Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone

i Equation Chapter 1 Section 1 Proyecto Fin de Máster Máster Universitario en Ingeniería Industrial Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Dpto. de Ingeniería Mecánica y Fabricación Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Autora: María de Lourdes Amador Sánchez Tutor: Domingo Morales Palma Sevilla, 2017 ii iii Proyecto Fin de Máster Máster Universitario en Ingeniería Industrial Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Autora: María de Lourdes Amador Sánchez Tutor: Domingo Morales Palma Profesor Contratado Doctor Dpto. de Ingeniería Mecánica y Fabricación Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2017 iv v Proyecto Fin de Carrera: Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Autor: María de Lourdes Amador Sánchez Tutor: Domingo Morales Palma El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2017 El Secretario del Tribunal vi vii A mi familia A mis maestros viii ix ÍNDICE Índice ix Índice de Tablas xi Índice de Figuras xiii 1 Introducción 1 1.1 Antecedentes 1 1.2 Objeto del proyecto 2 1.3 Estructura del documento 2 2 Introducción a 3DExperience DELMIA 3 2.1 Breve reseña 3 2.2 CATIA, DELMIA, SIMULIA y ENOVIA 4 2.3 Planificación del proceso de montaje con DELMIA 5 2.3.1 Lista de materiales de fabricación (MBOM) 6 2.3.2 Definición de la secuencia de montaje 6 2.3.3 Asignación de recursos y definición del layout 7 2.3.4 Análisis y evaluación del plan del proceso 7 2.3.5 Generación de documentación: Instrucciones de trabajo 8 2.4 Herramientas de DELMIA 9 2.4.1 DELMIA Manufactured Item Definition 9 2.4.2 DELMIA Process Planning 10 2.4.3 DELMIA Planning Structure 11 2.4.4 DELMIA Manufacturing Assembly Evaluation 11 2.4.5 DELMIA Plant Layout Design 12 2.4.6 DELMIA Manufacturing Equipment Allocation 13 2.4.7 DELMIA Work Instructions 13 2.5 Aplicaciones adicionales de DELMIA 15 3 Proceso de montaje del soporte para Smartphone 17 3.1 Descripción del soporte 17 3.2 Análisis de componentes 18 3.3 Planificación del proceso de montaje 31 3.3.1 Soporte para bicicleta 32 3.3.2 Soporte para coche 62 4 Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 75 4.1 Fabricación de componentes mediante impresión 3D 75 4.2 Tiempos de cada operación de fabricación y montaje 77 4.3 Soporte para bicicleta 87 4.3.1 Definición del MBOM 87 4.3.2 Definición del plan del proceso 95 4.4 Soporte para coche 104 4.4.1 Definición del MBOM 104 4.4.2 Definición del plan del proceso 108 4.5 Propuesta de mejora 115 5 Conclusiones y trabajos futuros 117 5.1 Conclusiones 117 xvi Figura 106. Colocar Rueda Dentada sobre Carcasa Inferior. 59 Figura 107. Colocar Carcasa Superior sobre Carcasa Inferior. 59 Figura 108. Fijar Carcasa Superior y Carcasa Inferior mediante Pinchos. 59 Figura 109. Colocar Fijar_4 sobre la superficie inferior de la Carcasa Inferior, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada. 60 Figura 110. Ensamblar Fijar_5 con Tuerca. 60 Figura 111. Colocar Fijar_5 sobre Fijar_4, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada y apretar 60 Figura 112. Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca. 60 Figura 113. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. 61 Figura 114. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. 61 Figura 115. Ensamblar Fijar_3 con Tuerca. 61 Figura 116. Insertar Fijar_3 en hueco de Sujeción Bici. 61 Figura 117. Insertar Sujeción Bici en el tornillo de la Semibola y apretar con Fijar_3. 61 Figura 118. MBOM de partida para el Soporte del Coche. 62 Figura 119. MBOM básico para Soporte de coche. 63 Figura 120. Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca. 64 Figura 121. Ensamblar Fijar_3 con Tuerca. 64 Figura 122. Insertar Fijar_3 en hueco de Sujeción Bici. 64 Figura 123. Insertar Sujeción Bici en el tornillo de la Semibola y apretar con Fijar_3. 64 Figura 124. Insertar Adaptador en hueco central de Sujeción Bici. 64 Figura 125. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. 64 Figura 126. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. 65 Figura 127. Colocar Sujeción Coche en hueco inferior de Barra_2. 65 Figura 128. Insertar tornillo en hueco de Barra_2 y Sujeción Coche. 65 Figura 129. Insertar Barra_1 en Tornillo a través de su hueco inferior. 65 Figura 130. Insertar Fijar_1 en tornillo y apretar. 66 Figura 131. Insertar parte superior de Barras 1 y 2 en Adaptador. 66 Figura 132. Insertar Tornillo en hueco de Barras y Adaptador. 66 Figura 133. Insertar Fijar_1 en Tornillo y apretar. 66 Figura 134. Product Assignment Status. 67 Figura 135. Manufactured Item Completion Status. 67 Figura 136. Estado del Process Planning tras el copiado de operaciones. 68 Figura 137. Process Planning para análisis del montaje del Soporte para Coche. 68 Figura 138. Insertar Adaptador en hueco central de Sujeción Bici. 68 Figura 139. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. 68 Figura 140. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. 69 Figura 141. Colocar Sujeción Coche en hueco inferior de Barra_2. 69 Figura 142. Insertar tornillo en hueco de Barra_2 y Sujeción Coche. 69 xvii Figura 143. Insertar Barra_1 en Tornillo a través de su hueco inferior. 69 Figura 144. Insertar Fijar_1 en tornillo y apretar. 70 Figura 145. Insertar parte superior de Barras 1 y 2 en Adaptador. 70 Figura 146. Insertar Tornillo en hueco de Barras y Adaptador. 70 Figura 147. Insertar Fijar_1 en Tornillo y apretar. 70 Figura 148. Manufactured Items Assignment Status en Process Planning. 71 Figura 149. Operations Placement Status. 71 Figura 150. Insertar Adaptador en hueco central de Sujeción Bici. 71 Figura 151. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. 71 Figura 152. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. 72 Figura 153. Colocar Sujeción Coche en hueco inferior de Barra_2. 72 Figura 154. Insertar tornillo en hueco de Barra_2 y Sujeción Coche. 72 Figura 155. Insertar Barra_1 en Tornillo a través de su hueco inferior. 72 Figura 156. Insertar Fijar_1 en tornillo y apretar. 72 Figura 157. Insertar parte superior de Barras 1 y 2 en Adaptador. 72 Figura 158. Insertar Tornillo en hueco de Barras y Adaptador. 73 Figura 159. Insertar Fijar_1 en Tornillo y apretar. 73 Figura 160. Diagrama del proceso de fabricación para los soportes. 76 Figura 161. Catálogo con los datos del análisis del Montaje del Soporte para Bicicleta. 87 Figura 162. Manufactured Part. 88 Figura 163. Asignación del producto resultante. 89 Figura 164. Scope link con pieza del Product. 89 Figura 165. Scope link con pieza del Product. 90 Figura 166. Dissasembly Manufactured Item. 91 Figura 167. Manufacturing Kit. 91 Figura 168. MBOM para el proceso de fabricación del Soporte de la Bicicleta. 92 Figura 169. Manufactured Item Completion Status para el proceso de fabricación del Soporte de la Bicicleta. 93 Figura 170. Ensamblaje de Semibola y su posterior colocación en la Carcasa Inferior. 93 Figura 171. Fabricación de Guías y colocación en Carcasa Inferior. 93 Figura 172. Fabricación, ensamblaje y colocación de la Rueda Dentada. 94 Figura 173. Fabricación y colocación de la Carcasa Superior. 94 Figura 174. Fabricación, retirada de material y colocación de los Pinchos. 94 Figura 175. Fabricación, ensamblaje y colocación de Fijar_4 y Fijar_5. 94 Figura 176. Fabricación, retirada de material, ensamblaje y colocación de los Sujeción Bici y Fijar_2. 95 Figura 177. Fabricación, ensamblaje y colocación de Fijar_3. 95 Figura 178. Ensamblaje de Sujeción Bici con el cuerpo de la Carcasa y acopio de material. 95 Figura 179. Distribución de Transformation Systems en el Process Planning del Soporte para Bicicleta. 96 xviii Figura 180. Distribución de los Manufactured Items entre las impresoras. 96 Figura 181. Carga de trabajo de las impresoras. 97 Figura 182. Porcentaje de utilización de cada una de las impresoras. 97 Figura 183. Habilitar Multi-Cycle en las impresoras. 98 Figura 184. Establecer Flujo entre impresoras de mayor carga a menor carga. 98 Figura 185. Redistribución del trabajo entre las impresoras. 98 Figura 186. Modificación a la redistribución automática del trabajo entre las impresoras. 99 Figura 187. Modificación a la redistribución automática del trabajo entre las impresoras. 99 Figura 188. Error al establecer órdenes de inicio distintos de las precedencias. 100 Figura 189. Distribución de sistemas para el montaje del Soporte de Bicicleta. 100 Figura 190. Sistema de montaje, acopio de material. 101 Figura 191. Operaciones de retirada de Material. 101 Figura 192. Operaciones de ensamblaje entre piezas y tuercas y tornillos. 102 Figura 193. Redistribución del trabajo entre las impresoras. 102 Figura 194. Carga de trabajo entre los sistemas de montaje del soporte. 103 Figura 195. Distribución de la carga de trabajo en el proceso completo de fabricación. 104 Figura 196. MBOM para el proceso de fabricación del Soporte del Coche. 105 Figura 197. Manufactured Item Completion Status para el proceso de fabricación del Soporte de la Bicicleta. 105 Figura 198. Insertar Adaptador en hueco central de Sujeción Bici. 106 Figura 199. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. 106 Figura 200. Colocar Sujeción Coche en hueco inferior de Barra_2. 106 Figura 201. Insertar tornillo en hueco de Barra_2 y Sujeción Coche. 106 Figura 202. Insertar Barra_1 en Tornillo a través de su hueco inferior. 107 Figura 203. Insertar Fijar_1 en tornillo y apretar. 107 Figura 204. Insertar parte superior de Barras 1 y 2 en Adaptador. 107 Figura 205. Insertar Tornillo en hueco de Barras y Adaptador. 107 Figura 206. Insertar Fijar_1 en Tornillo y apretar. 108 Figura 207. Distribución de Transformation Systems en el Process Planning del Soporte para Coche. 108 Figura 208. Carga de trabajo de las impresoras. 109 Figura 209. Porcentaje de utilización de cada una de las impresoras. 109 Figura 210. Redistribución del trabajo entre las impresoras. 110 Figura 211. Modificación a la redistribución automática del trabajo entre las impresoras. 110 Figura 212. Modificación a la redistribución automática del trabajo entre las impresoras. 111 Figura 213. Distribución de sistemas para el montaje del Soporte de Bicicleta. 111 Figura 214. Sistema de montaje, acopio de material. 112 Figura 215. Operaciones de retirada de Material. 112 Figura 216. Operaciones de ensamblaje entre piezas y tuercas y tornillos. 112 xix Figura 217. Redistribución del trabajo entre las impresoras. 113 Figura 218. Carga de trabajo entre los sistemas de montaje del soporte. 113 Figura 219. Distribución de la carga de trabajo en el proceso completo de fabricación. 