Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Autor: Santiago Serrano Aranda Tutor: Domingo Morales Palma Dpto. de Ingeniería Mecánica y Fabricación Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Autor: Santiago Serrano Aranda Tutor: Domingo Morales Palama Profesor Contratado Doctor. Dpto. de Ingeniería Mecánica y Fabricación Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 v Trabajo Fin de Carrera: Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Autor: Santiago Serrano Aranda Tutor: Domingo Morales Palma El tribunal nombrado para juzgar el Trabajo arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2020 El Secretario del Tribunal vii A mi familia y amigos A mis maestros A España ix Agradecimientos Llegado este momento de desenlace de mis estudios universitarios, quiero acordarme de las personas que me han acompañado en este periplo académico y personal que ha sido el Grado en Ingeniería Aeroespacial, empezando, como no podía ser de otro modo, de mis padres, Santiago e Isabel, de mi hermana, Natalia, y de mi familia en general, sin cuyo apoyo no podría haber llegado hasta aquí. También, por supuesto, de mis amigos y compañeros de clase, en especial de Álvaro, Fran, Martín, Rafa y José, gracias a los cuales este titánico esfuerzo ha sido, sin duda, más ameno y liviano, y, por último, de los profesores que han aportado tanto a mi formación académica. Familia, amigos y profesores, todos maestros, gracias. Por España. Santiago Serrano Aranda Córdoba, 2020 xvii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Airbus A380. 2 Figura 2. Situación del tren de aterrizaje en el A380. 3 Figura 3. Tren de aterrizaje A380. 3 Figura 4. Modelo del tren de aterrizaje en 3DExperience. 4 Figura 5. Aft Connecting Strut. 4 Figura 6. 2-Point Top Aft Brace. 5 Figura 7. Middle Connecting Strut. 5 Figura 8. 3-Point Aft Brace. 5 Figura 9. Front Connecting Strut. 6 Figura 10. Front Connecting Strut Cylinder. 6 Figura 11. 3-Point Front Brace. 6 Figura 12. 2-Point Front Brace. 7 Figura 13. 2-Point Aft Strut. 7 Figura 14. Aft Cylinder. 7 Figura 15. 2-Point Middle Aft Brace. 8 Figura 16. 2-Point Middle Bottom Aft Brace. 8 Figura 17. Main Strut Top. 8 Figura 18. Main Strut Bottom. 9 Figura 19. BLG Bogie. 9 Figura 20. Wheel. 9 Figura 21. Descomposición de un producto genérico. [1] 12 Figura 22. Situación del Subconjunto – Brazo superior. 12 Figura 23. Brazo superior. 13 Figura 24. Montaje del Brazo superior. 13 Figura 25. Situación del Subconjunto – Brazo posterior. 14 Figura 26. Brazo posterior. 14 Figura 27. Montaje del Brazo posterior. 15 Figura 28. Conjunto superior. 15 Figura 29. Ensamblaje del Conjunto superior. 16 Figura 30. Situación del Subconjunto de conexión. 16 Figura 31. Subconjunto de conexión. 17 Figura 32. Montaje del subconjunto de conexión. 17 Figura 33. Situación del conjunto inferior. 18 Figura 34. Conjunto inferior. 18 Figura 35. Montaje del conjunto inferior. 19 Figura 36. Distribución típica por células en una empresa de mecanizado (L=Lathe, M=Milling, D=Drilling, G=Grinding, A=Assembly.") . [2] 20 Figura 37. Distribución en planta de posición fija típica [3] 20 Figura 38. Secuencia I – Niveles 1 y 2. 21 Figura 39. Secuencia I – Niveles 2 y 3. Grupo 1. 22 Figura 40. Secuencia I – Niveles 2 y 3. Grupo 2. 22 Figura 41. Secuencia I – Niveles 2 y 3. Grupo 3. 23 Figura 42. Esquema de la Secuencia I. 23 Figura 43. Secuencia II – Fase 1. 24 Figura 44. Secuencia II – Fase 2. 25 Figura 45. Secuencia II – Fase 3. 25 Figura 46. Secuencia II – Fase 3. 25 Figura 47. Esquema de la Secuencia II. 26 Figura 48. Relación entre producto físico (Physical Producto) y MBOM (MBOM Strcuture). [1] 27 Figura 49. Scope link. 28 Figura 50. Asignación de partes y utilización B.I. Essentials [1]: el color en cada nodo indica pieza por asignar (naranja) o asignada directa (azul) o indirectamente (verde)." 29 Figura 51. Nivel 1. Creación de los tres grupos principales. 29 Figura 52. Nivel 2. Subconjuntos que derivan de: a) Grupo 1; b) Grupo 2; c) Grupo 3. 30 Figura 53. Niveles 3 y 4. Componentes de: a) Grupo 1; b) Grupo 2; c) Grupo 3. 31 Figura 54. Nivel 5. Componentes del Grupo 1. 32 Figura 55. Secuencia I en 3Dexperience. 32 Figura 56. Verificación mediante ``B.I. Essentials´´ de la asignación de los componentes del tren. 33 Figura 57. Comparación diseño – modelo 3Dexperience de la secuencia. 33 Figura 58. Secuencia II – Esqueleto. 34 Figura 59. Secuencia II – Fase 1. 35 Figura 60. Secuencia II – Fase 2. 35 Figura 61. Secuencia II – Fase 3. 36 Figura 62. Secuencia II – Fase 4. 36 Figura 63. Secuencia II en 3DExperience. 