Tecnología
Construccion de cuadros eléctricos
Automática e Instrumentación
Diciembre 2017 / n.º 497
Fabricación Inteligente de Cuadros Eléctricos y de Control
Un análisis del proceso, la implantación de la tecnología adecuada y comprender los cambios que se están produciendo en nuestro mercado y los que están por venir, son algunas claves para mejorar el proceso productivo.
E
48
n un mundo cada vez más globalizado, donde la competencia ya no solo se encuentra en la propia región o país sino en muchas ocasiones en otros países y donde los cambios tecnológicos y del comportamiento de los clientes cambian rápidamente, no basta con ser eficientes en nuestros procesos productivos y de venta. Es fundamental adelantarse a lo que va venir y no ser el último en implementarlo. En la década de los 90 y 2000 se vivió un gran empuje hacia la automatización de los procesos de producción en general. Los fabricantes de sistemas de control lanzaron soluciones basadas en la escalabilidad y la comunicación entre sistemas, lo que provoco una mayor automatización y flujo de información en fábricas e instalaciones grandes y pequeñas. Paradójicamente, los cuadros de eléctricos y de control han ido incorporando cada vez más tecnología en su interior, mientras que la producción de dichas cabinas, en general, no ha sufrido cambios significativos desde un punto de vista tecnológico. En parte también por una falta de oferta de sistemas para la mejora de la producción de armarios. IoT e Industry 4.0 están fomentando los cambios en las empresas, y la búsqueda del valor diferencial con ayuda de las nuevas tecnologías. Y estas mismas empresas piden a sus proveedores de cuadros eléctricos que también incorporen tecnologías en su modelo productivo para alcanzar los objetivos deseados.
Por tanto, la demanda cada vez es mayor en cuanto a la estandarización del diseño de cuadros, la fabricación y su documentación final. De forma que el desarrollo de un proyecto tenga el mismo resultado independientemente del lugar de fabricación o del proveedor de cuadros. Proceso de producción Antes de la implementación de un posible cambio tecnológico conviene revisar el proceso actual de fabricación. Para conocer cuál es el tiempo real de fabricación, deberemos descubrir donde tenemos los costes ocultos, a veces olvidados por la dificultad que supone su medida. Podemos encontrarlos: n Prototipo virtual.
Algunos de los retos para los usuarios son: - La deslocalización de las actividades de los proyectos de ingeniería eléctrica y fabricación de cuadros. Diseñar el proyecto y fabricar en el país o región que tenga mayor rentabilidad. - Los plazos de construcción y pruebas exigidos cada vez son menores. - La presión sobre los precios cada vez mayor, en parte por los países emergentes y de la Europa del este. - Reducción del número de proveedores de cuadros o externalización de la fabricación. - Cambios durante el diseño y/o fabricación, por parte de sus clientes. Sin que afecte a los plazos de entrega.
• Esperas entre procesos: cuellos de botella, tiempos muertos entre la finalización de los esquemas eléctricos y la fabricación, entre el mecanizado de la placa de montaje y el cableado…, WIPs (work in process) etc. • Repetición de tareas: lo más habitual son los cambios durante la vida del proyecto. Se cambia el fabricante de la aparamenta, la potencia de los variadores, el modelo de PLC…lo que lleva en muchas ocasiones a repetir la documentación en la fase de diseño, recalcular cálculos térmicos, reposicionar apartamenta dentro del cuadro etc… • Desplazamientos y Transportes: puede ser de utilidad crearse un lay-out del proceso para ver los recorridos físicos que no aportan valor y reducirlos. Por ejemplo, los desplazamientos
Construccion de cuadros eléctricos Diciembre 2017 / n.º 497
Tecnología Automática e Instrumentación
continuos para llevar físicamente las ordenes de fabricación desde producción a fabricación, a menudo alejadas una de otra; cualquier modificación en delineación hasta la zona de mecanizado; desde mecanizado hasta la zona de montaje etc… • Fallos y errores: una producción totalmente manual está sujeta a las habilidades y errores de cada persona en particular. Revisar qué tipo de errores son los más frecuentes y si se puede automatizar para el evitar los fallos por cansancio y/o descuidos. En la fase de oferta y planificación, habitualmente se da por hecho contar con esos tiempos perdidos y sumarlos al coste del proyecto. Descubrirlos y medirlos puede resultar bastante rentable. En palabras de P. Drucker ´´no se puede mejorar lo que no se mide´´. Uso de la Tecnología El conocimiento del propio proceso de fabricación junto con el asesoramiento de fabricantes de tecnología, es fundamental para asegurar una correcta implantación. Sacándole el máximo beneficio a la solución técnica adoptada y que permita alcanzar los objetivos de mejora deseados. Evitando que la inversión acabe en un rincón o utilizada al 50% de sus capacidades. El proceso de fabricación de cuadros eléctricos está sometido a una presión de tiempo enorme, a lo que se añade como factor agravante la producción de pequeñas series con un gran número de pasos realizados de forma manual. Por lo que está adquiriendo una importancia creciente buscar la mejora gracias al empleo de soluciones de software de diseño eléctrico inteligente y a la automatización de las actividades manuales. La idea de partida de la Industria 4.0, y también de la fabricación de armarios para cuadros eléctricos 4.0, es la digitalización de los productos y procesos. Todas las informaciones relacionadas con un proyecto y sus productos asociados, se reúnen en un modelo de datos y quedan disponibles para cada fase
49 n Software de diseño EPlanP8.