114 1 1 INTRODUCCIÓN 1.1 Antecedentes En los últimos años se está viviendo una época de transición hacia la era digital que ha influido en todos los ámbitos de la vida de las personas, transformando las actividades que realizan y cómo las realizan. El desarrollo de estos avances ha permitido mejorar de forma notable la eficacia de los procesos de fabricación, desarrollarlos e, incluso, renovarlos. Sin embargo, la industria sigue resistiéndose a la digitalización, las inversiones necesarias en software y formación hacen que este proceso de cambio sea lento, quedándose retrasado respecto a los avances que se producen en la tecnología de forma continuada. No obstante, en la industria, la mejora continua es un proceso de vital importancia para permanecer a la cabeza y mantener una alta eficiencia. Por este motivo, mantenerse al día con la última tecnología en diseño de procesos de fabricación debe ser una prioridad. En fabricación, el cambio de una línea completa de fabricación con el fin de introducir mejoras potenciales conlleva un gran riesgo, tanto en coste de implementación, como en el coste de oportunidad que conllevaría el tiempo requerido en la implementación de la nueva línea, en comparación con el beneficio que se estaría produciendo si la producción con la antigua línea continuara. Todo esto sin mencionar la pérdida de capital a largo plazo que supondría que las mejoras implementadas no funcionaran como se pensaba. Estas son sólo algunas de las razones por las que la simulación de procesos de fabricación es una mejora imprescindible. Con la simulación, es posible conocer el comportamiento que tendrá una línea de producción, permitiendo comprobar el resultado de una posible mejora en la misma, sin interferir ni provocar ningún tipo de impacto en la producción diaria de la planta. Además, con la simulación, también pueden validarse los diseños de nuevos sistemas de producción. Todo esto, permite reducir la necesidad de verificación física y de programación, reduciendo así el tiempo necesario entre el diseño y la implementación de un nuevo sistema. El paquete de Software más maduro del mercado en relación al diseño, desarrollo y simulación de sistemas de producción es DELMIA, de Dassault Systèmes. El lanzamiento de este paquete de software, se realizó en el 2000 y, en la actualidad se ha incluido en la nueva plataforma creada como entorno colaborativo en la que la compañía está centrando toda su estrategia. Esta nueva plataforma, es la conocida como 3DExperience. Uno de los predecesores de 3DExperience fue Quest, un software desarrollado originalmente por Deneb Robotics, compañía que fue adquirida por Dassault Systèmes en 1997 y renombrado como DELMIA. La idea detrás de Quest era proveer de una herramienta para Simulación Discreta de Eventos (DES, por sus siglas en inglés), con la que el usuario pudiera cambiar entre una vista de 2D conceptual y una vista 3D más cercana a la realidad. En Quest, el usuario podía bien seleccionar geometrías o generar las suyas propias, describir el comportamiento de cada geometría y ejecutar la simulación. Tras obtener los resultados, el usuario podía especificar cambios y mejoras con el fin de estudiar la posibilidad de cambiar su sistema de producción real. Dassault Systèmes define 3DExperience como una “Plataforma de experiencias de negocio”, que puede estar “disponible en el lugar de trabajo y en la nube de forma pública o privada”. Esto significa que 3DExperience presenta una interfaz unificada que da servicio a las diferentes aplicaciones y provee acceso a los datos necesarios en función de los diferentes roles en una compañía. La plataforma contiene aplicaciones relevantes a modelado 3D, simulación, colaboración y tecnología de la información. La plataforma 3DExperience excede la conocida como Sistema de gestión del ciclo de vida del producto (PLM), proveyendo de una visión general en la que el cliente está en el centro, en lugar del producto. De esta Introducción 2 2 manera 3DExperience aporta un conocimiento más profundo del cliente y de las funciones de sus productos para cada usuario. 1.2 Objeto del proyecto El objetivo general de este proyecto es evaluar, mediante un caso práctico, las herramientas de 3DExperience DELMIA para la planificación de los procesos de fabricación y montaje. Como producto para el desarrollo de la aplicación práctica se ha seleccionado un soporte para smartphone modelado en CATIA V5 por un alumno en su Trabajo Fin de Grado (García, 2017). El soporte tiene dos configuraciones que permiten su instalación en una bicicleta o en un coche, y contiene un mecanismo de cremallera para ajustar su forma al tamaño del smartphone o teléfono móvil. El producto consta de varias piezas fabricadas por impresión 3D y ensambladas, lo que lo convierten en un producto ideal para el objetivo planteado en este proyecto. El caso práctico incluye el modelado y análisis del plan de impresión 3D y posterior ensamblaje de cada una de las dos configuraciones del soporte, para bicicleta y para coche. Los modelos permiten analizar las herramientas de la nueva plataforma 3DExperience para diseñar el plan del proceso, de forma que se puedan evaluar sus ventajas y sus limitaciones. 1.3 Estructura del documento El documento se estructura en 5 Capítulos. En el Capítulo 1, se hace una descripción global del contenido del trabajo, comentando de forma breve las ventajas de la simulación de procesos de producción y los beneficios que puede traer a la empresa. Además, se proporciona una pequeña descripción del proyecto y sus objetivos. El Capítulo 2 se centra en el software que se va a utilizar. Centrándose, en primer lugar, en la historia del software y de la compañía que lo desarrolla, los módulos en los que se divide la plataforma, incluyendo una breve descripción sobre ellos, la explicación de cómo es la planificación de un proceso productivo con un software como DELMIA y, por último, una breve descripción de las herramientas que se relacionan con la planificación de procesos. En el Capítulo 3, se realiza una descripción del producto que se va a fabricar, para luego proceder a un análisis de sus componentes y, por último, el análisis y la simulación del proceso de montaje de cada uno de los soportes. En el Capítulo 4, se va a proceder al diseño completo del proceso de fabricación, calculando, en primer lugar, los parámetros de tiempo de fabricación, reparto entre sistemas de impresión, etc. A continuación, se han definido los tiempos de fabricación y montaje para cada operación y, por último, se ha volcado toda esta información en las aplicaciones de 3DExperience y se ha obtenido el resultado del proceso para cada uno de los soportes. Por último, en el Capítulo 5, se exponen las conclusiones que se han obtenido tras la realización del proyecto, las posibles mejoras y las posibles futuras líneas de desarrollo. 3 2 INTRODUCCIÓN A 3DEXPERIENCE DELMIA 2.1 Breve reseña 3DExperience se trata de una plataforma virtual creada por la compañía Dassault Systèmes, que contiene las soluciones 3D de dicha compañía. Con esta plataforma, se pueden crear “empresas sociales” que permiten que los usuarios participen de forma colaborativa en el proceso de innovación. El entorno virtual posee una estructura en línea que ayuda a probar y a evaluar las experiencias futuras en todas las etapas del ciclo de vida de los productos o servicios. En resumen, la plataforma 3DExperience se trata, en términos de la propia compañía, de una “plataforma profesional de experiencias, que proporciona soluciones de software para cada uno de los departamentos de la empresa, desde marketing a ventas o ingeniería. Esta interfaz fomenta las “Industry Solutions Experiences”, que se basan en el software de diseño 3D, análisis, simulación e inteligencia en un entorno interactivo de colaboración. Dassault Systèmes se trata de una empresa francesa subsidiaria de Dassault Group fundada en 1981 por una división de ingenieros de Dassault Aviation, liderada por Francis Bernard, con el fin de crear un software de diseño asistido por ordenador llamado CATI, actualmente conocido como CATIA, y así facilitar la creación de diseños tanto en aviación como en otros sectores industriales. En sus inicios, el único cliente de Dassault Systèmes era Avions Marcel Dassault, la compañía primigenia del grupo Dassault, y estaba formada por 25 ingenieros que no sabían cómo comercializar el producto, así fue como surgió el acuerdo con IBM para vender CATIA. Este acuerdo trajo grandes beneficios a ambas compañías y es considerado como uno de los hechos fundamentales en la historia de Dassault Systèmes. Poco a poco, CATIA empezó a utilizarse en otros sectores fuera de la industria aeronáutica, sobre todo en el sector automovilístico por grandes empresas como BMW, Mercedes u Honda. En 1984, CATIA, se convierte en el software líder de diseño en la industria aeroespacial, tras el acuerdo firmado con Boeing y se reafirma en este sector tras la firma de un contrato con AIRBUS para el despliegue de CATIA V5; en 1988 pasa también a ser el líder mundial de diseño en la industria de automoción. En 1997, la empresa introduce un software para la gestión del ciclo de vida de producto (PLM) y se divide en dos segmentos, uno dedicado a la totalidad del proceso de desarrollo de los clientes y otro concentrado en el diseño (Mainstream/ SolidWorks), para los clientes que deseasen diseñar sus productos en un entorno 3D. En 1998, se introdujo la marca ENOVIA, centrada en la gestión de datos de producto CATIA con la adquisición de Product Manager Software, de IBM. Esta marca se amplía en 1999 con la adquisición de Smarteam, que trata la gestión de datos para PYMES. En el 2000, Dassault Systèmes crea la marca DELMIA, destinada al dominio de la fabricación digital mediante una serie de tres adquisiciones: Daneb Robotics, una compañía estadounidense especializada en simulación de robots; Safework, una compañía canadiense especializada en la tecnología de modelización humana; y EAI-DELTA, compañía alemana especializada en software de gestión de procesos de fabricación. Esta nueva marca incluía la planificación de procesos digitales, simulación de robots y tecnología de modelización humana. En 2005 la compañía adquiere Abacus Inc., con la que crea la marca SIMULIA, una marca centrada en la simulación realista, que constituye una expansión considerable de las funciones del grupo y se convierte en el eje de su oferta de productos de simulación existentes. En 2007 se lanza la marca 3DVIA, a la vez que adquiere Seemage, líder en la creación de documentación 3D interactiva, con la que lanza 3DVIA Composer product line. La ya adquirida Virtools se implementa en Introducción a 3DExperience DELMIA 4 4 3DVIA y la marca pasa a llamarse 3DVIA Virtools. Hay que esperar hasta 2012 para encontrar la primera versión de 3DExperience, presentada como la primera solución basada en “experiencias” para la industria, con el fin de recoger en una sola plataforma todas las aplicaciones de sus marcas y así optimizar la modelización 3D, los contenidos y las simulaciones, la innovación social y colaborativa y la inteligencia de información. Esta plataforma estaba diseñada de forma distinta en función de las necesidades de cada uno de los diferentes sectores industriales a los que estuviera destinado: Aeroespacial y Defensa, Arquitectura, Ingeniería y Construcción, bienes de consumo y venta al por menor, productos envasados y venta al por menor, energía, procesos y servicios públicos, servicios financieros y empresas, etc. Poco tiempo después y en el mismo año, la empresa adquiere Netvibes, empresa que aporta funcionalidades de Dashboards inteligentes, y la de SquareClock, que ofrece soluciones de planificación de espacios 3D. Estas empresas aportan la tecnología necesaria para la creación del entorno 3DExperience tal y como lo conocemos hoy en día, terminándose de desarrollar en ese mismo año. Desde entonces, la estrategia de la empresa se ha focalizado en el desarrollo y mejora de este espacio colaborativo, mejorando el diseño y facilitando el uso de la plataforma. A finales de este mismo año, también se crea la marca GEOVIA, dedicada a la modelización del planeta, convirtiendo esta tecnología en un nuevo sector industrial, el de los recursos naturales. Esto es posible gracias a la adquisición de Gemcom Software International Inc. (Gemcom), especializado en el sector minero. La última mejora en cuanto a prestaciones para 3DExperience se hizo en 2013, con la adquisición de Apriso, empresa líder en soluciones de Software para fabricación; con eta adquisición se incorpora a la plataforma en la gestión de las operaciones de fabricación, introduciendo el software de la marca DELMIA. 