37 Figura 64. Verificación mediante ``B.I. Essentials´´ de la asignación de los componentes del tren. 37 Figura 65. Comparación diseño – modelo 3Dexperience de la Secuencia II. 38 Figura 66. Línea de montaje I – Esquema Sistemas principales. 40 Figura 67. Línea de montaje I – Esquema. Sistema 1. 41 Figura 68. Línea de montaje I – Esquema Sistema 2. 42 Figura 69. Línea de montaje I – Esquema Sistema 3. 42 Figura 70. Línea de montaje II – Esquema Sistemas 1 y 2. 43 Figura 71. Línea de montaje II – Esquema Sistemas 3 y 4. 43 xix Figura 72. Línea de montaje II – Esquema Sistemas 5 y 6. 44 Figura 73. Línea de montaje II – Esquema Sistemas 7 y 8. 45 Figura 74. Relación entre los módulos Manufactured Item Definiton y Process Planning. [1] 46 Figura 75. Scope link entre Manufactured Item Definition y Process Planning. 47 Figura 76. Asignación de componentes en Process Planning. [1] 47 Figura 77. Creación de relaciones de precedencia con “Precedence Link”. [1] 48 Figura 78. Shift Model y Production Demand. 48 Figura 79. B.I. Essentials para comprobar la utilización del sistema. 49 Figura 80. Línea de producción I – Vista inicial. 50 Figura 81. Línea de producción I – Sistema 1. 50 Figura 82. Línea de producción I –Sistema 1. Operaciones. 51 Figura 83. Línea de producción I –Sistema 1. Diagrama de Gantt. 52 Figura 84. Línea de producción I –Sistema 2. 53 Figura 85. Línea de producción I –Sistema 2. Operaciones. 53 Figura 86. Línea de producción I –Sistema 2. Diagrama de Gantt. 54 Figura 87. Línea de producción I –Sistema 3. 55 Figura 88. Línea de producción I –Sistema 3. Operaciones 55 Figura 89. Línea de producción I –Sistema 3. Diagrama de Gantt. 56 Figura 90. Línea de producción I – Sistema 4. Operaciones. 57 Figura 91. Figura 92. Línea de producción I –Sistema 3. Diagrama de Gantt. 57 Figura 93. Línea de producción I. Diagrama de Gantt general. Por colores: Rojo=Sistema 1, azul=Sistema 2, amarillo=Sistema 3 y morado=Sistema 4. 58 Figura 94. Línea de producción II – Vista inical. 58 Figura 95. Línea de producción II – Fase 1. Operaciones. 59 Figura 96. Línea de producción II – Fase 1. Diagrama de Gantt. 60 Figura 97. Línea de producción II – Fase 2. Operaciones. 60 Figura 98. Línea de producción II – Fase 2. Diagrama de Gantt. 61 Figura 99. Línea de producción II – Fase 3. Operaciones. 62 Figura 100. Línea de producción II – Fase 3. Diagrama de Gantt. 62 Figura 101. Línea de producción II – Fase 4. Operaciones. 63 Figura 102. Línea de producción II – Fase 4. Diagrama de Gantt. 64 Figura 103. Línea de producción II – Vista general. 64 Figura 104. Línea de producción II – Diagrama de Gantt general. 65 Figura 105. Shift Model – Utilización del sistema sin definir un tiempo de ciclo. 66 Figura 106. Shift Model – Utilización del sistema con el exceso de tiempo repartido a partes iguales. 67 Figura 107. Shift Model – Utilización del sistema con el exceso de tiempo repartido entre los Sistemas 2 y 4. 67 Figura 108. Línea de producción I optimizada. 68 Figura 109. Diagrama de Gantt Línea de producción I optimizada. 68 Figura 110. Shift Model – Utilización del segundo sistema de producción. 69 Figura 111. Utillaje – Eslingas. 72 Figura 112. Utillaje – MTOO. [6] 72 Figura 113. Utillaje – Útil de montaje. [8] 73 Figura 114. Utillaje – Herramienta de apriete neumática y tornillos. 73 Figura 115. Utillaje – Mesa de utillaje con el eje del tren. [7] 73 Figura 116. Estructura de recursos I – Sistema 4. Esquema. 74 Figura 117. Estructura de recursos I – Sistema 1. Esquema. 75 Figura 118. Estructura de recursos I – Sistema 2. Esquema. 76 Figura 119. Estructura de recursos I – Sistema 3. Esquema. 76 Figura 120. Estructura de recursos II – Sistemas 1 y 2. Esquema. 77 Figura 121. Estructura de recursos II – Sistemas 3 y 4. Esquema. 78 Figura 122. Estructura de recursos II – Sistemas 5 y 6. Esquema. 78 Figura 123. Relación Process Planning con Equipment Allocation. 79 Figura 124. Equipment Allocation – Creación del scope 79 Figura 125. Estructura de recursos I – Vista General. 80 Figura 126. Estructura de recursos I – Recursos del Sistema 1. 80 Figura 127. Estructura de recursos I –Sistema 1 Diagrama de Gantt. 81 Figura 128. Estructura de recursos I – Recursos del Sistema 2. 81 Figura 129. Estructura de recursos I –Sistema 2 Diagrama de Gantt. Por colores: rojo = op. de carga, amarillo = op. de montaje,verde = op. de montaje de ruedas. 82 Figura 130. Estructura de recursos I – Recursos de los Sistemas 3 y 4. 82 Figura 131. Estructura de recursos I –Sistemas 3 y 4 Diagrama de Gantt. 83 Figura 132. Estructura de recursos I – B.I.Essentials. 83 Figura 133. Estructura de recursos I – Diagrama de carga de trabajo. 84 Figura 134. Estructura de recursos II – Vista General. 