Apoyos de C. de Puertos de AdMisión 2.- Apoyos de C. de Cho.queto. de Aguo.
3.- Apoyos de C. de Puertos de Esco.pe 4.- Apoyos de C. de Go.lerfo. de Aceite 5.- Bo.se de Po.llet
6.- Pernos MBX35 7.- Pernos M5x35
e •
4
2.5L,3.0L Izquierdo.
Figura 5.-Ensamble de Pal/et de producto Ford Duratec izquierdo
Con la práctica actual la distribución de tiempos en las operaciones de cambios para pallets y apoyos en Nemak se distribuye como lo muestra la tabla 3
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
Operación Producción del tiempo
Preparación, ajustes post-proceso y verificación de 1.6 hrs 40%
materiales, herramientas, apoyos , pallets, etc.
Montar y desmontar pallets y apoyos 0.2 hrs 5%
Centrar, dimensionar y fijar otras condiciones 0.6 hrs 15%
Producción de piezas de ensayo y ajustes 1.6 hrs 40%
Totales 4 hrs 100%
Tabla 3.- Resultados de toma de t1empos y distribución de los m1smos
La siguiente tabla muestra la clasificación de las actividades realizadas en el cambio de pallets o apoyos subdividiéndolas de la siguiente manera :
Operación Actividad
P1. Preparar material A 1 . Esperar por pallets o apoyos
A2. Búsqueda fuera del área de trabajo A3. Guardar material
A4. Guardar herramienta
P2. Montar/Desmontar pallets o apoyos AS. Montar /Desmontar base de pallet A6. Montar/Desmontar apoyos
A7. Montar/Desmontar pieza por error P3. Ajustes y preparación AS. Ajustes y posicionamiento
P4. Ajustes en corrida A9. Ajustes y corrida de prueba A 1 O. Operación equivocada ..
-1-
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
3.2 .- Sentador de Corazones
El Sistema de Moldeo Nemak cuenta con un dispositivo llamado sentador de corazones, cuya función es la de retirar el arreglo de corazones de la tornamesa que un operador mantiene abastecida continuamente.
El sentador de corazones cuenta con un sistema de "flautas" en cuyo extremo se encuentran que en el extremo cuentan con embudos de caucho inflables mediante los cuales el arreglo de corazones es levantado para ser trasladado.
El banco se sitúa en la posición bajo la línea de movimiento del sentador de corazones en la cual este deposita el arreglo de corazones en el molde.
3.2.1.- Grupo Sentador de Corazones
El grupo sentador de corazones esta formado por una estructura soporte de 22 metros de longitud aproximadamente fijada al suelo que lo sujeta.
Los movimientos del dispositivo están totalmente controlado por las fases secuenciales del software de programación, y cuenta con sistemas de mando y alimentación.
El sentador de corazones se desliza por la línea de carrera de la estructura de soporte mediante un motorreductor conectado a un sistema de ruedas dentadas;
también los movimientos verticales se obtienen mediante motorreductores. Hay un dispositivo de seguridad que bloquea instantáneamente todo el grupo en caso de que un operador se encuentre accidentalmente en su línea de acción.
El grupo sentador de corazones esta formado por los siguientes componentes :
Disefio de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
• Grupo estructura de soporte sentador de corazones
• Grupo carro sentador de corazones
• Grupo catenaria sentador de corazones
• Grupo cilindro equilibrador del sentador de corazones
• Grupo fijación pinza sentador de corazones
• Esquema posicionamiento microinterruptor
• Instalación neumática del sentador de corazones
Grupo estructura de soporte del sentador de corazones
Del tipo portal es una estructura de acero soldada compuesta por un travesaño horizontal sujetada por columnas verticales ancladas oportunamente al suelo mediante barras y placas de cimentación. En los travesaños están fijadas dos líneas de carrera que sirven respectivamente para la traslación del carro sentador de corazones.
Figura 6.- Partes importantes en el cambio de producto del sentador de corazones
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
Nuestro trabajo se enfoca en el diseño para un cambio rápido de herramientas en la pinza del sentador.
