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09/01/2020 | 11 MINUTOS DE LECTURA

Solución para la Industria 4.0 hecha en México

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Consciente del valor de capturar datos de sus centros de mecanizado, analizarlos y tomar decisiones operativas, la empresa queretana Dismetronic Industries desarrolló el Sistema ANDON 4.0, una solución a la medida de sus necesidades y que surgió de sus propios retos en el piso de producción y de un artículo publicado en Modern Machine Shop México que hizo que todo lo que se pensaba en teoría, tuviese una aplicación práctica.

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Ser eficiente. Esa es la idea que Alejandro Hernández, Director Ejecutivo de Dismetronic Industries, siempre ha tenido en la cabeza. “Es mi obsesión”, dice. Desde que empezó a trabajar en el sector metalmecánico ha volcado sus esfuerzos en aprovechar todo el potencial de las máquinas y de las personas.

Los años en este oficio le han enseñado que hasta en eso debe haber un equilibrio y es necesario hacer concesiones porque o lo que quiere implementar no es posible con las máquinas o recursos económicos que tiene, o la gente —el alma del negocio— se cansa.

Por todo esto, cuando su papá le platicó que en el taller en el que él trabajaba —una manufacturera de arneses— necesitaban implementar un sistema de alerta que les avisara cuándo estaba parada una línea, pero, además, por qué estaba parada, y poder graficar esa información, Alejandro encontró el proyecto ideal para sacarle provecho a esta compulsión por la eficiencia y que se materializó en el Sistema ANDON 4.0.

Desde donde se encuentre, Alejandro Hernández puede visualizar los datos que proporciona cada una de las máquinas conectadas y establecer acciones correctivas para disminuir las paradas.

Desde donde se encuentre, Alejandro Hernández puede visualizar los datos que proporciona cada una de las máquinas conectadas y establecer acciones correctivas para disminuir las paradas.

El sistema es un conjunto de dispositivos digitales conectados a una red LAN que permiten supervisar de forma remota la operación de las máquinas desplegadas en el taller, obtener datos para su análisis, y detectar y analizar problemas en procesos productivos. Dicho así, parece como cualquiera de los sistemas de Industria 4.0 ya comercializados y que, inclusive, involucran tecnologías de inteligencia artificial para tomar decisiones basadas en la lectura de los datos. Sin embargo, la solución de Dismetronic Industries es diferente. Lo es porque es un emprendimiento de origen mexicano hecho a la medida de un pequeño taller, con un presupuesto limitado, y con un uso de capacidad instalada impredecible que los obliga meditar a detalle cada inversión tecnológica para que en, tiempos de parada, esa compra no sea un “elefante blanco” en el piso de producción.

Además, más allá de la solución tecnológica implementada por Dismetronic, su historia refleja en la práctica el propósito que tuvimos hace un par de meses con el artículo “Industria 4.0: Escuche lo que las máquinas de su taller tienen por decir”, y que se resume en las siguientes líneas:

“El llamado es a repensar los negocios desde lo digital y desde los datos. Esto puede lograrse priorizando las áreas en las que la digitalización puede ofrecer los mayores beneficios, actualizando lo que tiene en funcionamiento, construyendo nuevos modelos operativos, comprando nuevas tecnologías, asociando las máquinas que ya están operando, y capacitando a su personal. Internamente, sus máquinas heredadas deben transformarse o conectarse para permitir interacciones a lo largo del ciclo operativo y, más importante aún, esas máquinas deben empezar a hablarle con datos y usted debe desarrollar las habilidades necesarias para saberlas escuchar y analizar”.

Los inicios

Por su familia, Alejandro Hernández siempre ha estado involucrado en el sector metalmecánico. Con ellos se acercó a las fresadoras convencionales, a los tornos, y a los centros de maquinado y, por ello, cuando inició su carrera de ingeniería electrónica, ya tenía un buen camino recorrido. “Cuando me tocó ver todo esto en la escuela pues ya me lo sabía. Por así decirlo, hasta les enseñaba a mis compañeros”, agregó.

Cuando obtuvo su grado pensó aprovechar la experiencia de su papá en mecanizados y, junto con él y otro socio, crearon Tecmecatronix en 2012. La idea de la empresa era ofrecer soluciones de ingeniería avanzada para empresas de distintos giros y, con sus propias máquinas, fabricar los prototipos o piezas finales aprovechando esa mezcla de metalmecánica y electrónica en su ADN.

En 2015 pasaron a ser Dismetronic Industries y se enfocaron en dispositivos de prueba, dispositivos de medición, fixtures, y en soluciones de automatización.