85 Figura 135. Estructura de recursos II – Fase 1. 85 Figura 136. Estructura de recursos II – Fase 1 Diagrama de Gantt. 86 Figura 137. Estructura de recursos II – Fase 2. 86 Figura 138. Estructura de recursos II – Fase 2 Diagrama de Gantt. 86 Figura 139. Estructura de recursos II – Fase 3. 87 Figura 140. Estructura de recursos II – Fase 3 Diagrama de Gantt. 87 Figura 141. Estructura de recursos II – Fase 4. 88 Figura 142. Estructura de recursos II – Fase 3 Diagrama de Gantt. 88 Figura 143. Estructura de recursos II – Carga de trabajo. 89 1 1 INTRODUCCIÓN l propósito de este capítulo introductorio es dotar al presente documento de un prefacio en el que presentar el tema de este Trabajo de Fin de Carrera, proporcionar algunas nociones sobre el estado del arte e introducir las líneas generales por las que discurrirá el proyecto. 1.1 Objetivos del trabajo. Como ya se ha indicado anteriormente en el Resumen, el objeto de este trabajo es el modelado y simulación del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 a través de la herramienta con 3DExperience. Para ello, será necesario llevar a cabo tres tareas fundamentales: i. Diseñar una secuencia de ensamble mediante el módulo Manufactured Item Definition. ii. Establecer las estaciones de trabajo y operaciones necesarios para ejecutar la ya mencionada secuencia, a través del módulo Process Planning. iii. Asignar los recursos a las operaciones mediante el módulo Manufacturing Equipment Allocation Essentials. Cada una de estas actuaciones será objeto de estudio en los sucesivos capítulos del presente documento. La finalidad es simular un auténtico proceso de producción del tren de aterrizaje, por lo que, entre las tareas mencionadas, se incluirá un estudio de los tiempos de producción y carga de trabajo de la línea de montaje. 1.2 Objeto de estudio. El objeto de estudio no es otro que el ya mencionado tren de aterrizaje del A380. Plantenado un análisis deductivo, se presenta en primer lugar la aeronave que tiene implentado el tren de aterrizaje: el Airbus modelo A380 (Figura 1). Se trata, en la actualidad, del mayor avión de pasajeros y transporte civil del mundo, siendo introducido el 25 de Octubre del 2005 y contando con 242 unidades construidas hasta el día 31 de Diciembre de 2019. E Design is not how it looks like and feels like. Design is how it Works. - Steve Jobs - Introducción 2 Podemos destacar, entre otros datos, las siguientes especificaciones: • Longitud: desde los 67,9 𝑚 del A380-700, a los 79,4 𝑚 del A380-900. • Envergadura: 72,73 𝑚. • Superficie alar: 850 𝑚2 • Peso con pasajeros: 527 𝑡. • Peso MTOW: 560 𝑡. • Velocidad de crucero: Mach 0.85. • Techo de vuelo: 43.000 pies. • Alcance: 18.000𝑘𝑚. • Motor: tipo GP7270 • Figura 1. Airbus A380. En esta aeronave encontramos como sistema el tren de aterrizaje, que es un sistema de potencia hidráulica cuyas funciones son absorber las cargas de contacto que se producen durante el rodaje, despegue y aterrizaje de la areonave y, junto con otros sistemas, permitir el control de la aeronave en tierra a a bajas velocidades mediante un frenado asimétrico de las ruedas del tren de morro. Su tipología básica es la siguiente:  Tren de aterrizaje principal: soporta la mayor parte del peso (un 90%, aproximadamente) de la aeronave, siendo éste el objeto de estudio de este trabajo.  Tren de morro: ayuda en la función de equilibrado del avión en tierra, siendo, usualmente, el encargado de dirigir el avión en sus maniobras. Al tratarse de un avión civil, el tren principal está incorporado en la zona del ala-fuselaje, como puede observarse en la Figura 2. 3 3 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Figura 2. Situación del tren de aterrizaje en el A380. Centrándonos estrictamente en el tren de aterrizaje, puede apreciarse que se trata de un sistema con un considerable número de componentes, como puede observarse en la Figura 3. En el estudio planteado en ete Trabajo Fin de Grado, se propone un modelo simplificado e integrado en la herramienta 3DExperiencie, que estará formado por 21 componentes, que pasan a examinarse a continuación. Se ha de destacar que en este modelo no han sido tenidos en cuenta uniones entre componentes tales como tornillos, arandelas, remaches, soldaduras, uniones mecánicas o grapas, entre otros. Figura 3. Tren de aterrizaje A380. Introducción 4 1.3 Componentes del tren de aterrizaje. El modelo del tren de aterrizaje ha sido directamente proporcionado por el Tutor del proyecto. Se trata de un modelo en 3DExperience compuesto por 21 elementos diversos con los que se trata de reproducir, con la mayor fidelidad posible a la realidad, un tren de aterrizaje real. Este modelo se muestra en la Figura 4: Figura 4. Modelo del tren de aterrizaje en 3DExperience. A continuación, se procede a la presentación de todos y cada uno de los elementos del modelo del tren presentado. Para ello, se ha optado por numerar los elementos en orden de visualización desde la parte superior de la estructura hasta la inferior. Así, tenemos: 1) Aft Connecting Strut: Puntal de conexión en popa (Figura 5). Figura 5. Aft Connecting Strut. 