2.2 CATIA, DELMIA, SIMULIA y ENOVIA 3DExperience se divide en cuatro grandes módulos a los que se puede acceder desde su herramienta principal: la brújula. El primero de ellos son las herramientas sociales y de colaboración, el segundo, las herramientas de 3D Modeling; en el tercero se encuentran las herramientas de simulación y, en el cuarto, las de Information Intelligence. Dentro de las herramientas sociales y de colaboración pueden administrarse: • La planificación de productos y administración de programas. • Administración de configuraciones. • Administración de diseño global. • Ingeniería global y administración de fabricación. • Administración estratégica de relaciones con los proveedores. • Administración de cumplimiento y de calidad. • Clasificación de IP y administración de seguridad. • Administración estratégica de relaciones con los clientes. Además, dentro de la plataforma pueden encontrarse planificadores de producto, diseñadores y directores de programa, planificadores de fabricación, agentes de compras, proveedores y directores de cumplimiento con los que cualquier usuario de la plataforma puede ponerse en contacto con el fin de desarrollar sus proyectos. Dentro de las aplicaciones de Modelado 3D o “3D Modeling” se pueden encontrar las aplicaciones CATIA, donde se pueden realizar los diseños 3D, la ingeniería y el modelado de sistemas y arquitectura. Dentro de este paquete también se pueden diseñar los sistemas eléctricos y electrónicos, además de capturar y reutilizar los diseños ya realizados. En cuanto a las aplicaciones de simulación, pueden encontrarse herramientas que permiten reducir los prototipos físicos, incrementar la confianza en el desempeño del producto y así, acelerar las decisiones de 5 5 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone diseño y mejorar el conocimiento acerca del comportamiento de un sistema en el mundo real a través de un entorno virtual. Dentro de este módulo encontramos las aplicaciones relacionadas con las marcas DELMIA y SIMULIA. Las aplicaciones DELMIA ofrecen un espectro de soluciones con las que simular procesos de fabricación, con las que puede optimizarse el diseño de la planta y de sus actividades de mecanizado, la investigación de problemas relacionados con factores humanos, y la planificación de procesos y recursos. Las aplicaciones SIMULIA proporcionan un espectro de soluciones que permiten simular el comportamiento de sus diseños en un entorno de modelado de multifísica. Dentro de estas soluciones podemos encontrar en análisis de elementos finitos, que incluyen la simulación de problemas estructurales, térmicos y de dinámica de fluidos. Las aplicaciones de inteligencia de la información, que incluyen las de las marcas EXALEAD y NETVIVES, permiten a cualquier empleado de la compañía recopilar, conectar, descubrir, consolidar y entender de forma global la información de la plataforma 3DExperience, así como de cualquier otro sistema de la web. Por último, se tienen las aplicaciones sociales y colaborativas, entre las que se encuentran las aplicaciones que componen la Marca ENOVIA. Mediante estas aplicaciones puede gestionarse la lista de materiales, la configuración y las modificaciones, la gestión del diseño, la clasificación y protección de la propiedad intelectual, planificación de productos y gestión de programas, gestionar la calidad y el cumplimiento, capturar y gestionar los requisitos de los clientes y los suministros de los proveedores. 2.3 Planificación del proceso de montaje con DELMIA Las aplicaciones de DELMIA permiten al usuario gestionar el Ciclo de Vida de la Fabricación (MLM), permitiendo a los planificadores de procesos experimentar virtualmente todos los aspectos de la producción de planta, desde el impacto del diseño hasta la respuesta a la demanda global, permitiendo que el fabricante oriente y modifique los procesos para responder do forma rápida a la competencia y sacar partido a las oportunidades que ofrece el mercado. A la hora de planificar cualquier proceso de montaje, deben seguirse los siguientes pasos: 1. Creación de la lista de materiales de fabricación o MBOM. 2. Definición de la secuencia de montaje. 3. Asignación de recursos y definición del layout. 4. Análisis y evaluación del plan del proceso. 5. Generación de documentación: Instrucciones de Trabajo. DELMIA provee de aplicaciones específicas para el desarrollo de cada uno de los pasos necesarios para planificar completamente un proceso de fabricación. La descripción de cada uno de estos pasos y su asociación con la correspondiente aplicación de DELMIA, se desarrollará en las próximas líneas. Introducción a 3DExperience DELMIA 12 12 Figura 10. Simulación mediante DELMIA Assembly Evaluation. 2.4.5 DELMIA Plant Layout Design Plant Layout Design se trata de una aplicación que se encuentra disponible en el rol “3DEXPERIENCE Essentials Client”. Su finalidad principal es la de establecer un diseño estático de una planta, equipada con geometrías de recursos como maquinaria, productos o empleados. Esta aplicación, además, contiene características que permiten transferir los detalles de un proyecto en 2D y una representación en 3D. Esta transferencia puede ir en ambos sentidos, ya que la aplicación dispone de medios para colocar geometrías en 3D y sacarlas de su huella subyacente en 2D; del mismo modo, puede obtener la huella base de las geometrías en 3D para transformarlas en elementos 2D. Como el objetivo de esta aplicación es la creación de una representación visual de una fábrica, el usuario no crea las geometrías utilizando esta aplicación, pero puede posicionarlas en la planta, alineándolas conforme a proyecto, creando nuevas disposiciones o creando patrones de la misma geometría. También es posible fijar unas geometrías a otras, como una herramienta a una máquina o una cinta transportadora a un contenedor. Esto se realiza asignando Ports como puntos fijos en las geometrías de los recursos. Existen distintas clases de Ports según el propósito de los mismos, como Connector Ports, Base Ports, etc. Con el propósito de organizar los recursos en la planta, estos pueden asignarse a distintas categorías, como células de fabricación, robots, trabajadores, etc. Estas categorías tienen su origen en los distintos tratos que se les pueden dar a los recursos, como la lógica interna, es decir, si existe o no en el recurso, si puede programarse, qué clase de recursos son agregados mediante el recurso o qué enlaces de referencia existen para el recurso. 13 13 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 11. Posicionamiento de recursos en la planta mediante DELMIA Plant Layout Design. 2.4.6 DELMIA Manufacturing Equipment Allocation Manufacturing Equipment Allocation se trata de una aplicación que se encuentra disponible en el rol “3DEXPERIENCE Essentials Client”. La finalidad de esta aplicación es la de proveer de herramientas para equilibrar las operaciones asociadas a los distintos recursos, comprobar la utilización de los recursos y sistemas, definir operaciones y repartir operaciones entre distintos recursos. Figura 12. Comprobación de línea de ensamblaje mediante DELMIA Manufacturing Equipment Allocation. 2.4.7 DELMIA Work Instructions Work Instructions se trata de una aplicación que se encuentra disponible en el rol “Manufacturing and Production”. Esta aplicación permite a los planificadores añadir instrucciones de trabajo a las operaciones y especificar la información que debe proveerse y recolectarse con la utilización de los sistemas de ejecución para la fabricación. Introducción a 3DExperience DELMIA 14 14 Las instrucciones de trabajo pueden ser añadidas a las operaciones que se han definido en cualquiera de las aplicaciones de Ingeniería de Fabricación. Work Instructions permite a los planificadores crear instrucciones de trabajo en distintos formatos de archivo (PDF, Microsoft Office documents, etc.), que estén asociadas con operaciones basadas en tiempo como carga o apriete, que aparezcan en una pantalla MES, de manera que sean interactivas; también pueden ser previsualizadas en formatos XSLT, con el fin de comprobar su apariencia. Por último, las instrucciones de trabajo pueden ser almacenadas en catálogos. Los documentos catalogados pueden insertarse en otros procesos y ser modificados. Figura 13. Ejemplo de Instrucción de Trabajo hecha con DELMIA Work Instructions. 15 15 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone 2.5 Aplicaciones adicionales de DELMIA 3DExperience DELMIA ofrece aplicaciones adicionales para el Ingeniero Industrial y el Ingeniero de Fabricación. Estas aplicaciones se han excluido debido a que no contienen características relevantes para el presente proyecto. Las aplicaciones adicionales son: • Simulation Experience. • Fastened Item Definition. • Fastener Planning. • Tool Analysis. • Time-Motion. • Assembly Path Optimization. • Heavy Industry Manufacturing. • Heavy Industry Process Planning. • Heavy Industry Structure Fabrication. • Assembly Definition. • Assembly Experience. • Planning Review. 16 17 3 PROCESO DE MONTAJE DEL SOPORTE PARA SMARTPHONE 3.1 Descripción del soporte En este documento se va a realizar un estudio del proceso de ensamblaje de un soporte para Smartphone que permitirá a los usuarios colocarlo en la bicicleta o en el coche, de tal manera que se facilite el uso y visualización del dispositivo a la vez que éste se encuentre posicionado de forma segura. El punto de partida para este estudio será el del soporte ya diseñado y preparado para su impresión en impresoras 3D. El diseño lo realizó, mediante el software de Dassault Systèmes CATIA, Manuel García, para su Trabajo Fin de Grado con el que concluía sus estudios de Grado en Ingeniería Aeroespacial. El diseño del soporte quedaría, por tanto, como sigue: Figura 14. Soporte de Bicicleta, vista superior. Figura 15. Soporte de Bicicleta, vista inferior. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 18 18 Figura 16. Soporte para coche, vista superior. Figura 17. Soporte para coche, vista inferior. Como se puede observar en la Figura 14, Figura 15, Figura 16 y Figura 17, el diseño del soporte permite el ajuste de la posición del dispositivo, de forma que su visualización se ajuste a las necesidades del usuario. Esta capacidad de adaptación se consigue mediante el uso de una Semibola que, actuando como una rótula, permite el giro de la sujeción de la carcasa. A su vez, el diseño de las barras que sujetan la carcasa al soporte del coche, permiten el desplazamiento vertical del dispositivo. Por último, el soporte se adapta a distintos tamaños de Smartphone. Esto se consigue mediante el desplazamiento de unas guías dentadas que, en sus extremos finales poseen las sujeciones del dispositivo. En primer lugar, se va a realizar un estudio básico sobre el proceso de ensamblaje del soporte. Para ello, se analizarán las piezas que componen cada uno de los soportes, con el fin de conocer su localización y su proceso básico de ensamblaje. Este análisis se realizará mediante las aplicaciones de DELMIA Manufacturing Item Definition, Process Planning y Assembly Evaluation. 3.2 Análisis de componentes Para empezar, se realizará un explosionado de cada uno de los soportes y se identificará la localización y las uniones de cada una de las piezas utilizando el módulo de Assembly Evaluation. Esta herramienta es muy útil a la hora de hacer este tipo de estudios, ya que permite controlar el grado de explosionado de los productos, decidir entre distintos tipos de explosionado e, incluso generar una secuencia de ensamblaje: 19 19 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 18. Ventana de opciones de la herramienta de explosionado de Assembly Evaluation. A continuación, se van a mostrar algunos ejemplos de los explosionados realizados con esta herramienta: Figura 19. Explosionado 3D, al primer nivel de profundidad. Figura 20. Explosionado 3D, a todos los niveles de profundidad. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 20 20 Figura 21. Explosionado 3D, a todos los niveles con secuencia de ensamblaje. Para realizar el estudio del proceso de ensamblaje del producto, se va a utilizar el tipo de explosionado de la Figura 21, ya que es el que mejor permite hacerse una idea de la posición de cada una de las piezas en el conjunto. Figura 22. Carcasas superior e inferior. En la Figura 22, se pueden observar las dos primeras piezas que compondrán el soporte, las Carcasas superior e inferior, que son las piezas sobre las que se apoyará el Smartphone y que incluirán el mecanismo que permitirá variar el tamaño del dispositivo a soportar. La carcasa superior sería la superior derecha y se colocaría sobre la carcasa inferior de forma que todos sus bordes coincidieran perfectamente. Figura 23. Guías dentadas. 21 21 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone En la Figura 23 se muestran las guías dentadas. Estas guías son las encargadas de sujetar el Smartphone mediante los “ganchos” de los que dispone en las esquinas. Estas guías tienen la capacidad de moverse utilizando sus dientes con el fin de regular el tamaño del dispositivo que puede colocarse sobre la carcasa. La posición de estas guías es sobre la carcasa inferior, en las ranuras habilitadas para ello. Existen dos tipos de guías, en adelante Guías_1 y Guías_2, entre las que varía ligeramente el ángulo de desplazamiento. Figura 24. Rueda dentada. En la Figura 24 queda representada la Rueda Dentada, este dispositivo será sobre el que apoyen los dientes de las guías para desplazarse y aumentar la amplitud entre las mismas. Va situada sobre la carcasa inferior y su parte superior, el círculo con el grabado en forma de M encaja con el hueco circular del que dispone la carcasa superior en el centro. A esta pieza se le debe ensamblar un tornillo. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 28 28 Figura 32. Explosionado de Soporte para coche. En este caso, las piezas que conforman la carcasa y la sujeción a la bici son las mismas, tal y como se puede observar en la Figura 32, por lo que se procederá al análisis de las piezas extra que son necesarias para conformar el soporte del coche. Figura 33. Explosionado de Soporte para coche. 29 29 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone La primera de estas piezas es el denominado Adaptador (Figura 33), se sitúa insertado en el hueco central de la Sujeción bici y sirve como soporte para la infraestructura que permitirá que el soporte pueda colocarse en el coche. Esta pieza se ancla a la Sujeción de la bici en su parte inferior, mediante Fijar_2 y el tornillo. Figura 34. Barra_1 y Barra_2. En la Figura 34 se observan las Barras 1 y 2, estas barras van ancladas en su parte superior al adaptador. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 30 30 Figura 35. Sujeción coche. En la Figura 35, se encuentra la pieza encargada de sujetarse directamente al coche, se une a las barras en su parte inferior, a través del hueco circular que tiene a la derecha. Figura 36. Fijar_1 y Tornillo. Por último, en la Figura 36, se encuentra Fijar_1. Este elemento, junto con un tornillo se encargará de fijar el Adaptador y la Sujeción coche a las barras. Este elemento se encuentra, por tanto, duplicado y se sitúa en los huecos superior e inferior de las barras. 31 31 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Por tanto, la relación de piezas que conforma el soporte para el coche quedaría como sigue: Nº de piezas Denominación 1 Carcasa Superior 1 Carcasa Inferior 1 Rueda Dentada 1 Semibola 2 Guía_1 2 Guía_2 1 Fijar_4 1 Fijar_5 1 Fijar_3 1 Sujeción Bici 1 Fijar_2 3 Pincho 1 Barra_1 1 Barra_2 1 Adaptador 1 Sujeción Coche 5 Tornillo 3 Tuerca 3.3 Planificación del proceso de montaje Para este análisis se utilizarán las aplicaciones de DELMIA Manufacturing Item Definition, Process Planning y Assembly Evaluation. En primer lugar, se realizará una propuesta de ensamblaje para el soporte de bicicleta y una propuesta de ensamblaje para el soporte del coche utilizando las dos primeras aplicaciones mencionadas. A continuación, se utilizará Assembly Evaluation para comprobar si la propuesta es válida o si, por el contrario, es necesario variar alguno de los pasos seguidos en el montaje. Para esta primera aproximación al montaje de los soportes no se tendrán en cuenta los tiempos de fabricación y de montaje, simplemente se analizará el proceso que será necesario llevar a cabo para ensamblar las piezas de forma válida respecto al diseño. Este análisis dará como resultado el proceso de ensamblaje final para cada uno de los soportes, el cual se utilizará más adelante para diseñar el proceso de fabricación completamente. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 32 32 El primer paso será crear un MBOM (Manufacturing Bill of Materials o lista de materiales), es decir, la estructura compuesta por la lista de materiales, ensamblajes, componentes, subcomponentes, partes y la cantidad necesaria de cada uno que son necesarias para fabricar el producto final. El siguiente paso será planificar el proceso de montaje, en el que aparecerán todas las operaciones necesarias para ensamblar completamente cada uno de los soportes. Por último, se analizará cada uno de estos procesos, con el fin de verificar que no existen incongruencias entre las operaciones de ensamblaje y el diseño. Si tras este proceso de verificación se detectara alguna incompatibilidad entre el proceso de ensamblaje y el diseño del producto final, se volverá al primer paso, donde se realizarán las modificaciones pertinentes. Es necesario tener en cuenta que existen piezas que deben ser ensambladas con tornillos y con tuercas antes de implementarlas en el soporte. Estas piezas son: • Rueda dentada, • Semibola, • Fijar_2, • Fijar_5, • Fijar_3 y • Sujeción Bici. 3.3.1 Soporte para bicicleta En primer lugar, se procederá al análisis del proceso de ensamblaje del Soporte para bicicleta. El caso propuesto para crear el MBOM consta de los siguientes pasos: 1. Ensamblar Rueda dentada con Tornillo. 2. Colocar Rueda dentada sobre la Carcasa Inferior. 3. Ensamblar Semibola con Tornillo. 4. Colocar Semibola sobre la Carcasa Inferior. 5. Colocar Guías sobre la Carcasa Inferior. 6. Colocar Carcasa Superior sobre Carcasa Inferior. 7. Fijar Carcasa Superior y Carcasa Inferior mediante Pinchos. 8. Colocar Fijar_4 sobre la superficie inferior de la Carcasa Inferior, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada. 9. Ensamblar Fijar_5 con Tuerca. 10. Colocar Fijar_5 sobre Fijar_4, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada y apretar. 11. Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca. 33 33 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone 12. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. 13. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. 14. Ensamblar Fijar_3 con Tuerca. 15. Insertar Fijar_3 en hueco de Sujeción Bici. 16. Insertar Sujeción Bici en el tornillo de la Semibola y apretar con Fijar_3. Una vez se tiene clara la estructura de montaje, se va a proceder a implementar esta estructura en Manufacturing Item Definition y así crear el MBOM del soporte. Para ello, en primer lugar se asignará el diseño, en formato Product, al MBOM mediante un “Scope link”: Figura 37. Enlazar MBOM con Product mediante Scope link. Una vez que se han asociado el MBOM y el producto, aparecerá una representación en 3D del mismo sobre el azulejo. Esta representación mostrará un color semitransparente. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 34 34 Figura 38. Product enlazado con MBOM. Este color semitransparente irá pasando a sólido conforme se vayan asignando todas las partes del producto al MBOM. Figura 39. Carcasa Superior asignada. A continuación, por tanto, se estructurará el MBOM completo para el Soporte de la bicicleta. Por ser un análisis previo al diseño del proceso de fabricación, se utilizarán exclusivamente “Manufacturing Assemblies” y “Provided Parts”, es decir, no se tendrá en cuenta si las piezas son fabricadas o si ya vienen manufacturadas o las necesidades que puedan estar relacionadas con el proceso de fabricación posterior. 35 35 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Para asignar las piezas a un Manufactured Item, se utilizará la herramienta “Assembly Assignment Assistant”, en la que se muestra los provided Parts que quedan por asignar, por lo que facilita el proceso de creación del MBOM y evita que se olvide asignar alguna de las piezas. Figura 40. Assembly Assignment Assistant. Tras asignar todas las partes a los Manufactured Items, se obtiene un MBOM como el de la Figura 41: Figura 41. MBOM básico para Soporte de bicicleta. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 36 36 En él pueden observarse todas las operaciones de montaje descritas con anterioridad: Figura 42. Ensamblar de la Rueda dentada con Tornillo. Figura 43. Colocar Rueda dentada sobre la Carcasa Inferior. Figura 44. Ensamblar Semibola con Tornillo. Figura 45. Colocar Semibola sobre la Carcasa Inferior. 37 37 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 46. Colocar Guías sobre la Carcasa Inferior. Figura 47. Colocar Carcasa Superior sobre Carcasa Inferior. Figura 48. Fijar Carcasa Superior y Carcasa Inferior mediante Pinchos. Figura 49. Colocar Fijar_4 sobre la superficie inferior de la Carcasa Inferior, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 44 44 Figura 64. System Assignment Assistant en Process Planning. Por tanto, para asignar estas operaciones se tendrá que utilizar el sistema “Drag and Drop”, es decir, arrastrar y soltar las operaciones desde el árbol directamente a la operación, o utilizar la herramienta “Assignment Assistant”, que es parecida a System Assignment Assistant pero menos intuitiva. Figura 65. Assignment Manager en Process Planning. A pesar de ser menos intuitiva, esta herramienta también es de utilidad, ya que permite filtrar los Manufactured Items de tal manera que solamente te muestre aquellos que aún se encuentran sin asignar. También puedes elegir que muestre los que ya están asignados o todos los Manufactured Items que conforman el MBOM. En esta herramienta, los Manufactured Items aparecen ordenados por orden alfabético, no por el orden de preferencia establecido en el MBOM. 45 45 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone El Process Planning para este análisis del montaje del Soporte para la Bicicleta queda como sigue: Figura 66. Process Planning para análisis del montaje del Soporte para Bicicleta. Como se puede observar en la Figura 66, conforme se van asignando Manufactured Items a las operaciones, el programa genera de forma automática el flujo entre las operaciones, este flujo es generado en base al orden de precedencias que se ha programado en el MBOM. Esta opción es muy útil, ya que evita el tener que ir asignando un flujo a cada una de las operaciones, no obstante, es posible modificarlo si el proceso de fabricación así lo requisiera: Figura 67. No se ha creado un flujo entre Fijar_2 y Tornillo de forma automática. Figura 68. Creación manual de Flujo entre Fijar_2 y Tornillo. Por otro lado, la aplicación importa el orden de precedencia del MBOM en forma de restricciones al Process Planning, por lo que si se estableciese un flujo inconsistente con estas restricciones, la aplicación impediría que se realizara esta acción. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 46 46 Figura 69. Resultado de creación de flujo manual entre operación de ensamblaje y operación previa de carga de pieza. Estas son, por tanto, las operaciones necesarias para el montaje del soporte: Figura 70. Ensamblar Rueda dentada con Tornillo. Figura 71. Colocar Rueda dentada sobre la Carcasa Inferior. 47 47 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 72. Ensamblar Semibola con Tornillo. Figura 73. Colocar Semibola sobre la Carcasa Inferior. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 48 48 Figura 74. Colocar Guías sobre la Carcasa Inferior. Figura 75. Colocar Carcasa Superior sobre Carcasa Inferior. 49 49 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 76. Fijar Carcasa Superior y Carcasa Inferior mediante Pinchos. Figura 77. Colocar Fijar_4 sobre la superficie inferior de la Carcasa Inferior, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 50 50 Figura 78. Ensamblar Fijar_5 con tuerca. Figura 79. Colocar Fijar_5 sobre Fijar_4, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada y apretar. Figura 80. Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca. Figura 81. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. Figura 82. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. Figura 83. Ensamblar Fijar_3 con Tuerca. 51 51 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 84. Insertar Fijar_3 en hueco de Sujeción Bici. Figura 85. Insertar Sujeción Bici en el tornillo de la Semibola y apretar con Fijar_3. Una vez creado el Process Planning para el Soporte de bicicleta, se va a comprobar que todos los Manufactured Items han sido asignados y que todas las operaciones se han completado de forma correcta mediante la herramienta B.I. Essentials: Figura 86. Manufactured Items Assignment Status en Process Planning. Figura 87. Operations Placement Status. Como se puede observar en la Figura 86, todos los Manufactured Items se encuentran correctamente Asignados a excepción del llamado “Conjunto Bici” pero, como es el que contiene el Scope con el Process Planning, no es necesario asignarlo. Por último, en la Figura 87, se puede observar como todas las operaciones se encuentran completamente asignadas, por lo que el Process Planning se encuentra correctamente ejecutado. A continuación, se va a realizar la comprobación del montaje mediante la aplicación Assembly Evaluation, con esta aplicación se va a proceder a realizar “Tracks” o simulaciones de las operaciones de montaje, lo que permitirá evaluar si existe alguna incompatibilidad entre el proceso de montaje propuesto y el diseño del Soporte. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 52 52 Para crear las distintas simulaciones, se seleccionará cada una de las operaciones realizadas en el Process Planning y se simularán los movimientos que son necesarios para el ensamblaje del producto. Estos movimientos pueden realizarse con ayuda de una herramienta llamada “Robot” o mediante el “Editor” de Tracks. Figura 88. Movimientos realizados con ayuda del “Robot”. Figura 89. Movimientos realizados con la herramienta Editor de Tracks. Una vez se han realizado los movimientos necesarios mediante una de estas dos herramientas, se procede a grabar el movimiento, con lo que la línea que describe el movimiento cambia su color de verde a Azul y pasa de ser una línea a un vector. Es importante asegurarse de que el sentido que se le ha asignado al vector es el deseado para el movimiento que se pretende generar, en caso de que el programa no haya asignado el sentido correctamente, simplemente haciendo Click sobre la flecha que determina el sentido del movimiento, se invierte el sentido. Por último, es posible crear un único movimiento o una secuencia de movimientos, simplemente seleccionando grabar cada vez que se finalice uno de los movimientos de la secuencia. Cuando se haya obtenido el movimiento o la secuencia deseados, se selecciona Validar (El recuadro verde con el “Tic” que se observa a la derecha del comando grabar en la Figura 90) Figura 90. Grabar un movimiento. Figura 91. Grabar una secuencia de movimientos. 53 53 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone También es posible editar un Track que ya estaba validado seleccionando el Track en cuestión con el botón derecho, yendo a las opciones del Track y seleccionando “Definition”. Figura 92. Edición de Tracks validados. A la vez que se van realizando los Tracks, se puede elegir entre distintas opciones de visualización, esta herramienta permite que se visualice con distintos colores las piezas para las que se han realizado Tracks, visualizar la posición en la que quedará una pieza al finalizar el Track, visualizar sólo la pieza para la que se está realizando el Track o visualizar también las piezas para las cuales ya se ha realizado un Track, centrar la vista, destacar en el árbol la operación para la que se está realizando el Track, etc. además de diferentes opciones para asignar colores y transparencias. Figura 93. Product BuidUp Options. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 60 60 Figura 109. Colocar Fijar_4 sobre la superficie inferior de la Carcasa Inferior, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada. Figura 110. Ensamblar Fijar_5 con Tuerca. Figura 111. Colocar Fijar_5 sobre Fijar_4, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada y apretar Figura 112. Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca. 61 61 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 113. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. Figura 114. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. Figura 115. Ensamblar Fijar_3 con Tuerca. Figura 116. Insertar Fijar_3 en hueco de Sujeción Bici. Figura 117. Insertar Sujeción Bici en el tornillo de la Semibola y apretar con Fijar_3. Como se puede observar en la simulación del montaje, éste ya se encuentra totalmente definido y no existen choques ni incompatibilidades entre las operaciones de ensamblaje de las piezas. Por último, antes de guardar los cambios en la aplicación, es necesario restaurar al diseño original, sino se hace se pierden los links a los Manufactured Items en la aplicación de Process Planning y en la de Manufactured Item Definition. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 62 62 3.3.2 Soporte para coche A continuación, se va a proceder a realizar el análisis para el montaje del Soporte para el Coche. Como se trata de un añadido al Soporte para Bici, se reutilizará el MBOM y las operaciones de montaje que ya se han verificado para el Soporte de la bicicleta. 3DExperience permite reutilizar el trabajo ya ejecutado en otros archivos de dos formas: mediante la creación de un catálogo, en el que se pueden incluir distintos capítulos como pueden ser el MBOM y el Process Planning; o directamente copiando y pegando los Manufactured Items o los Sistemas/ Operaciones directamente del árbol de uno de los archivos al árbol del otro archivo. Si la reutilización del trabajo se realiza mediante un catálogo, los Manufactured Items y los Sistemas/ Operaciones aparecen contienen también los links al Product o MBOM al que estaban asociados previamente. Sin embargo, si la recuperación se realiza mediante el copiado y pegado de un árbol a otro, aparecerán los Manufactured Items y los Sistemas/ Operaciones con las mismas propiedades que tenían anteriormente, pero será necesario volver a realizar las asociaciones con los distintos elementos. No obstante, como en este caso el Scope va a estar asociado con un archivo tipo Product distinto, la utilización de Catálogos no ofrece ninguna ventaja añadida, por lo que se copiaran y pegarán los componentes del MBOM y del Process Planning directamente de un árbol a otro y se asociaran los elementos pertinentes, con lo que el MBOM de partida quedará como se muestra en la Figura 118. Figura 118. MBOM de partida para el Soporte del Coche. A este MBOM se le van a añadir los Manufactured Items necesarios para configurar el Soporte para Coche. Las piezas extra que conforman este soporte se montarán por separado y, una vez montadas, se unirán al resto del soporte, en proceso de montaje anterior requerirá pequeñas variaciones en la zona en la que el Soporte para el Coche se une al Soporte para Bicicleta. Para efectuar estos cambios en el MBOM, se arrastrarán directamente los Manufactured Items necesarios hasta su nueva posición. Las operaciones de ensamblaje para este soporte quedarán, por tanto, como sigue: 1. Ensamblar Semibola con Tornillo. 2. Colocar Semibola sobre Carcasa Inferior. 3. Colocar Guías sobre la Carcasa Inferior. 4. Ensamblar Rueda Dentada con Tornillo. 5. Colocar Rueda Dentada sobre Carcasa Inferior. 63 63 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone 6. Colocar Carcasa Superior sobre Carcasa Inferior. 7. Fijar Carcasa Superior y Carcasa Inferior mediante Pinchos. 8. Colocar Fijar_4 sobre la superficie inferior de la Carcasa Inferior, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada. 9. Ensamblar Fijar_5 con Tuerca. 10. Colocar Fijar_5 sobre Fijar_4, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada y apretar. 11. Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca. 12. Ensamblar Fijar_3 con Tuerca. 13. Insertar Fijar_3 en hueco de Sujeción Bici. 14. Insertar Sujeción Bici en el tornillo de la Semibola y apretar con Fijar_3. 15. Insertar Adaptador en hueco central de Sujeción Bici. 16. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. 17. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. 18. Colocar Sujeción Coche en hueco inferior de Barra_2. 19. Insertar tornillo en hueco de Barra_2 y Sujeción Coche. 20. Insertar Barra_1 en Tornillo a través de su hueco inferior. 21. Insertar Fijar_1 en tornillo y apretar. 22. Insertar parte superior de Barras 1 y 2 en Adaptador. 23. Insertar Tornillo en hueco de Barras y Adaptador. 24. Insertar Fijar_1 en Tornillo y apretar. Tras asignar todas las partes a los Manufactured Items, se obtiene un MBOM como el de la Figura 119: Figura 119. MBOM básico para Soporte de coche. En él pueden observarse todas las operaciones de montaje descritas con anterioridad. En esta ocasión, con el fin de evitar redundancias, se mostrarán las operaciones de ensamblaje que varían respecto al caso anterior, es decir, a partir de la operación 11: Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca Proceso de montaje del soporte para Smartphone 64 64 Figura 120. Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca. Figura 121. Ensamblar Fijar_3 con Tuerca. Figura 122. Insertar Fijar_3 en hueco de Sujeción Bici. Figura 123. Insertar Sujeción Bici en el tornillo de la Semibola y apretar con Fijar_3. Figura 124. Insertar Adaptador en hueco central de Sujeción Bici. Figura 125. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. 65 65 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 126. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. Figura 127. Colocar Sujeción Coche en hueco inferior de Barra_2. Figura 128. Insertar tornillo en hueco de Barra_2 y Sujeción Coche. Figura 129. Insertar Barra_1 en Tornillo a través de su hueco inferior. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 66 66 Figura 130. Insertar Fijar_1 en tornillo y apretar. Figura 131. Insertar parte superior de Barras 1 y 2 en Adaptador. Figura 132. Insertar Tornillo en hueco de Barras y Adaptador. Figura 133. Insertar Fijar_1 en Tornillo y apretar. 