Impulsionar a Melhoria Contínua
: Para aumentar a produção, um fabricante japonês de componentes automóveis procurava reduzir o tempo de ciclo dos processos críticos e, simultaneamente, aumentar a velocidade do tapete transportador para minimizar o tempo de deslocação de cada peça entre processos. A equipa de produção da empresa descobriu que o aumento da velocidade para além de um determinado nível resultava em rendimentos decrescentes. Quando os artigos de alta rotação são parados por um cilindro pneumático de paragem convencional, é necessário um tempo de estabilização significativo antes que a peça possa ser retirada da correia e carregada no processo. Descobriram também que o aumento da velocidade das máquinas de processo para obter um tempo de ciclo mais rápido começou a causar paragens de linha mais frequentes para a resolução de problemas.
Outro fabricante, que produz pequenos motores elétricos, procurava produzir encomendas de pequenos lotes de variantes específicas de produtos de forma mais eficiente, reduzindo o tempo de mudança de linha. A otimização dos procedimentos de troca permitiu reduzir este tempo em 50%, de 10 para 5 minutos. No entanto, o efeito cumulativo destas trocas de 5 minutos, que são normalmente realizadas várias vezes ao dia, equivale a aproximadamente 16 horas de produção perdida por mês. Por isso, a equipa teve de gerir a produção cuidadosamente, priorizando produtos de maior volume para otimizar a produtividade.
Para evitar estas horas perdidas, a empresa procurou desenvolver um dispositivo especial para produzir múltiplas variantes do produto sem reconfigurar a linha de produção. Este dispositivo personalizado, concebido para acomodar três componentes diferentes em tamanhos pequeno, médio e grande, permitiu à linha processar até nove variantes de produto diferentes sem a necessidade de alterações na linha. No entanto, o robô de dois eixos utilizado para remover a peça selecionada da sua posição no dispositivo exigia o ajuste da posição de paragem do tapete transportador, dependendo da variante do produto que estava a ser fabricada (Figura 1). Em alternativa, a substituição do robô de dois eixos por um robô de três eixos permitiria ao robô mover-se ao longo do dispositivo para apanhar a peça desejada. Ambas as abordagens implicariam custos adicionais, mas resultariam numa poupança significativa de tempo de produção.
Conceção e Suporte de Sistemas de Transporte:
Sendo a principal artéria que percorre a linha de produção, um sistema de transporte bem concebido pode ajudar a maximizar a produção, eliminar o manuseamento manual e garantir o melhor aproveitamento do espaço da fábrica. A configuração de um sistema de transporte para otimizar as operações da fábrica é uma competência que envolve frequentemente a personalização de unidades padrão disponíveis no mercado ou o desenvolvimento de soluções individuais para desafios específicos dentro do ambiente fabril, como limitações extremas de espaço ou mudanças de elevação. As unidades de compensação são frequentemente necessárias para acomodar as diferenças nas capacidades das máquinas na linha e permitir que toda a linha opere de forma consistente e coordenada. Os fornecedores de correias transportadoras oferecem uma grande variedade de opções e configurações, e até mesmo produtos especiais proprietários que podem ser adaptados para satisfazer as necessidades individuais do cliente.
Uma vez que o sistema é normalmente concebido por especialistas de acordo com as especificações, o resultado é adequado aos requisitos da fábrica, tal como expressos no início do projeto. À medida que estes requisitos mudam e evoluem, fazer os ajustes necessários no sistema de transporte pode tornar-se um desafio. A alteração das posições de paragem implementadas com cilindros pneumáticos e os seus sensores e válvulas solenoides associados, por exemplo, pode envolver um extenso desenvolvimento de software, cablagem e ajustes mecânicos.
Duas empresas que fabricam componentes automóveis e motores de pequena dimensão depararam-se com estas limitações ao tentar aumentar a produtividade com tapetes transportadores convencionais. Em ambos os casos, a equipa de projeto não conseguiu atingir 100% da melhoria desejada.
Módulo Linear de Transporte de Peças:
Comparado com os transportadores convencionais, o módulo de transporte linear LCMR200 da Yamaha oferece uma flexibilidade significativamente maior para adaptar e melhorar o desempenho da gama. Parâmetros como a aceleração, desaceleração, velocidade e posições de paragem são definidos electronicamente e facilmente ajustados através da programação dos valores desejados no controlador. Além disso, o motor linear permite um movimento bidirecional.