5 5 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 2) 2-Point Top Aft Brace: Abrazadera de dos puntos superior de popa (Figura 6). Figura 6. 2-Point Top Aft Brace. 3) Middle Connecting Strut: Puntal de conexión central (Figura 7). Figura 7. Middle Connecting Strut. 4) 3-Point Aft Brace: Abrazadera de tres puntos de popa (Figura 8). Figura 8. 3-Point Aft Brace. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 12 Figura 21. Descomposición de un producto genérico. [1] 2.1.2 Conjuntos y subconjuntos En este subapartado se presentarán y explicarán cada uno de los conjuntos y subconjuntos que, de acuerdo con el MBOM, son necesarios de ensamblar de forma ordenada y jerárquica para establecer la secuencia de ensamblaje. Para ello, se ha tomado como referencia la Figura 4 y mediante un examen visual de la misma, siempre guiados por criterios tendentes a diseñar un modelo lo más simplificado posible, se plantean los siguientes subconjuntos. 2.1.2.1 Subconjunto Upper Brace Assembly Este subconjunto consiste en el brazo superior trasero del tren de aterrizaje que observamos en las Figura 22 y 23. Este subconjunto, por tanto, está integrado por la unión de los componentes [1], [2], [3] y [4]. Para su montaje, se procede a la unión por separado de los componentes [1] y [2] y, posteriormente, de las partes [3] y [4]. Figura 22. Situación del Subconjunto – Brazo superior. 13 13 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Vemos una vista más en detalle: Figura 23. Brazo superior. Para ilustrar de manera visual cómo va a ser la secuencia que más tarde implementaremos en 3DExperience, vamos a hacer uso de una composición de las imágenes anteriores de cada componente a utilizar dispuestas de manera que siguan el orden para su ensamblaje. La secuencia seguida se presenta de forma sucinta en el esquema de la Figura 24. Figura 24. Montaje del Brazo superior. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 14 2.1.2.2 Subconjunto Front Brace Assembly Este subconjunto consiste en el brazo delantero del tren de aterrizaje, que puede observarse en las Figuras 25 y 26. Este subconjunto está integrado por los componentes [5], [6], [7] y [8], y para su montaje, se procede a la unión por separado de las partes [5] y [6] y, posteriormente, de las partes [7] y [8], para acabar montando ambos components. Figura 25. Situación del Subconjunto – Brazo posterior. En una vista más en detalle: Figura 26. Brazo posterior. 15 15 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 La secuencia seguida se presenta en el simple y sucinto esquema de la Figura 26: Figura 27. Montaje del Brazo posterior. 2.1.2.3 Conjunto Superior Siguiendo la misma dinámica que para los sub-ensamblajes, el primer conjunto que podemos plantear, siempre rigiéndonos por un principio de simplicidad, es el de la parte superior del tren de aterrizaje, que incorpora los subconjuntos ya presentados en los apartados anteriores, así como al componente Main Strut Top. La vista en detalle de este conjunto se aprecia en la Figura 28: Figura 28. Conjunto superior. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 16 Para su montaje, se procede a acoplar los subconjuntos del brazo superior posterior y del brazo frontal al componente al puntal principal superior, tal y cómo se muestra en la Figura 29. Figura 29. Ensamblaje del Conjunto superior. 2.1.2.4 Subconjunto Connecting Assembly Este subconjunto consiste en el subconjunto de conexión entre los conjuntos superior e inferior del tren de aterrizaje que puede observarse en las Figuras 30 y 31. Este subconjunto está integrado por los componentes [9], [10], [11] y [12], y para su montaje, se procede a la unión por separado de las partes [9] y [10] y, posteriormente, de las partes [11] y [12], para concluir ensamblando ambos components. Figura 30. Situación del Subconjunto de conexión. 17 17 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 En una vista más en detalle: Figura 31. Subconjunto de conexión. A estos efectos, se ha denominado Connecting Assembly a este subconjunto por simplicidad, pues sirve de conexión entre el conjunto superior y el inferior del tren d aterrizaje. La secuencia seguida se presenta en el esquema de la Figura 32: Figura 32. Montaje del subconjunto de conexión. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 18 2.1.2.5 Conjunto inferior El último conjunto a plantear es el que constituye el carro o Bogie donde van montadas las ruedas del tren de aterrizaje y al que hemos denominado como inferior por simplicidad. Es el que se muestra en las Figura 33 y 34. Este subconjunto está integrado por los componentes [14], [15] y [16] (existiendo seis componentes de éste último), y para su montaje, se establece como base o punto fijo el BLG Bogie [15], para proceder a unir el puntal principal inferior [14] y, posteriormente, el montaje de las seis ruedas [16]. Figura 33. Situación del conjunto inferior. En una vista más en detalle: Figura 34. Conjunto inferior. 19 19 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 La secuencia seguida se presenta de forma gráfica en el esquema de la Figura 35. Figura 35. Montaje del conjunto inferior. 2.1.3 Diseño de la secuencia de ensamblaje Una vez planteados los conjuntos y subconjuntos de componentes, lo que ha servido como paso previo para presentar más en profundidad el modelo del tren de atrrizaje objeto de estudio, procedemos a disponer esos ensamblajes en el orden necesario para llevar a cabo el ensamblaje del tren. Siguiendo la metodología planteada al inicio de este apartado, una primera aproximación a la secuencia de ensamblaje sería poner en primer lugar las partes o componentes, seguidos de los subconjuntos en los que se agrupan los anteriores; despúes vendrían los conjuntos resultantes del montaje de los subconjuntos previos y, por último el ensamblaje final del tren. Podemos resumirlo en lo siguiente: 𝑷𝒂𝒓𝒕𝒆𝒔 𝑪𝒐𝒎𝒑𝒐𝒏𝒆𝒏𝒕𝒆𝒔 ⁄→ 𝑺𝒖𝒃𝒄𝒐𝒏𝒋𝒖𝒏𝒕𝒐𝒔 → 𝑪𝒐𝒏𝒋𝒖𝒏𝒕𝒐𝒔 → 𝑬𝒏𝒔𝒂𝒎𝒃𝒍𝒂𝒋𝒆 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 Por lo tanto, ya tenemos el orden jerárquico a seguir, pero para plasmar esto en una planta de una línea de ensamblaje real es necesario plantear una distribución adecuada, esto es, la distribución en planta o layout característica de los procesos de producción y fabricación, que tendrán como fin reducir al máximo las actividades sin valor añadido. Los tipos de layout existentes en la literatura son:  Layout por posición fija. Se dará cuando el producto, por su naturaleza o por características, se encuentre siempre fijo y serán las máquinas o el equipo humano los que se desplacen hasta donde se sitúa el producto.  Layout por proceso o funcional. Este tipo de organización consiste en la agrupación funcional de los elementos productivos (maquinaria, capital humano y herramientas) colocados juntos en torno al proceso.  Layout por producto o línea de ensamble. Está basado en la secuencia de operaciones que hay que realizar durante la fabricación de un producto o prestación de un servicio. Cada producto, pieza, información o cliente siguen una ruta predefinida que requieren la misma secuencia de actividades, y donde las estaciones y departamentos de trabajo estás dispuestos en una trayectoria lineal.  Layout celular o célula de fabricación. Se trata de un tipo de distribución de planta híbrida del layout por proceso y del layout por producto, es decir, reorganiza a personas y equipos que normalmente estarían dispersos en diferentes departamentos de la empresa y los organiza en grupos de trabajo con el fin de centrarse en la fabricación de un producto o grupo de productos con características similares. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 20 A la vista de estas clases de layout, y atendiendo a la naturaleza de nuestro objeto de estudio, pueden plantearse dos posibilidades de distribución en planta: a) Tomando como punto de partida los subconjuntos y conjuntos que se han planteado en el apartado anterior, la distribución más interesante, basándonos en un criterio exclusivamente tendente a la simplicidad del diseño, sería el layout celular (Figura 36), ya que nos permitiría agrupar los subconjuntos en departamentos separados e independientes y, dado que hay solo tres conjuntos (superior, inferior y de conexión), la secuencia en cascada sería simple y muy visual. Figura 36. Distribución típica por células en una empresa de mecanizado (L=Lathe, M=Milling, D=Drilling, G=Grinding, A=Assembly.") . [2] b) Atendiendo a las características del tren de aterrizaje, se trata de un componente considerablemente pesado y de un gran tamaño comparado con los operarios que trabajarán en él. Asimismo, es un producto que es objeto de una producción más bien baja al encontrarse en el marco de la producción aeronáutica. Consecuencia de esta actual realidad del producto, es sugerente plantear también un layout de posición fija (Figura 37), teniendo un punto fijo, el conjunto inferior del carro, al que se incorporarán el resto de conjuntos, sin perjucio de algún subconjunto sea montado en una mesa trabajo separada de la principal. Figura 37. Distribución en planta de posición fija típica [3] A continuación plantearemos cada una de las secuencias o estructuras que proceden a la vista de las dos perspectivas planteadas. 