67 67 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Para finalizar con el MBOM, se procederá a realizar las verificaciones del mismo en cuanto a asignación del Product y estado de los Manufactured Items. En primer lugar se utilizará la herramienta “Product Assignment Status” para verificar que todas las piezas del Product se encuentran correctamente asignadas: Figura 134. Product Assignment Status. Como se puede observar en la Figura 134, todos los elementos se encuentran correctamente asignados, según el código de colores que provee la herramienta, a excepción de comprobar distancias, como ocurría en el caso anterior. Para finalizar el MBOM, se va a proceder a analizar el estado de asignaciones en el MBOM, mediante la herramienta “Manufactured Item Completion Status”: Figura 135. Manufactured Item Completion Status. Como se puede comprobar mediante la paleta de colores, todos los Manufactured Items se han completado, a excepción del que corresponde al origen del MBOM, como este es el que tiene el Scope Asociado, no es necesario asignarle ninguna pieza. Una vez que el MBOM para el Soporte del coche se ha completado y verificado, ha llegado el momento de usar la aplicación Process Planning, en la que se crearan las operaciones de montaje. Proceso de montaje del soporte para Smartphone 68 68 Para la realización de este Process Planning, se va a proceder también a copiar las operaciones de un árbol a otro. Como se puede observar en la Figura 124 y, al contrario de lo que ocurría en el caso del MBOM, al copiar las operaciones de un árbol a otro no se mantiene la distribución, ni las relaciones de precedencia de las mismas, por lo que solo se copia el tipo de operación, sus propiedades y los Tracks realizados mediante la aplicación Assembly Evaluation. Las relaciones entre operaciones y con el MBOM es una característica que, sin duda, Dassault debe mejorar en próximas versiones del programa. Figura 136. Estado del Process Planning tras el copiado de operaciones. Tras copiar las operaciones, se va a proceder a la creación del Process Planning para este análisis del montaje del Soporte para el coche, que queda como sigue: Figura 137. Process Planning para análisis del montaje del Soporte para Coche. En este caso, como en el anterior, se mostrarán sólo aquellas operaciones que varían respecto al Soporte para bicicleta. Estas son, por tanto, las operaciones necesarias para el montaje: Figura 138. Insertar Adaptador en hueco central de Sujeción Bici. Figura 139. Ensamblar Fijar_2 con Tornillo. 69 69 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 140. Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar. Figura 141. Colocar Sujeción Coche en hueco inferior de Barra_2. Figura 142. Insertar tornillo en hueco de Barra_2 y Sujeción Coche. Figura 143. Insertar Barra_1 en Tornillo a través de su hueco inferior. Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 76 76 Así pues, el diagrama del proceso de fabricación quedará como sigue: Figura 160. Diagrama del proceso de fabricación para los soportes. En Process Planning, los sistemas se utilizan para representar los distintos puestos de trabajo, así como para diferenciar bloques de operaciones. Por tanto, el diagrama representado en la Figura 160 será el que se represente en la aplicación de Process Planning para cada uno de los soportes, representándose cada bloque como un sistema que contendrá las operaciones relacionadas con el mismo. Dentro del sistema de Impresión de piezas, podrán encontrarse también tantos sistemas como impresoras sean necesarias. 77 77 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone 4.2 Tiempos de cada operación de fabricación y montaje Los tiempos de fabricación y de montaje también vienen dados, siendo para el Soporte de la bicicleta los que siguen: Tabla 1. Tiempos de Fabricación de piezas para Soporte de Bicicleta. Denominación Nº de piezas Tiempo de fabricación por unidad Carcasa Superior 1 1 h 59 min Carcasa Inferior 1 2 h 39 min Rueda Dentada 1 21 min Semibola 1 15 min Guía_1 2 42 min Guía_2 2 40 min Fijar_4 1 5 min Fijar_5 1 17 min Fijar_3 1 8 min Sujeción Bici 1 1 h 23 min Fijar_2 1 10 min Pincho 3 6 min Tornillo 3 - Tuerca 3 - El tiempo total de impresión de las piezas necesarias para el Soporte de la bicicleta es de 10 h 19 min. Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 78 78 Los tiempos de montaje para el soporte de bicicleta son los que siguen: Tabla 2. Tiempos de montaje para el Soporte de la Bicicleta Operación de montaje Tiempo Acopio de Material Acopio de material 5 min Retirada de material de soporte Carcasa Inferior 5 min Sujeción Bici 5 min Pinchos 9 min Ensamblaje de piezas Ensamblar Semibola con Tornillo 30 s Ensamblar Rueda Dentada con Tornillo 30 s Ensamblar Fijar_5 con Tuerca 30 s Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca 30 s Ensamblar Fijar_3 con Tuerca 30 s Ensamblar Fijar_2 con Tornillo 30 s Ensamblaje del Soporte Colocar Semibola sobre Carcasa Inferior 2 s Colocar Guías sobre la Carcasa Inferior 60 s Colocar Rueda Dentada sobre Carcasa Inferior 2 s Colocar Carcasa Superior sobre Carcasa Inferior 2 s Fijar Carcasa Superior y Carcasa Inferior mediante Pinchos 5 s Colocar Fijar_4 sobre la superficie inferior de la Carcasa Inferior, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada 2 s Colocar Fijar_5 sobre Fijar_4, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada y apretar 5 s Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar 5 s Insertar Fijar_3 en hueco de Sujeción Bici 2 s Insertar Sujeción Bici en el tornillo de la Semibola y apretar con Fijar_3 5 s 79 79 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone El tiempo total de montaje de las piezas necesario para completar el Soporte de la bicicleta es de 28 min 30 s. Por tanto, el número de soportes que será capaz de montar por jornada será: 8 ℎ 𝑗𝑜𝑟𝑛𝑎𝑑𝑎 ∗3600 𝑠 1 ℎ 28,5 min Soporte ∗60 𝑠 1 𝑚𝑖𝑛 ~ 16𝑆𝑜𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒𝑠 𝐽𝑜𝑟𝑛𝑎𝑑𝑎 [1] Si a esto se le aplica un factor de seguridad de 0,8 por posibles averías o imprevistos, se tiene que el operario podrá fabricar 13 Soportes para Bicicleta al día. Por tanto, para poder fabricar 13 Soportes de Bicicleta al día, el tiempo máximo de fabricación debe ser: 24 ℎ 𝑗𝑜𝑟𝑛𝑎𝑑𝑎 ∗3600 𝑠 1 ℎ 13 Soportes Jornada ~1 ℎ 50 min 𝑆𝑜𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 [2] Por tanto, el número de impresoras necesario será aquel que me permita repartir las piezas a imprimir entre ellas de tal manera que el tiempo de impresión de cada una sea menor que 1 h 50 min. Llegados a este punto, encontramos el inconveniente de que tanto la Carcasa Superior como la Carcasa Inferior necesitan tiempos de impresión mayores que el tiempo máximo de impresión obtenido. Por tanto, estas dos piezas serán el cuello de botella para el proceso de fabricación. Para solucionar este problema se duplicará el número de impresiones de la Carcasa Superior y de la Carcasa Inferior, de este modo, el tiempo equivalente de impresión se reducirá a la mitad. El número de impresoras necesarias y la distribución de las piezas a imprimir quedará como sigue: Tabla 3. Distribución de piezas en Impresora 1 (Soporte Bicicleta). Impresora 1 Denominación Tiempo de impresión Carcasa Superior 60 min Guía_1 42 min Tiempo total 1 h 42 min Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 80 80 Tabla 4. Distribución de piezas en Impresora 2 (Soporte Bicicleta). Impresora 2 Denominación Tiempo de impresión Carcasa Superior 60 min Guía_1 42 min Tiempo total 1 h 42 min Tabla 5. Distribución de piezas en Impresora 3 (Soporte Bicicleta). Impresora 3 Denominación Tiempo de impresión Carcasa Inferior 80 min Pincho 6 min Pincho 6 min Semibola 15 min Tiempo total 1 h 47 min Tabla 6. Distribución de piezas en Impresora 4 (Soporte Bicicleta). Impresora 4 Denominación Tiempo de impresión Carcasa Inferior 80 min Fijar_2 10 min Fijar_5 17 min Tiempo total 1 h 47 min 81 81 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Tabla 7. Distribución de piezas en Impresora 5 (Soporte Bicicleta). Impresora 5 Denominación Tiempo de impresión Sujeción Bici 83 min Pieza Dentada 21 min Tiempo total 1 h 44 min Tabla 8. Distribución de piezas en Impresora 6 (Soporte Bicicleta). Impresora 6 Denominación Tiempo de impresión Guía_2 40 min Guía_2 40 min Fijar_4 5 min Fijar_3 8 min Pincho 6 min Tiempo total 1 h 33 min Harán falta, por tanto, 6 impresoras para que el operario esté ensamblando de forma continua las 8 horas que dura su jornada laboral. Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 82 82 Para el caso de los Soportes para el coche, se tiene que los tiempos de fabricación son los siguientes: Tabla 9. Tiempos de Fabricación de piezas para Soporte de Coche. Denominación Nº de piezas Tiempo de fabricación por unidad Carcasa Superior 1 1 h 59 min Carcasa Inferior 1 2 h 39 min Rueda Dentada 1 21 min Semibola 1 15 min Guía_1 2 42 min Guía_2 2 40 min Fijar_4 1 5 min Fijar_5 1 17 min Fijar_3 1 8 min Sujeción Bici 1 1 h 23 min Fijar_2 1 10 min Pincho 3 6 min Barra_1 1 47 min Barra_2 1 46 min Adaptador 1 1 h 6 min Sujeción Coche 1 1 h 27 min Tornillo 5 - Tuerca 3 - El tiempo total de impresión de las piezas necesarias para el Soporte de la bicicleta es de 14 h 25 min. 83 83 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Los tiempos de montaje para el soporte de bicicleta son los que siguen: Tabla 10. Tiempos de montaje para el Soporte del Coche. Operación de montaje Tiempo Acopio de Material Acopio de material 5 min Retirada de material de soporte Carcasa Inferior 5 min Sujeción Bici 5 min Sujeción Coche 5 min Pinchos 9 min Ensamblaje de piezas Ensamblar Semibola con Tornillo 30 s Ensamblar Rueda Dentada con Tornillo 30 s Ensamblar Fijar_5 con Tuerca 30 s Ensamblar Sujeción Bici con Tuerca 30 s Ensamblar Fijar_3 con Tuerca 30 s Ensamblar Fijar_2 con Tornillo 30 s Ensamblaje del Soporte Colocar Semibola sobre Carcasa Inferior 2 s Colocar Guías sobre la Carcasa Inferior 60 s Colocar Rueda Dentada sobre Carcasa Inferior 2 s Colocar Carcasa Superior sobre Carcasa Inferior 2 s Fijar Carcasa Superior y Carcasa Inferior mediante Pinchos 5 s Colocar Fijar_4 sobre la superficie inferior de la Carcasa Inferior, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada 2 s Colocar Fijar_5 sobre Fijar_4, insertándolo en el tornillo de la Rueda dentada y apretar 5 s Insertar Fijar_3 en hueco de Sujeción Bici 2 s Insertar Sujeción Bici en el tornillo de la Semibola y apretar con Fijar_3 5 s Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 84 84 Insertar Adaptador en hueco central de Sujeción Bici 2 s Colocar Fijar_2 en el hueco inferior de Sujeción Bici y apretar 5 s Colocar Sujeción Coche en hueco inferior de Barra_2 2 s Insertar tornillo en hueco de Barra_2 y Sujeción Coche 2 s Insertar Barra_1 en Tornillo a través de su hueco inferior 2 s Insertar Fijar_1 en tornillo y apretar 5 s Insertar parte superior de Barras 1 y 2 en Adaptador 2 s Insertar Tornillo en hueco de Barras y Adaptador 2 s Insertar Fijar_1 en Tornillo y apretar 5 s El tiempo total de montaje de las piezas necesario para completar el Soporte de la bicicleta es de 33 min 52 s. Por tanto, el número de soportes que será capaz de montar por jornada será: 8 ℎ 𝑗𝑜𝑟𝑛𝑎𝑑𝑎 ∗3600 𝑠 1 ℎ 33,87 min Soporte ∗60 𝑠 1 𝑚𝑖𝑛 ~ 14𝑆𝑜𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒𝑠 𝐽𝑜𝑟𝑛𝑎𝑑𝑎 [3] Si a esto se le aplica un factor de seguridad de 0,8 por posibles averías o imprevistos, se tiene que el operario podrá fabricar 11 Soportes para Bicicleta al día. Por tanto, para poder fabricar 13 Soportes de Bicicleta al día, el tiempo máximo de fabricación debe ser: 24 ℎ 𝑗𝑜𝑟𝑛𝑎𝑑𝑎 ∗3600 𝑠 1 ℎ 13 Soportes Jornada ~2 ℎ 11 min 𝑆𝑜𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 [4] Por tanto, el número de impresoras necesario será aquel que me permita repartir las piezas a imprimir entre ellas de tal manera que el tiempo de impresión de cada una sea menor que 2 h 11 min. En este caso, encontramos el inconveniente de que la Carcasa Inferior necesita un tiempo de impresión mayor que el tiempo máximo de impresión obtenido. Por tanto, esta pieza será el cuello de botella para el proceso de fabricación. Para solucionar este problema se duplicará el número de impresiones de la Carcasa Inferior, de este modo, el tiempo equivalente de impresión se reducirá a la mitad. 