O controlador YHX associado elimina a necessidade de programação em linguagem ladder e permite ao utilizador especificar valores diretos e movimentos simples ponto a ponto. Um único controlador pode coordenar múltiplos módulos LCMR200 interligados como parte de uma célula de produção completa.
Como não são necessários sensores adicionais para adicionar posições de paragem extra, os utilizadores podem facilmente reconfigurar a sua linha de produção sem comprometer a fiabilidade. O motor linear acelera e pára de forma rápida e suave, e o tempo de estabilização após atingir a posição desejada pode ser muito curto. De facto, o tempo de estabilização pode ser otimizado através do ajuste da tolerância de posicionamento: uma tolerância mais elevada permite uma redução do tempo de estabilização. Além disso, os utilizadores podem aumentar a velocidade da passadeira sem inserir paragens adicionais, uma vez que cada módulo pode ser parado, reiniciado e invertido independentemente, conforme necessário, para entregar cada peça no momento ideal.
O deslizador LCMR200 pode ser programado para parar em qualquer ponto desejado, com uma repetibilidade posicional de ±5 µm (máxima). Ademais, a velocidade de transferência é ajustável eletronicamente até 2500 mm/s. A tabela abaixo compara os tempos típicos necessários para a transferência de peças, dependendo da carga.
Tabela 1. O LCMR200 consegue movimentar peças relativamente pesadas a alta velocidade.
O deslizador suporta cargas até 15 kg e a rigidez do módulo permite a execução de processos sem a necessidade de remover a peça do deslizador (Figura 2). Isto garante um ciclo de produção rápido e também poupa o esforço e o custo de engenharia necessários para desenvolver um mecanismo de transferência da peça entre diferentes dispositivos de fixação para cada processo.
Figura 2. Os módulos de transporte linear apresentam as peças de trabalho diretamente a cada processo em sequência.
O fabricante de componentes automóveis mencionado anteriormente rapidamente percebeu como o LCMR200 poderia ajudar a alcançar 100% da melhoria de produtividade desejada. Como projeto piloto, a reformulação de uma linha de produção para substituir as passadeiras convencionais por módulos LCMR200 resultou numa redução substancial do tempo de transferência. Esta poupança de tempo, por sua vez, aliviou a pressão para reduzir os tempos de ciclo dos vários processos na linha. Como resultado, o volume de produção excedeu o objetivo original da equipa e o número de erros que causavam tempo de inatividade foi reduzido a tal ponto que esta linha de montagem se tornou um modelo na fábrica.
Da mesma forma, o fabricante de motores elétricos utilizou o LCMR200 para melhorar a produção, aumentando a flexibilidade da linha de produção. A capacidade de alterar as posições de paragem dos módulos através da reprogramação permitiu poupar uma quantidade significativa de trabalho manual de configuração. Posteriormente, a equipa introduziu um leitor de código QR para identificar cada tipo de unidade no início da produção e permitir que todos os módulos LCMR200 reconfigurassem automaticamente as suas definições. Isto eliminou qualquer necessidade de interação humana com as máquinas ou equipamentos através do painel tátil, resultando na automatização completa de ponta a ponta da montagem do produto. Isto aumentou significativamente a velocidade operacional e eliminou a necessidade de intervenção do operador para trocar os modelos de produto. A empresa consegue agora gerir pequenos lotes de produção com a mesma eficiência que as grandes encomendas.
Conclusão:
As empresas de fabrico enfrentam constantemente o desafio de aumentar a produtividade através de medidas como o aumento da velocidade da linha e a redução do tempo de troca de ferramentas. Os transportadores convencionais podem ser um obstáculo ao progresso, oferecendo uma flexibilidade limitada e exigindo um esforço de engenharia significativo para a reconfiguração. Mudanças simples muitas vezes não conseguem as melhorias necessárias. Além disso, a realização de grandes alterações requer normalmente um apoio substancial por parte do fornecedor.
Os módulos transportadores lineares bidirecionais permitem uma ampla reconfiguração de parâmetros como a velocidade e as posições de paragem. Ademais, os proprietários dos equipamentos podem, geralmente, fazer estas alterações de forma independente. Outras vantagens incluem a capacidade de realizar processos como a montagem mecânica diretamente no módulo, poupando tempo de processamento e os custos de engenharia associados à remoção e substituição de peças num transportador convencional.