21 21 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 2.1.3.1 Primera secuencia: Secuencia I En primer lugar se planteará una estructura basada en la distribución en planta por células, separando por departamentos o grupos los conjuntos que se presentaron en el apartado anterior, con vistas a que la posterior implementación en 3DExperience sea lo más visual y básica posible. Dado que hemos planteado tres conjuntos pricipales, se establecerán tres ``células´´ o ``grupos ´´ disponiendo en cada uno de ellos los ya mencionados conjuntos. Asimismo, se creará un cuarto grupo para el ensamblaje final del tren. Globalmente, esto supone tener un ``padre´´ del que derivan tres ``hijos´´ que constituyen el primer nivel jerárquico de la estructura. Esta secuencia viene representada en la Figura 38: Figura 38. Secuencia I – Niveles 1 y 2. La derivación del conjunto final en sus tres conjuntos constituyentes se plasma en los dos niveles en cascada a los que se han denominado Nivel 1 y Nivel 2 siguiendo un orden jerárquico.  En el Nivel 1 se encuentra el conjunto de primer rango, el producto final del tren de aterrizaje, dentro del que hemos denominado Grupo 4.  En el Nivel 2 se hallan los tres montajes ya indicados repartidos en tres grupos: 1) Grupo 1: se realizará el montaje del conjunto superior. 2) Grupo 2: se realizará el montaje del conjunto inferior. 3) Grupo 3: se realizará el montaje del subconjunto de conexión. Siguiendo esta dinámica deductiva, en cada uno de los grupos del segundo nivel jerárquico se procederá a montar los conjuntos a partir de los subconjuntos y componentes correspondientes. Así se representan por separado en los esquemas de las Figuras 39, 40 y 41. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 28 Efectivamente, el producto físico tiene una figura al que va asociado de forma inherente y que en el marco de este programa se denomina Manufacturing Assembly. Asímismo, cada parte o componente que cuelgan del producto físico va a tener asociada esta figura u otra similar en función de su naturaleza, configurándose de esta manera el ya mencionado árbol equivalente al árbol de producto de CATIA. Para llevar esto a término, el módulo Manufacturing Item Definition prevé la utilización de unos entes, que denominaremos ``baldosas´´ por su parecido real a este elemento, a los que irán asociados los componentes del producto físico. Concretamente, utilizaremos dos: 1) Manufacturing Assembly: es el montaje de fabricación, esto es, un conjunto de partes a montar que dan lugar a conjuntos y subconjuntos. 2) Provided part: es el elemento esencial en este modulo y será la baldosa a la que se asignarán los componentes y partes más básicos. Estos son los elementos a usar en este módulo, a los que irán asignados los componentes, subconjuntos y conjuntos ya explicados. La regla para emplearlas será que se usarán las baldosas Manufacturing Assembly, en todo caso, salvo a la hora de asignar las partes básicas del producto, que será el final de la secuencia. No obstante, es preceptivo a la iniciación del diseño de la secuencia de ensamblaje, establecer un vínculo que relacione los nodos del árbol de producto físico con los nodos del árbol de este módulo, tal y como se observa en la Figura 43. En el lenguaje de este programa, estos vínculos o ligaduras se denominan scope links y son primordiales para que la plataforma reconozca la lógica de la secuencia que se está implementando, permitiendo así asignar primero las partes y luego los conjuntos que conforman la estructura del tren de aterrizaje. Es destacable que estos scopes pueden establecerse en cualquier nivel del orden jerárquico, ya sea entre el propio producto y el ensamblaje final del mismo, ya entre una parte física y su montaje de fabricación. En definitiva, nos permitirá gestionar o definir el área de responsabilidad de un producto que se ensambla en diferentes sitios. Figura 49. Scope link. En la Figura 49 pueden observarse, en primer lugar, los nodos principales de los árboles comentados en el párrafo anterior, uno de ellos (1) es el árbol de producto y el otro (2) el propio del módulo en cuestión. Asímismo, puede apreciarse que entre estos dos árboles se ha creado el preceptivo scope, indicándose mediante un círculo de color naranja (para los otros dos módulos será de otro color) superpuesto en el icono del nodo del árbol del Manufacturing Item Definition. El siguiente paso es ir asignando las partes y componentes a las baldosas correspondientes. Para ello se parte del producto completo, y se van creando sucesivamente baldosas Manufacturing Assembly mediante la opción ``Insert Predeccesor´´ para asignar en cada una de ellas los elementos del árbol de producto a través de las formas que facilita el módulo, por ejemplo, coger y arrastrar el componente desde el árbol hasta la baldosa correspondiente. 