85 85 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone El número de impresoras necesarias y la distribución de las piezas a imprimir, quedará como sigue: Tabla 11. Distribución de piezas en Impresora 1 (Soporte Coche). Impresora 1 Denominación Tiempo de impresión Carcasa Superior 119 min Pincho 6 min Pincho 6 min Tiempo total 2 h 11 min Tabla 12. Distribución de piezas en Impresora 2 (Soporte Coche). Impresora 2 Denominación Tiempo de impresión Carcasa Inferior 80 min Guía_1 42 min Tiempo total 2 h 2 min Tabla 13. Distribución de piezas en Impresora 3 (Soporte Coche). Impresora 3 Denominación Tiempo de impresión Carcasa Inferior 80 min Guía_1 42 min Tiempo total 2 h 2 min Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 92 92 Por último, también se consideró asignar los elementos de fijación tales como los pinchos, los tornillos o las tuercas a un Fasten Step. Este Manufactured Item aporta información extra al programa que permitiría que otras aplicaciones, como Physics Results, reconociera estas uniones e hiciera comprobaciones extra frente a cargas o condiciones específicas a las que pueda estar sometido el producto, en este caso por ejemplo, podría ser de utilidad comprobar el comportamiento de las uniones frente a vibraciones o impacto. El problema que se encontró fue que, para poder considerar estos elementos como Fasteners, era necesario definirlos de esta manera desde el diseño. Esto sería otro aspecto muy importante que mejorar por parte de la compañía ya que, en numerosas ocasiones, el diseñador no es la misma persona que el planificador del proceso. Además, si hay que cambiar el diseño para poder definir los Fasteners, se requiere mucho tiempo si se está tratando con procesos de diseños complejos. Por tanto, para el diseño del MBOM, las piezas quedarán repartidas de la siguiente manera: • Manufactured Items, para todas aquellas piezas que van a imprimirse con las impresoras 3D. • Provided Parts, para las tuercas y los tornillos. • Dissasemble Steps, para las operaciones de retirada de material. • Manufacturing Kit, para la operación de acopio de material. • General Assembly, para las operaciones de ensamblaje. Una vez definidos los distintos Manufactured Items que va a contener el MBOM, se va a proceder al diseño del mismo, quedando una estructura como la que se observa en la Figura 168: Figura 168. MBOM para el proceso de fabricación del Soporte de la Bicicleta. Algunas de las piezas aparecen desplazadas en los Dissasemble Steps, esto se debe a una cierta incompatibilidad con la gráfica del ordenador. Para verificar que todos los Manufactured Items se encuentran correctamente asignados, se utiliza la opción de Manufactured Item Completion Status de la herramienta B.I. Essentials: 93 93 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 169. Manufactured Item Completion Status para el proceso de fabricación del Soporte de la Bicicleta. A continuación, se procederá al análisis de los Manufactured Items que conforman el MBOM: Figura 170. Ensamblaje de Semibola y su posterior colocación en la Carcasa Inferior. Figura 171. Fabricación de Guías y colocación en Carcasa Inferior. En la Figura 170, aparecen representados la fabricación de la Semibola y de la Carcasa Inferior, a continuación, la Semibola se ensambla con el Tornillo y a la Carcasa Inferior se le retira el material de soporte. Por último, se instala la Semibola ya ensamblada en la Carcasa Inferior. En la Figura 171, se aprecia la fabricación de las Guías que, posteriormente, se ensamblan en la Carcasa Inferior. Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 94 94 Figura 172. Fabricación, ensamblaje y colocación de la Rueda Dentada. Figura 173. Fabricación y colocación de la Carcasa Superior. En la Figura 172, se representa la fabricación de la Rueda Dentada que, posteriormente, se ensamblará con el Tornillo y se colocará en su posición en la Carcasa Inferior. El proceso de fabricación y colocación de la Carcasa Superior aparece representado en la Figura 173. Figura 174. Fabricación, retirada de material y colocación de los Pinchos. Figura 175. Fabricación, ensamblaje y colocación de Fijar_4 y Fijar_5. En la Figura 174, se observa la fabricación de los Pinchos, a los que más adelante se les retirará el material sobrante y se colocarán de forma que la Carcasa Superior e Inferior queden fijas. Como se ha dicho con anterioridad, el desplazamiento de los Pichos se debe a un error con la tarjeta gráfica. En la Figura 175, aparece la fabricación de Fijar_4 y Fijar_5. A continuación Fijar_4 se colocará sobre la superficie inferior de la carcasa Inferior, insertado en el tornillo de la Rueda Dentada, mientras que Fijar_5 se ensamblará con la tuerca y se insertará en el mismo tornillo, con el fin de que Fijar_4 quede totalmente fijo y la apertura de las guías quede perfectamente ajustada. 95 95 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 176. Fabricación, retirada de material, ensamblaje y colocación de los Sujeción Bici y Fijar_2. Figura 177. Fabricación, ensamblaje y colocación de Fijar_3. En la Figura 176, se observa la fabricación de Sujeción Bici y Fijar_2. A la Sujeción Bici se le someterá a una retirada de material y se procederá a ensamblarlo con la tuerca. Por otro lado, Fijar_2 se ensamblará con un tornillo y, por último, se colocará en el hueco inferior de la Sujeción Bici. En la Figura 177, aparece la fabricación de Fijar_3 que, a continuación, se ensamblará con la Tuerca y se colocará el hueco habilitado para ella de Sujeción Bici. Figura 178. Ensamblaje de Sujeción Bici con el cuerpo de la Carcasa y acopio de material. Por último, en la Figura 178, se tiene el ensamblaje entre el cuerpo de la carcasa y la Sujeción bici, que se fijarán enroscando Fijar_3 a lo largo del tornillo de la Semibola y, por otro lado, el Manufacturing Kit que contiene todas las piezas del Soporte y que se asignará a la operación de Acopio de Material. 4.3.2 Definición del plan del proceso En el Process Planning se representará el Diagrama de fabricación que se elaboró en el Capítulo 4.1, creando un gran sistema para la impresión de piezas y otro gran sistema para el montaje. El sistema de impresión contendrá a su vez un sistema por cada impresora, en este caso, como va a haber 6 impresoras, contendrá 6 sistemas. Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 96 96 El sistema de impresión se representará por un General System que contendrá 6 Transformation Systems. Éstos últimos se han elegido porque, al asignarles un Manufactured Part, permiten dividir la carga de trabajo con otros sistemas a los que están conectados, sin necesidad de crear más Manufactured Items o mayor número de operaciones. La distribución de estos sistemas se muestra en la Figura 179. Figura 179. Distribución de Transformation Systems en el Process Planning del Soporte para Bicicleta. Al asignar los Manufactured Items que definen la fabricación de las piezas y repartirlos entre las diferentes impresoras, tal y como se definió en el Capítulo 4.2, sin duplicar las operaciones de fabricación de las Carcasas Superior e Inferior, es decir, solo se asignarán a una de las impresoras, la distribución quedaría como sigue: Figura 180. Distribución de los Manufactured Items entre las impresoras. Se le ha asignado el tiempo de fabricación a cada una de las operaciones que contienen los sistemas de las impresoras y un tiempo de ciclo al General System de impresión. Este tiempo de ciclo es de 1 h 50 min. Si se comprueba la carga de trabajo para cada una de las impresoras en este punto, se obtiene el gráfico de la Figura 181. 97 97 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 181. Carga de trabajo de las impresoras. Como se puede observar, esta distribución para la impresión de piezas está muy descompensada y las impresoras 1 y 3 tienen un tiempo de impresión muy superior al tiempo máximo de impresión que se había calculado. Y si se analiza el porcentaje de utilización de cada una de las impresoras mediante la herramienta B.I. Essentials, con su opción de Systems Utilization, se obtiene que: Figura 182. Porcentaje de utilización de cada una de las impresoras. La utilización de las impresoras 1 y 3 superan el 100 %, mientras que las impresoras 2 y 4, no llegan al 75 % de su capacidad. Aquí es donde entran en juego las características adicionales que aportan los Transformation Systems y los Manufactured Parts, si en el diagrama de carga de trabajo se hace Click derecho y se habilita el campo Multi-Clycle para las impresoras que superan su capacidad y se establece un flujo entre éstas y las impresoras que se encuentran infrautilizadas, puede compartirse la carga de trabajo entre ambos sistemas. Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 98 98 Figura 183. Habilitar Multi-Cycle en las impresoras. Figura 184. Establecer Flujo entre impresoras de mayor carga a menor carga. Quedando la distribución de la carga de trabajo como sigue: Figura 185. Redistribución del trabajo entre las impresoras. En la Figura 185, se puede observar como se ha derivado parte del trabajo de las Impresoras 1 y 2 a las Impresoras 3 y 4, quedando una carga de trabajo mucho más equilibrada. No obstante, si se observa la redistribución en la Impresora 2, se puede comprobar que la carga de trabajo que ha derivado a la Impresora 4, incluye parte de la fabricación de la Carcasa Inferior pero, también, la fabricación del resto de piezas y, lo que interesaba en este caso era que se distribuyera el tiempo de fabricación de la Carcasa Inferior. Para solucionar esto, simplemente se arrastra la carga de trabajo equivalente a la Carcasa Inferior hasta colocarlo en la parte Superior de la gráfica. También pueden arrastrarse las operaciones de fabricación utilizando este método, de una impresora a otra, si se desease. 99 99 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 186. Modificación a la redistribución automática del trabajo entre las impresoras. Ahora la carga de trabajo entre impresoras está más equilibrada y se cumple el tiempo de ciclo. Esta es una representación del proceso de fabricación que equivaldría a la duplicación de fases, sin necesidad de redundar las operaciones en el Process Planning, ni los Manufactured Items en el MBOM. Figura 187. Modificación a la redistribución automática del trabajo entre las impresoras. Por último, como se observa en la Figura 187, al computar la carga de trabajo entre los sistemas, el software genera un flujo automático entre las distintas operaciones. Esto no debería suceder, porque no existen precedencias entre las operaciones dentro de una impresora ya que la impresión de todas las piezas comienza al mismo tiempo. Existe una opción llamada “Create a Start-Start Link” que permite establecer una restricción con la que las dos operaciones seleccionadas comenzarían al mismo tiempo y aparecerían representadas de esta forma en el Diagrama de Gantt del proceso de fabricación. No obstante, si se establecen este tipo de restricciones y se intenta computar la carga de trabajo, el Software no es capaz de hacerlo. Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 100 100 Figura 188. Error al establecer órdenes de inicio distintos de las precedencias. Tras el análisis del proceso de impresión de las piezas, se va a proceder a analizar el proceso de montaje. El sistema de montaje se representará por un General System que contendrá 2 Transformation Systems y 2 General Systems. La distribución de estos sistemas se muestra en la Figura 189. Figura 189. Distribución de sistemas para el montaje del Soporte de Bicicleta. El sistema que conforma el acopio de material es el situado a la izquierda. En este sistema se asignará el Manufacturing Kit, la característica principal de este Manufactured Item es la de recopilar todas las piezas del soporte, aunque estas ya se hayan asignado a otros Manufactured Items, sin tener que duplicar el Product, ni el MBOM. De esta forma, se simplifica el diseño del proceso de fabricación para cualquier producto. Por tanto, se asignará el Manufacturing Kit y se cargará el tiempo que dura la operación. 