Con la, práctica actual la distribución de tiempos en las operaciones de cambios para sentador de corazones se distribuye como lo muestra la tabla 5
Operación Producción del tiempo
Preparación, ajustes post-proceso y verificación de 1.8 hrs 30%
materiales, herramientas,dispositivos y pinza del sentador.
Montar y desmontar pinza del sentador y 0.3 hrs 5%
dispositivos
Centrar, dimensionar y fijar otras condiciones 0.9 hrs 15%
Producción de piezas de ensayo y ajustes 3 hrs 50%
Totales 6 hrs 100%
Tabla 5 .- Distribución de tiempos en /as operaciones de cambio de prrx:Jucto en sentador de corazones.
La siguiente tabla muestra la clasificación de las actividades realizadas en el cambio de pallets o apoyos subdividiéndolas de la siguiente manera:
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
Operación Actividad
Preparar material A1. Esperar por herramienta,
dispositivos de vástago giratorio y pinza de sentador de corazones.
A2. Búsqueda fuera del área de trabajo A3. Guardar material
A4. Guardar herramienta
Montar/Desmontar pallets o apoyos AS. Montar /Desmontar pinza del sentador
A6. Montar/Desmontar vástago giratorio A7. Montar/Desmontar vástago giratorio por error.
Ajustes y preparación A8. Ajustes y posicionamiento Ajustes en corrida A9. Ajustes y corrida de prueba
A 1 O. Operación equivocada
Tabla 6.- Operaciones y actividades para cambio de pinza y dispositivos del sentador.
3.3.- Cortadora de Alimentadores
Después de que la pieza ha sido moldeada mediante un robot descargador es retirada del molde en el banco y trasladada a la siguiente fase, donde se le retirarán los canales de colado y una parte del arreglo de corazones de arena.
Descripción del grupo corladora de alimentadores y rotura de corazones
La función del dispositivo es separar los canales de colada de la pieza para facilitar el desarenado.
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
El grupo'esta compuesto por:
Un banco de soporte que reúne a todo el grupo y se regula mediante cuatro placas de nivelación que están fijadas, cada una a un tornillo de cabeza hexagonal.
Un grupo de cuchillas para el corte de los canales de colada, regulables (derecho e izquierdo) y cada uno está controlado por un cilindro hidráulico.
Un grupo de cuchillas para el corte de las coladas, regulables (derecho e izquierdo) y cada uno esta controlado por un cilindro hidráulico.
Figura 7.- Cortadora de alimentadores
El enganche entre los cilindros y los cuchillos se realiza mediante un soporte enroscado en el vástago.
Un par de cuchillos centrales horizontales que se regulan mediante unos ojales específicos.
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
Una cuchilla giratoria a la derecha y otro a la izquierda ambos controlados por un cilindro hidráulico.
Un elemento de presión superior fijado a una palanca y dirigido por un cilindro que sirve para bloquear la pieza durante la fase de cortado.
El cilindro esta fijado por una bisagra sobre un soporte principal montado en el bastidor.
El sujetador está compuesto por un perno y un disco; el perno se puede regular en sentido vertical ya que está roscado.
1
~·· 1
i
'!
V 1 S 1 /, ·~~ · f
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
La palanca de sujeción del sujetador está provista de tres alojamientos, permitiendo el desplazamiento del perno según la forma de la pieza.
Con la práctica actual la distribución de tiempos en las operaciones de cambios para sentador de corazones se distribuye como lo muestra la tabla 6
Operación Producción del tiempo
Preparación, ajustes post-proceso y verificación de 1 hrs 50%
materiales, herramientas, cuchillas, etc.
Montar y desmontar base y cuchillas. 0.5 hrs 25%
Centrar, dimensionar y fijar otras condiciones . 0.2 hrs 10%
Producción de piezas de ensayo y ajustes 0.3 hrs 15%
Totales 2 hrs 100%
Tabla 7.- Distribución de tiempos en las operaciones de cambio de producto en la cortadora de alimentadores.
La siguiente tabla muestra la clasificación de las actividades realizadas en el cambio de las cuchillas de la cizalla subdividiéndolas de la siguiente manera :
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
Actividad Subactividad
P1. Preparar material A 1. Esperar por herramienta
A2.. Búsqueda fuera del área de trabajo.