El punto de partida para el desarrollo del Sistema ANDON 4.0 surgió luego de la conversación que tuvo con su papá sobre los problemas que estaban experimentando en esa planta de arneses. “Es un trabajo manual, aunque tienen algunas máquinas para corte y desforre de cable que son automáticas. Ellos llegan a parar porque se les acaba el material, el cable, las terminales, o porque llega algún mantenimiento correctivo”, comenta.

Todo esto lo quería registrar su papá para tener claro en qué momento sucedía, cuánto tiempo pasaba entre la parada y la retoma de actividades e, incluso, quería recibir algún mensaje o alerta de cuando surgían estos imprevistos. En ese momento, Hernández hijo se dio a la tarea de investigar qué solución podría haber y que, a su vez, también le sirviera a él para desplegarla en las propias máquinas de Dismetronic.

Revisando información sobre el tema encontró varios proveedores que manejan sistemas de este tipo y ahí vio que eso que quería su papá sí era viable, aunque aparecieron los primeros obstáculos.

“Estuvimos explorando un sistema y vinieron a ver nuestro proceso, nos dijeron que su sistema cumplía con lo que requeríamos pero que no podían instrumentar los centros de mecanizado y lo que yo quería era que el sistema interactuara con las máquinas. Con la opción que él ofrecía todo lo tenía que llenar el operador, en un proceso que se volvía dependiente del criterio humano”, explica.

Además, apareció el factor económico. Para aquel momento el flujo de caja de Dismetronic Industries no daba para pagar lo que costaba una solución comercial de ese tipo.

Luego de recibir la última visita de un representante de las soluciones comerciales disponibles y de ratificar que lo que se les ofrecía, aunque era lo último en tecnología y lo mejor del mercado, no se ajustaba a la realidad del taller, Hernández decidió desarrollar algo por su cuenta.

“El segundo impulso lo recibimos de un artículo publicado en la revista Modern Machine Shop México y que se llamaba ¿Por qué relacionar las horas de fuerza laboral con las horas de máquina-herramienta? y habla de lo mismo: cuándo la máquina está en ciclo, cuándo ha parado y lo muestra con gráficas. Este fue el complemento que necesitábamos para saber que era posible desarrollar lo que nosotros requeríamos”, agrega Hernández.

Fue entonces que se acercó a un amigo que trabaja como maestro en la Universidad Tecnológica de Querétaro (UTEQ) y le pidió apoyo con un practicante para que le ayudara a materializar la idea.

“Le di toda la información que teníamos y él empezó a desarrollar el sistema con una botonera de botones físicos y con un microcontrolador pic. Esto es de lo más básico a nivel escolar y con ese corrimos las primeras pruebas y vimos que era funcional, que era posible”, sostiene. Esta primera implementación se hizo sobre un centro de mecanizado First con un control Fanuc.

Después de esto migraron a la siguiente tecnología que fue usar una raspberry pi 3 y una tarjeta de adquisición de datos fabricada por Dismetronic. Pasaron de botones físicos a una botonera táctil y aprovecharon las características que la raspberry pi trae de línea para que la solución fuese más económica. “Eso lo reprodujimos en la segunda máquina que tenemos (Aries) y lo podremos hacer en cualquier otra máquina que llegue. Ese es el nivel actual del sistema”.

Cómo funciona el sistema

ANDON 4.0 está compuesto por dos partes: la instrumentación de la máquina para la adquisición de datos y su visualización. Para la primera parte, se incorporaron sensores de corriente y se intervino el inicio de ciclo con un relevador. La información recopilada por estos sensores pasa a la tarjeta de adquisición de datos desarrollada por Dismetronic que, según explica Alejandro, se fabricó como un prototipo, pero se puede producir en serie.

Una vez la operaria selecciona el motivo de parada de la máquina en la pantalla táctil, la información es almacenada y graficada, y puede consultarse para su análisis en cualquier dispositivo conectado con el servidor web.

Una vez la operaria selecciona el motivo de parada de la máquina en la pantalla táctil, la información es almacenada y graficada, y puede consultarse para su análisis en cualquier dispositivo conectado con el servidor web.

Desde allí, los datos pasan a la microcomputadora, la raspberry, y su interfaz hombre máquina que, en este caso, es una pantalla táctil que hace las veces de botonera.

“También le pusimos un buzzer para que empiece a pitar cuando se para la máquina. Una vez que el operador está en un ciclo, termina el ciclo y tiene 40 segundos antes de que empiece a pitar. Esto para darle tiempo a que haga un cambio de pieza y nada más”, explica.

Si la máquina no paró por un cambio de pieza, el buzzer continúa emitiendo sonido hasta que el operador no se acerque a la pantalla táctil instalada junto al CNC e indique, dentro de una serie de opciones, por qué paró la máquina. Esa pantalla está conectada a un servidor LAN que va a un hosting (servidor web) donde el sistema almacena los datos de producción que se consideren relevantes para monitorear o analizar. Estos datos se pueden visualizar ya organizados en una aplicación web de manera local o remota (supervisión) y el sistema permite también imprimir reportes organizados en PDF o en Excel para un análisis posterior.