del proceso, sin necesidad de introducirlas de nuevo manualmente, ni de convertirlas. Puesto que toda información puede ser reutilizada y no se pierde una vez introducida, el tiempo para la implementación de cambios y modificaciones es mucho más rápido y efectivo. Modelo Virtual El Grupo Friedhelm Loh (Rittal, Eplan, Rittal Automation Systems) ofrece una solución en la fase de diseño, para crear un modelo digital utilizando software de diseño. Se trata del prototipo virtual del armario eléctrico. Para generar el modelo es necesario disponer de los datos validados de los artículos. Eplan DataPortal contiene los datos 2D, 3D, esquemas de conexiones, esquemas de taladrado, y características técnicas de los productos. La base de referencias además de amplia (más de 700.000 referencias de proveedores de aparamenta, automatización e instrumentación) se caracteriza por la fiabilidad de los datos.
La base del proceso de ingeniería es un esquema eléctrico Eplan Electric P8. Como los artículos en DataPortal contienen toda la información necesaria para el diseño, queda también definido, entre otras cosas, cuáles son las dimensiones. El proyectista puede hacerse así siempre una idea de las condiciones reales de espacio disponible, p. ej. cuántos bornes podemos incluir en un carril y si todavía cabe el mando deseado junto a los mismos. Los artículos definidos en el esquema eléctrico son ahora la base para la generación del modelo virtual del armario en 3D con Propanel. Eplan Data Portal contiene muchos más datos que sólo el nombre del producto, la referencia de pedido y la geometría del componente. Incluyen, entre otros, los símbolos eléctricos, las descripciones técnicas, las informaciones sobre accesorios asignados, macros 2D y 3D, datos de potencia disipada y muchos otros.
Tecnología
Construccion de cuadros eléctricos
Automática e Instrumentación
Diciembre 2017 / n.º 497
n Centro de Mecanizado Perforex.
50 n Maquina automática de Athex.
En la base de datos local de los usuarios de Eplan se pueden incluir también a los artículos informaciones adicionales, que pueden ser útiles p. ej. para la valoración comercial, es decir, precios unitarios de los artículos. De esta forma, se pueden analizar aquí diversas alternativas de diseño para hallar la de precio más favorable Otro ejemplo de ahorro de tiempos es el cálculo térmico. Con el modelo digital se realiza una simulación del calentamiento del armario de distribución. Se aprecia rápidamente donde hay puntos calientes en el armario de distribución, es decir, dónde habrá una mayor disipación de calor por parte de los componentes. El reposicionamiento virtual de los componentes o la incorporación de componentes de conducción del aire influirá entonces positivamente sobre la climatización de todos los aparatos que disipan calor. Gracias a ello, el proyectista tiene la seguridad de que después, en el funcionamiento real, el armario de distribución estará correctamente climatizado.
Automatización de tareas repetitivas Cuando finalmente se tiene una solución óptima, el pedido pasa a la fase de producción. También aquí desempeña un papel principal el modelo virtual del armario de distribución. Como todos los componentes incluyen en su modelo de datos, por ejemplo, sus puntos de atornillamiento y las escotaduras a realizar, se puede automatizar, el mecanizado del armario y placa de montaje. Los datos del modelo virtual se utilizan directamente para enviar los planos de mecanización al centro automático de mecanizado Perforex. Con el centro de mecanizado Perforex se pueden obtener ahorros de tiempo entorno al 70%, ya que no es necesario medir y marcar cada elemento a mecanizar. Un único operario se encarga de colocar los elementos y lanzar la orden que ha recibido del modelo virtual. Perforex calcula la ejecución más rápida entre las diferentes tareas de mecanizado, perforado y roscado incluidas en la
orden de fabricacion. Y la realiza automáticamente liberando al operario para realizar otras tareas. Los diseños realizados quedan almacenados localmente para su posible reutilización posterior. No importa si las tiradas son cortas. La modificación de un diseño previo es realmente fácil y rápida tanto si se hace en la base de proyectos de Perforex, como si se lanza desde el modelo virtual en Propanel. Otras tareas repetitivas suceptibles de automatizar, son el corte de carril y la colocación de bornas. De la misma forma que el mecanizado, el centro automático Athex recibe del modelo virtual la información del número de carril y bornas, sus dimensiones y en el caso de bornas su ubicación en cada carril. El operario solo tiene que cargar el buffer de Athex con canaleta y bornas, y lanzar los diferentes proyectos. Athex puede acometer varios proyectos a la vez, buscando la combinación más óptima. Cada carril y borna saldrá además de montado, etiquetado y rotulado para su correcta ubicación en el armario que le corresponde. Otras soluciones de Rittal Automation Systems son el corte de canaleta mediante la máquina automática Secarex o el cableado automático de la placa de montaje con el brazo robot Averex. Como decíamos al principio, identificar los costes ocultos y elaborar un plan de mejora, junto con automatizar tareas repetitivas son dos acciones muy rentables en la fabricación de cuadros eléctricos, que nos van a permitir: • Reducir el tiempo de fabricación • Incrementar el tiempo disponible por operario • Reducir del número de errores y retrabajos • Obtener acabados y calidades homogéneos • Conocer el coste total real de fabricación David Jiménez Baraja Sales Manager CE-SU jimenez.d@rittal.es