A3. Guardar material.
A4. Guardar herramienta.
P2. Montar/Desmontar cuchillas AS. Montar /Desmontar base de cuchillas.
A6. Montar/Desmontar pieza por error P3. Ajustes y preparación AS. Ajustes y posicionamiento
P4. Ajustes en corrida A9. Ajustes y corrida de prueba A 1 O. Operación equivocada
Tabla 8.- Operaciones y actividades realizadas en el cambio de producto en la cortadora de alimentadores.
3.4.- Etapa 1 : Separación de Tiempos Externos de Internos.
Esta etapa consiste en un estudio de tiempos en los que se clasifican en externos e internos.
Las actividades han sido clasificadas de acuerdo al formato especificado y a continuación se muestran las gráficas de pastel que muestran su distribución.
1.- Gráficas de actividades de pallets
a) Separación de actividades internas de externas
La siguiente gráfica muestra los porcentajes de distribución del tiempo total en interno y externo.
Disefio de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
DISTRIBUCIÓN DE TIEMPO ENTRE EXTERNO E INTERNO (PALLETS)
60%
ra EXTERNO
•INlERNO
Figura 9.- Gráfica de distribución del tiempo en interno y externo
b) Separación de actividades en base a la clasificación de operaciones SMED (clasificación 1)
Aquí se muestra la distribución del tiempo en cada una de las operaciones para cambio de producto en pallets , identificadas en base a la clasificación 1 antes mencionada.
DISTRIBUCION DE TIEMPO EN BASE A LA CLASIFICACION DE OPERACIONES DE SMED (PALLET)
40%
15% 5%
lalipo 1 •Tipo 2 o lipo 3 o 1ipo
41
Figura 10.- Distribución de tiempo en base a la clasificación de operaciones 1 en pallets
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
e) Separación de actividades por clasificación 2
Las actividades necesarias para realizar las operaciones de cambio de producto en pallets fueron identificadas dentro de las operaciones y clasificadas en base a ellas. La siguiente gráfica muestra su distribución.
DISTRIBUCION DE TIEMPO POR mA1
ACTIVIDADES • A2
21%
10%
4%
oA3 oA4
•A5
•A6
Figura 11.- Distribución de tiempo por actividades para cambio de producto en pallets
2.- Gráficas de actividades de sentador de corazones
a) Separación de actividades internas de externas
La siguiente gráfica muestra los porcentajes de distribución del tiempo total en interno y externo.
DISTRIBUCION DEL TIEMPO ENTRE EXTERNO E INTERNO (SENTADOR)
111EXTERNO
•INTERNO
Figura 12.- Distribución del tiempo en interno y externo
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
b) Separación de actividades en base a la clasificación de operaciones SMED (clasificación 1)
Aquí. se· muestra la distribución del tiempo en cada una de las operaciones para cambio de producto en sentador de corazones , identificadas en base a la clasificación 1 antes mencionada.
DISTRJBUCION DEL TIEMPO EN RELACIONA LAS OPERACIONES SMED
(SENTADOR)
m
Tipo•Tipo
o
Tipo O TipoFigura 1 J-Distribución de tiempo en base a la clasificación de operaciones 1 en sentador de corazones
e) Separación de actividades por clasificación 2
Las actividades necesarias para realizar las operaciones de cambio de producto en sentador de corazones fueron identificadas dentro de las operaciones y clasificadas en base a ellas. La siguiente gráfica muestra su distribución.
DISTRIBUCIÓN DEL TIEMPO EN ACTIVIDADES (SENTADOR)
•A1
•A2 oA3 oA4
•AS
•A6
•A7 mAS
•A9
Figura 14.- Distribución de tiempo por actividades para cambio de producto en sentador de corazones
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
3.- Gráficas de actividades de cortadora de alimentadores
a) Separación de actividades internas de externas
La siguiente gráfica muestra los porcentajes de distribución del tiempo total en interno y externo.