“Un paso hacia el futuro que queremos de la botonera y del sistema en general es que envíe mensajes de cuándo se presentan paradas de máquina y por qué. Lo otro que queremos es que pueda hacer el análisis de datos y emita las recomendaciones. Para esto también estoy viendo a mi amigo de la UTEQ para desarrollar el análisis por algoritmos”, comenta.

El despliegue y los resultados

Además del desarrollo del Sistema ANDON 4.0, las actividades de Dismetronic en otros frentes no pararon y, con ellas, la necesidad de certificarse en la norma ISO que, por cierto, les exige el reporte y seguimiento de indicadores de producción.

Al determinar que muchos de los paros de la máquina prolongados se presentaban por desorden de la herramienta, en Dismetronic Industries implementaron un sistema de esponjas o plantillas para su organización.

Al determinar que muchos de los paros de la máquina prolongados se presentaban por desorden de la herramienta, en Dismetronic Industries implementaron un sistema de esponjas o plantillas para su organización.

Antes de implementado el sistema, en el área de mecanizado de Dismetronic se conocía el tiempo total de ciclo de las máquinas por semana, pero se desconocía con precisión las razones por las que se paraba la producción y el tiempo que duraban estos paros. Después de instrumentar los centros de mecanizado y de empezar a capturar datos de los sensores, el supervisor y el gerente de la empresa pueden saber ahora, de forma remota, cuándo paran las máquinas y por qué. Más importante aún, el análisis de estos datos les ha permitido definir acciones correctivas para reducir esos paros, tales como: mantener la herramienta en un solo lugar, planes de mejora para reducir el tiempo de programación, adquisición de portaherramientas y sujeción de piezas que permitan montajes más sencillos, y la implementación de planes de capacitación.

“Teníamos un problema con el desorden de las herramientas y el sistema marcaba un paro largo porque el operador no encontraba fácilmente las herramientas que necesitaba para hacer el cambio de una pieza. Hicimos la investigación de qué estaba pasando y llegamos a la conclusión de que los muebles debían tener esponjas o plantillas diseñadas para que allí se organizaran las herramientas que necesita cada máquina y para que el operador se diera cuenta rápidamente cuándo le falta una herramienta, porque no está, o que tiene herramienta de más. Ese problema quedó corregido”, agrega Hernández.

Otro problema identificado por ANDON fue el de los mantenimientos inesperados. Anteriormente, por cada vez que paraba la máquina completamente era necesario llamar al técnico. Al comenzar a registrar el total de horas de paro, y la razón de cada uno, se llegó a la conclusión de que era necesario cambiar el compresor de aire en una de las máquinas y pasar de uno de reciprocante a tornillo, y desde entonces, no ha vuelto a fallar.

Así mismo, Hernández decidió incluir dentro de las variables a contabilizar las “necesidades fisiológicas” de los operarios, entendidas como las paradas voluntarias de la máquina mientras el empleado iba a comer o a descansar.

“Cuando el año pasado trabajábamos dos turnos yo llegaba al día siguiente y podría ver la información: cuántas horas se trabajaron, cuándo se paró y por qué se paró: los operadores se tomaban recesos de más de una hora y ahí veía el por qué. Si la parada no se marca bajo ese criterio el reporte me va a salir mal porque entonces la detención podría ser atribuida a otra variable”, explica.

“También nos dimos cuenta de que nos demora mucho el cambio de parte y para ello intentamos buscar junto con un proveedor un sistema de tangentación automática, pero, lamentablemente, para nuestras máquinas no hay ese soporte”, comparte.

Descubrir todas estas variables y sus posibles soluciones requiere de alguien dedicado a analizar los datos. En el caso de Dismetronic es el mismo Alejandro Hernández el que diariamente se conecta desde donde esté al servidor web para ver cómo se están comportando las máquinas y, por la dedicación que este ejercicio requiere, Hernández es consciente de que este tipo de sistemas no están hechos a la medida de todos los talleres, ni de todos los gerentes de producción.

“Depende de quién dirige la producción. Me he topado con muchos talleres donde a la persona que tiene el control realmente no le interesan esos datos. Casi que viven al día a día. Hay otros talleres que son dirigidos por personas que no son dueños y en donde la eficiencia pasa a un segundo plano. Es el clásico ‘pues mientras a mí me paguen, está bien’. Yo creo que no es para cualquiera, sino para el que tenga la visión de crecer, de llegar a un ISO 9001 mínimo, y para quien, como yo, tenga la meta de querer sacar el máximo potencial de su máquina y de su personal”, puntualiza.


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