101 101 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 190. Sistema de montaje, acopio de material. Para el caso de la retirada de material de material, se ha elegido un Transformation System, y se añadirán tantos Remove Material Operations como operaciones de retirada de material sean necesarias, también se añadirá el tiempo de cada una de las operaciones. Figura 191. Operaciones de retirada de Material. A continuación, se añadirán las operaciones de ensamblaje de las piezas con tornillos y tuercas y se añadirán los tiempos de ensamblaje, quedando como se muestra en la Figura 192. Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 108 108 Figura 206. Insertar Fijar_1 en Tornillo y apretar. Por último, en la Figura 206, aparece la fabricación de Fijar_1, su inserción en el tornillo y su apreté, de forma que el Soporte para el coche quede perfectamente fijado al Soporte de la Bicicleta. 4.4.2 Definición del plan del proceso En el Process Planning se representará el Diagrama de fabricación que se elaboró en el Capítulo 4.1, creando un gran sistema para la impresión de piezas y otro gran sistema para el montaje. El sistema de impresión contendrá a su vez un sistema por cada impresora, en este caso, como va a haber 7 impresoras, contendrá 7 sistemas. El sistema de impresión se representará por un General System que contendrá 7 Transformation Systems. La distribución de estos sistemas se muestra en la Figura 207. Al asignar los Manufactured Items que definen la fabricación de las piezas y repartirlos entre las diferentes impresoras, tal y como se definió en el Capítulo 4.2, sin duplicar la operación de fabricación de la Carcasa Inferior, es decir, solo se asignará a una de las impresoras. Figura 207. Distribución de Transformation Systems en el Process Planning del Soporte para Coche. 109 109 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Se le ha asignado el tiempo de fabricación a cada una de las operaciones que contienen los sistemas de las impresoras y un tiempo de ciclo al General System de impresión. Este tiempo de ciclo es de 2 h 11 min. Si se comprueba la carga de trabajo para cada una de las impresoras en este punto, se obtiene el gráfico de la Figura 208. Figura 208. Carga de trabajo de las impresoras. Como se puede observar, todas las Impresoras, a excepción de las Impresoras 2 y 3 se encuentran bastante equilibradas. Si se analiza el porcentaje de utilización de cada una de las impresoras mediante la herramienta B.I. Essentials, con su opción de Systems Utilization, se obtiene que: Figura 209. Porcentaje de utilización de cada una de las impresoras. La utilización de todas las Impresoras, a excepción de la Impresora 2 y la Impresora 3, se encuentran entre el 90 y el 100 % de su capacidad. Por otro lado, la Impresora 2 tiene un tiempo de impresión mayor al tiempo máximo de fabricación calculado, mientras que en la Impresora 3 el tiempo de impresión se encuentra por debajo del 75 % del tiempo máximo de impresión calculado. Por tanto, se va a proceder a compartir la carga de la Impresora 2 con la Impresora 3. Quedando la distribución de la carga de trabajo como sigue: Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 110 110 Figura 210. Redistribución del trabajo entre las impresoras. Como se puede apreciar en la Figura 210, la redistribución automática ha pasado la impresión correspondiente a la Guía_1 a la Impresora 3. Como lo que interesa es que la carga de trabajo correspondiente a la impresión de la Carcasa Inferior sea la que pase a la Impresora 3, se va a reordenar el gráfico de carga de trabajo. Figura 211. Modificación a la redistribución automática del trabajo entre las impresoras. Ahora la carga de trabajo entre impresoras está más equilibrada y se cumple el tiempo de ciclo. Esta es una representación del proceso de fabricación que equivaldría a la duplicación de fases, sin necesidad de redundar las operaciones en el Process Planning, ni los Manufactured Items en el MBOM. 111 111 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Figura 212. Modificación a la redistribución automática del trabajo entre las impresoras. Tras el análisis del proceso de impresión de las piezas, se va a proceder a analizar el proceso de montaje. El sistema de montaje se representará por un General System que contendrá 2 Transformation Systems y 2 General Systems, al igual que en el caso del Soporte para Bicicleta. La distribución de estos sistemas se muestra en la Figura 213. Figura 213. Distribución de sistemas para el montaje del Soporte de Bicicleta. El sistema que conforma el acopio de material es el situado a la izquierda. En este sistema se asignará el Manufacturing Kit. Por tanto, se asignará el Manufacturing Kit y se cargará el tiempo que dura la operación. Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 112 112 Figura 214. Sistema de montaje, acopio de material. Para el caso de la retirada de material de material, se ha elegido un Transformation System, y se añadirán tantos Remove Material Operations como operaciones de retirada de material sean necesarias, también se añadirá el tiempo de cada una de las operaciones. Figura 215. Operaciones de retirada de Material. A continuación, se añadirán las operaciones de ensamblaje de las piezas con tornillos y tuercas y se añadirán los tiempos de ensamblaje, quedando como se muestra en la Figura 216. Figura 216. Operaciones de ensamblaje entre piezas y tuercas y tornillos. 113 113 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone Por último, se asignarán las operaciones de ensamblaje del soporte y se asignarán los tiempos, la distribución de las operaciones de montaje para el soporte quedará como sigue: Figura 217. Redistribución del trabajo entre las impresoras. La carga de trabajo de los sistemas que conforman el montaje del soporte de bicicleta se puede observar en la Figura 218. Figura 218. Carga de trabajo entre los sistemas de montaje del soporte. Como puede observarse en la Figura 218, la carga de trabajo para el montaje no está equilibrada entre los distintos sistemas, siendo los sistemas de retirada de material y de acopio de material los que más tiempo requieren. Sin embargo, al haber un solo operario, no se pueden repartir las operaciones de montaje y así equilibrar los sistemas. No obstante, el cuello de botella para el proceso de fabricación es la impresión de las Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 114 114 piezas, por lo que tampoco merecería la pena disminuir el tiempo de montaje si no se consiguen disminuir antes los tiempos de impresión. La distribución de la carga de trabajo del proceso de fabricación para el Soporte de Bicicleta queda, por tanto, como sigue: Figura 219. Distribución de la carga de trabajo en el proceso completo de fabricación. 115 115 Modelado con 3DExperience del plan de fabricación y montaje de un soporte para smartphone 4.5 Propuesta de mejora Tras el estudio de este caso, se ha observado que el cuello de botella para este proceso es el tiempo de impresión de las piezas. Por tanto, una de las posibles mejoras a este proceso sería cambiar el tipo de impresora por una de sinterizado de polvo, como la 3D HP Jet Fusion. Esta impresora tiene una velocidad de impresión de 4500 cm3/h y un cubo de impresión de dimensiones 406 x 305 x 406 mm. Se han calculado los tiempos de impresión que se conseguirían mediante el empleo de una impresora de estas características: Tabla 18. Tiempos de impresión con impresora 3D de polvo. Denominación Nº de piezas Volumen [cm3] Tiempo de impresión [s] Carcasa Superior 1 26,58 20,8 Carcasa Inferior 1 23,79 21,6 Pincho 3 0,27 0,9 Pieza Dentada 1 2,45 2 Guía_1 2 5,83 9,14 Guía_2 2 5,66 9 Semibola 1 2,19 1,8 Sujeción Bici 1 9,87 7,9 Adaptador 1 30,40 24,3 Barra_1 1 11,17 9 Barra_2 1 11,45 9,2 Sujeción Coche 1 47,91 38,4 Fijar_1 2 2,12 3,4 Fijar_2 1 1,21 1 Fijar_3 1 1,19 1 Fijar_4 1 0,74 0,6 Fijar_5 1 2,64 2,2 Total: 2,8 min Proceso completo de fabricación y montaje del soporte 116 116 Como se puede observar, los tiempos de fabricación se reducirían drásticamente. Además, las dimensiones de la mesa de impresión permitirían imprimir 3 soportes a la vez en el plano horizontal y, por la altura del cubo, sería posible imprimir, a su vez, varias capas en una misma tirada, por lo que la producción se multiplicaría. No obstante, el objetivo de este trabajo era analizar las posibilidades del módulo de DELMIA en la plataforma 3DExperience aplicándolo a un modelo teórico, por lo que la simulación de este caso escaparía al alcance de este proyecto. A pesar de esto, sería una mejora considerable del proceso, que convendría tener en cuenta. 117 5 CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS 5.1 Conclusiones 5.1.1 Sobre la plataforma 3DExperience Desde el punto de vista tecnológico, se puede considerar que, con esta plataforma, Dassault Systèmes ha dado un salto cualitativo hacia el futuro, ya que, si observamos la tendencia, hoy en día la tecnología se encuentra cada vez más orientada hacia la apertura y la filosofía de compartir. Por tanto, en este sentido, a pesar de que la plataforma esté orientada exclusivamente a los usuarios de licencias de 3DExperience, se ha dado un gran paso en este sentido al permitir a los usuarios, no solo realizar su trabajo, sino colaborar y compartir conocimientos y experiencias aprendidas mientras lo realiza. La posibilidad de desarrollar un proyecto que escape a los conocimientos o a los recursos de los usuarios se multiplica ya que, al ser una plataforma global, puedes encontrar expertos en cualquier parte del mundo con los que asociarse y completar, o incluso fabricar, proyectos o productos que se ajusten a las necesidades del usuario. Esto también funciona para las grandes empresas, este tipo de plataforma aplicada a grandes empresas multinacionales, facilita el desarrollo de los proyectos de forma colaborativa en tiempo real, evitando los inconvenientes que suponen que haya varias personas a la vez trabajando sobre un modelo y a grandes distancias. Por otro lado, la gran limitación deriva de que se trata de un entorno cerrado, al que solo tienen acceso los usuarios que hayan adquirido licencias previamente. No obstante, el número de licencias de las aplicaciones de Dassault Systèmes es suficientemente amplio como para tener una variedad suficiente de recursos. Otra de las grandes limitaciones de esta plataforma es que presenta una serie de variaciones en la utilización normal de los programas a las que los usuarios no están del todo dispuestos a adaptarse. Teniendo en cuenta que la mayoría de usuarios han desarrollado una forma de trabajar totalmente adaptada a los sistemas antiguos, la idea de invertir tiempo y dinero en acostumbrarse a una nueva forma de trabajar y, al mismo tiempo seguir obteniendo resultados, no les es del todo atractiva. A pesar de esto, al final los usuarios tendrán que hacer el esfuerzo y adaptarse a esta nueva forma de trabajo, ya que la empresa está volcando toda su estrategia en el desarrollo de la plataforma. Por último, otra de las limitaciones que he encontrado al utilizar la plataforma ha sido que, al estar un tiempo prolongado utilizando la aplicación sin actualizar la página, se pierde la conexión con el servidor y el programa empieza a tener comportamientos extraños. Cuando te percatas de éste comportamiento, simplemente hay que volver a iniciar sesión en la plataforma. 5.1.2 Sobre el plan de montaje del soporte Tras la realización del proyecto, se ha concluido que los módulos de Assembly Evaluation, Manufactured Item y Process Planning, reúnen unas características únicas que, combinadas entre sí, facilitan enormemente el análisis del proceso de ensamblaje del producto. Las herramientas de explosionado y simulación de la aplicación Assembly Evaluation han sido, sobre todo, de gran utilidad a la hora de identificar todas las piezas que conformaban el soporte y encontrar las incompatibilidades entre el ensamblaje propuesto y el diseño del producto.