DISTRIBUCION DEL TIEMPO ENTRE INTERNO Y EXTERNO (CORTADORA)
50% 50%
EXTERNO
•INlERNO
Figura 15.-Distribución del tiempo en interno y externo
b) Separación de actividades en base a la clasificación de operaciones SMED (clasificación 1)
Aquí se muestra la distribución del tiempo en cada una de las operaciones para cambio de producto en sentador de corazones , identificadas en base a la clasificación 1 antes mencionada.
DISTRIBUCION DEL TIEMPO EN BASE A OPERACIONES SMED
(CORTADORA)
15%
10%
50%
11!11 Tipo 1
• Tipo 2
o Tipo 3
o Tipo 4
Figura 16 . - Distribución de tiempo en base a la clasifiCación de operaciones 1 en la cortadora de alimentadores
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
e) Separación de actividades por clasificación 2
Las actividades necesarias para realizar las operaciones de cambio de producto en sentador de corazones fueron identificadas dentro de las operaciones y clasificadas en base a ellas. La siguiente gráfica muestra su distribución.
DISTRIBUCION DE TIEMPOS POR ACTIVIDADES (CORTADORA)
BA1
•A2 oA3 oA4
•AS
•A6
•A7 oA8
•A9
Figura 17.- Distribución de tiempo por actividades para cambio de producto en la cortadora de alimentadores.
3.5 .- Etapa 2: Eliminación de Tiempos Externos
Como se mencionó anteriormente las técnicas más frecuentemente utilizadas en un sistema de eliminación del tiempo de preparación externo son :
• Lista de Verificación
• Control Visual
• Control del Funcionamiento
• Sistema de Aseguramiento de Entrega y Optimización de Transporte
L istas de verificación
Para el cambio de producto en los diferentes componentes de la línea de moldeo
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
antes mencionados se han diseñado mecanismos de verificación que permitirán asegurar que todas las operaciones de cambio establecidas en Jos estándares se cumplan y las partes que se requieren estén en el lugar de trabajo bien localizadas. Ver apéndice B
Controles visuales
Este tipo de mecanismo tiene como fin darle visibilidad a las condiciones de operación y a Jos recursos del piso de trabajo de tal manera que sean fácilmente controlables por cualquier persona que se encuentra en el piso de trabajo.
Se propone el uso de señales luminosas para indicar el cambio de producto en el área de moldeo, con le fin de que las partes involucradas se preparen para Jos trabajos a realizar.
Control de funcionamiento
Se recomiendan sistemas de verificación para asegurar que cada uno de Jos elementos necesarios para realizar la preparación se encuentren en condiciones adecuadas en el momento que se van a utilizar. Estos sistemas incluyen explicaciones detalladas para identificar fallas o deterioros en herramientas y dispositivos.
La generación de propuestas es la etapa de la metodologfa SMED en la que se proponen soluciones para eliminar las actividades que generan el tiempo externo.
Las propuestas generadas para eficientizar la utilización del tiempo y los recursos en las secciones de pallets, sentador de corazones y cortadora de alimentadores se muestra a continuación :
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
Actividad Soluciones
Esperar por herramienta, pallets, • Tener kit de apoyos, pallets, apoyos,dispositivos de vástago giratorio, dispositivos y una pinza extra con la pinza de sentador de corazones y
cuchillas.
Búsqueda fuera del área de trabajo.
Guardar el material
Guardar herramienta
•
instalación correspondiente en el área de SIMONE.
Implantar sistema visual de aviso final de corrida.
• Tener kit de herramienta y equipo en el área de SIMONES.
• Incluir el dibujo de pieza el número de herramienta y tipo.
• Establecer lista de comprobación del estado del material con apoyos visuales.
• localización de lugar para guardar el material en el área.
• Establecer lista de comprobación del estado de la herramienta.
• localizar estantería para guardar herramienta en el área.
Tabla 9.- Propuestas generadas
3.6.- Etapa 3: Convertir Tiempos Internos en Externos
En esta etapa se trata de lograr que operaciones se pueden hacer solamente como internas puedan por medio de ciertas modificaciones hacerse de manera externa y prepararse por adelantado.
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
Para los conceptos que se han manejado en este trabajo no se estableció alguna forma de adelantar los ensambles e instalaciones de los diferentes dispositivos en pallets o apoyos, sentador y cizalla para así convertir tiempo interno en externo.
Más adelante se realizan propuestas para disminuir los tiempos internos y se muestran los diferentes diseños.
3.7.- Etapa 4: Optimizar al Máximo la Reducción de los Tiempos Internos
Implantación de Operaciones Paralelas
Se ha considerado la utilización de seis personas donde se podría contar con una distribución en parejas en los tres puntos de análisis (pallets, sentador y cortadora) donde trabajando en paralelo se puede finalizar en un tiempo suficientemente corto.
Uso de Sujetadores Funcionales
En esta etapa se muestran los diferentes diseños de sujetadores funcionales así como los ajustes que se busca eliminar o facilitar para la instalación de pallets, sentador de corazones y cortadora de alimentadores.
A continuación se muestra la generación de diseños de los diferentes sujetadores y dispositivos realizados, buscando facilitar o eliminar operaciones en el cambio de producto.
La siguiente tabla muestra las diferencias identificadas en las actividades para el cambio de producto en los pallets del modelo Ford Duratec.
Disefio de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
c-bio de Procb:to Dlfwencicll Pl'óctica Ae1ual ~
2.5 L i~ a 2.5 L derecho *I.Dcalizoción de apo)OS pero *CantMo total de pallet 1.-Cambio de disello de pernos por : 3.0 L i~ a 3.0 L derecho ~ cor'CI2I6n de la~ med~ el dcanroscodo a) Oisefio de pernos ClaiiiOiados con
de agua de 4 pemos cabua tockd M8x3 ~ en um fracción de -'ta.
*I.Dcalización de apo)OS pero b) Dl-'lo de Rondana "ll'
~ cor'CI2I6n de galería de aceite
*I.Dcalizaci6n de apo)OS pero c::orazone:s de cilc:tas de escape y cb:tas de odmiti6n
2.5 L i~ a 3.0 L i.erdo *LDcalizoción de apo)OS pero -~amiemo de pallet 2.-Carnbicr ClpO'I'OS de COI'G2Ón de
2.5 L de-echo a 3.0 L derecho ~ cor'CI2I6n de la~ ~el~de ~de '910 por:
de agua 4 pernos cabe.m *ICket M8x35 a) lMdlo de rieles y g.lias
*Rcmocl6n de~ tope ('taco) b) l)iMio de ~ p;.n.ffico del CDI'CIZÓII de c:haqJcta de '910 e) lMdlo de apoyo con perno CICIIIICIIodo deterrosalndo dos pernos
cabua 80Cicet ~5
Tabla10. Diferencias identificadas en el cambio de producto en pallets.
3. 7 .1.- Diseños Conceptuales de Pallets
Diseño Conceptual 3-1
1 r
"' ~
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
o 1 1 1 1
o ~ ~
1 1 1 1 1 1 1
~ ~
.J.----~---~ .J.---~---L
Dlsello Conceptual 3-1
~
..
V
a
Co- .. "•cl6-'<
t
Figura 18.- Diseno conceptual para cambio de apoyos de chaqueta de agua
...
Diseño de un sistema para cambio rápido de herramientas con la metodología SMED
Descripción.- El diseño conceptual esta basado en el concepto de cambiar únicamente el apoyo del corazón de la chaqueta de agua y para ello se cuenta con una sección del pallet que agrupa a los dos apoyos que sirven para sostenerlo y que se encuentran en un extremo del pallet.
Modo de operación.- El arreglo de los apoyos antes mencionado cuenta con rieles en la parte inferior que lo conducirán a su posición correcta al deslizarlos manualmente. Al llegar a la parte final del recorrido mediante la acción de un pasador de resorte que asegurará una posición correcta de la pieza y la inmovilidad necesaria para la operación.
Para desmontar el pieza que contiene el arreglo de apoyos se cuenta con un botón Hberador localizado en el mismo arreglo, que al ser accionado retrae mecánicamente el pasador con resorte para permitir el movimiento de la pieza.
Diseño Conceptual 3-2
llpayo e"" f'rtsftG ~ Ctmlla*>
- - - r = ' - - - ' - ¡
Figura 19.- Disel'lo conceptua/3-2 para cambio de apoyos de chaqueta de agua