29 29 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Para comprobar que la tarea de asignación se está completando con éxito, la plataforma nos permite usar una herramienta visual muy útil, ``B.I. Essentials´´ que muestra mediante colores las partes asignadas y no asignadas (Figura 50). Figura 50. Asignación de partes y utilización B.I. Essentials [1]: el color en cada nodo indica pieza por asignar (naranja) o asignada directa (azul) o indirectamente (verde)." Una vez explicadas estas nociones básicas, podemos proceder a implementar la secuencia. 2.2.2 Implementación de la Secuencia I En este subapartado se explicará el modelaje de la Secuencia I, a través de una serie de pasos plasmados en la siguiente enumeración: 1) El primer paso no es otro que crear el denominado en el lenguaje de 3Dexperience ``PPR´´ o proyecto, abrir el producto físico, crear el nodo de Manufacturing Item Definition y establecer el correspondiente scope. 2) La primera secuencia está basada en la distribución en planta por células y, como se explicó antes, iba a estar conformada por tres departamentos o grupos en los que se montarían los tres principales conjunto. Por tanto, se crean tres baldosas Manufacturing Assembly que cuelgen del producto final, tal y como se muestra en la Figura 51: Figura 51. Nivel 1. Creación de los tres grupos principales. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 30 Vemos que, efectivamente, el modelo va coincidiendo con el esquema que se planteó en el anterior subapartado. 3) Siguiendo la misma dinámica, se crean las baldosas necesarias para conformar el Nivel 2 de esta secuecia, esto es, tres baldosas para el Grupo 1, dos para el Grupo 2 y otras dos para el Grupo 3, que vemos representadas en la Figura 52. Figura 52. Nivel 2. Subconjuntos que derivan de: a) Grupo 1; b) Grupo 2; c) Grupo 3. 31 31 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 4) Se procede a establecer las baldosas correspondientes al Nivel 4 de la secuencia (Figura 53). Se introducen las baldosas Provided part, si bien se siguen utilizando las Manufacturing Assembly donde sea necesario. Figura 53. Niveles 3 y 4. Componentes de: a) Grupo 1; b) Grupo 2; c) Grupo 3. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 32 5) Se completa la secuencia con el quinto nivel, esquematizado en la Figura 54. Figura 54. Nivel 5. Componentes del Grupo 1. La Figura 55 muestra la secuencia final completa. Figura 55. Secuencia I en 3Dexperience. Como puede apreciarse, la implementación ha resultado bastante sencilla dada la simplicidad de esta distribución en planta, que permite dividir el trabajo en cuantos grupos de partes de quieran, lo que facilita enormemente la posterior asignación de los componentes, así como por las útiles herramientas que proporciona 3Dexperience para llevarlo a cabo. En cuanto a los aspectos técnicos de la plataforma virtual, solo ha sido necesario crear un scope, el que relaciona el producto físico con el primer nodo del MBOM, es decir, solo ha sido preciso vincular el primer nivel jerárquico, lo que refuerza la idea de simplicidad de este diseño (más adelante, veremos como son necesarios más scopes a medida que aumenta la profundidad del estudio del proyecto). Asímismo, hemos de destacar que se han asignado todas las partes y componentes del tren de aterrizaje, lo que se ha comprobado con el ``B.I. Essentials´´, quedando de manifiesto en la Figura 56. Esto último es muy importante, ya que indica que no nos hemos dejado ninguna pieza atrás y, por tanto, la secuencia es válida. 33 33 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Figura 56. Verificación mediante ``B.I. Essentials´´ de la asignación de los componentes del tren. Finalmente, ha de destacarse que, si se compara un vista en planta de la secuencia implmentada en 3Dexperience con el diseño sobre papel que se realizó en el apartado anterior, el parecido es notable. Esto es indicativo de que se ha llevado a término el objeto de esta sección: diseñar e implementar una secuencia en 3Dexperience mediante el módulo Manufacturing Item Definition. Figura 57. Comparación diseño – modelo 3Dexperience de la secuencia. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 34 2.2.3 Implementación de la Secuencia II En la misma línea en la que se ha explicado la primera secuencia, se procede a implentar la segunda en 3Dexperience. Partimos del esquema que se planteó en el apartado 2.1.3.2 (Figura 47), y en base al mismo, procedemos en el siguiente orden: 1. En primer lugar, creamos el ``pilar´´ de esta estructura, esto es, la sucesión de baldosas que representan a la única estación en que se basa esta distribución en planta. Del diseño de la Figura 58, deducimos que serán necesarias seis baldosas Manufactuting Assembly. 2. Por otra parte, para montar los cuatro subconjuntos serán necesarias otras cuatro baldosas del mismo tipo que las mencionadas en el párrafo anterior. En definitiva, implementamos diez baldosas Manufactuting Assembly de la siguiente forma: Figura 58. Secuencia II – Esqueleto. Efectivamente, observamos cómo se han implementado las seis baldosas del pilar o ``esqueleto´´ de esta secuencia y se han añadido otras cuatro para insertar los subconjuntos. Una vez instalado el hilo principal de esta estructura, procedemos a desarrollar los nodos necesarios para implementar el resto de la estructura 3. Así, partiendo de la última baldosa del hilo principal nuevos Manufactuting Assembly para implementar el carro del tren de aterrizaje, que engloba tanto las ruedas, como el puntal principal inferior. En esta ocasión, a diferencia de la primera secuencia, no crearemos una única baldosa de la que colgarán todas las ruedas y el puntal, lo que nos proporcionaba una visión más simple de esa parte de la estructura, sino que plantearemos una suceción de baldosas Manufactuting Assembly para que de cada una de ellas cuelgue un componente. En otras palabras, estamos buscando una representación más fiel de lo que sería el orden de montaje. 35 35 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Por tanto, procedemos a instalar cinco Manufactuting Assembly y ocho Provided Part para asignar los componentes Wheel, Main Strut Bottom y BLG Bogie el eje del carro, lo que se muestra en la Figura 59. Esto constituye la que hemos denominado Fase 1, que no es otra que el primer paso de esta segunda secuencia. Figura 59. Secuencia II – Fase 1. 4. Siguiendo el orden planteado en el esquema y también dentro de la primera fase de la secuencia, el siguiente paso es montar el puntal principal superior. Para ellos, implementamos un Manufactuting Assembly y asignamos el componente Main Strut Top, tal y como se muestra en la Figura 60. 5. Del mismo modo, se procede a implementar el primer subconjunto, el conjunto de conexión que forma el objeto de la Fase 2, siguiendo la denominación de los puntos anteriores. Figura 60. Secuencia II – Fase 2. Manufactured Item Definition: Secuencia de ensamblaje 36 6. Una vez instalado el conjunto de conexión, podemos continuar con el montaje y unión del brazo posterior, operación integrada en la Fase 3 de la Secuencia II, reemitiéndonos para ello al mismo diseño usado en la primera secuencia. Su implementación se representa en la Figura 61. Figura 61. Secuencia II – Fase 3. 7. Por último, la secuencia finaliza con el montaje del brazo superior, que se lleva a cabo en la Fase 3 de la Secuencia II, reemitiéndonos de nuevo al planteamiento de la primera secuencia. Su implementación se representa en la Figura 62 Figura 62. Secuencia II – Fase 4. 37 37 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 La Figura 63 muestra la segunda secuencia planteada al completo. Figura 63. Secuencia II en 3DExperience. De la misma forma que en la Secuencia I, hacemos uso de la herramienta ``B.I. Essentials´´ para comprobar que todos los componentes del tren de aterrizaje han sido asignados y, por tanto, el diseño es correcto, tal y como se muestra en la Figura 64. Figura 64. Verificación mediante ``B.I. Essentials´´ de la asignación de los componentes del tren. En la Figura 64 se ha señalado el scope que, como ya explicamos anteriormente, es el paso previo y necesario para iniciar a crear la secuencia en el módulo Manufacturing Item Definition. Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 44 El siguiente paso es unir al conjunto principal el conjunto de conexión, proceso que se muestra en la Figura 71, si bien para ellos será preceptivo ensamblar en otro sistema independiente el citado conjunto. Así, serán necesarios dos sistemás más: 1) Sistema 3, para montar el conjunto de conexión. 2) Sistema 4, para posicionar y unir dicho conjunto en el principal. Añadiendo a la lista de operaciones, cuatro operaciones de carga, otras cuatro de montaje y una de posicionamiento. Siguiendo la misma operatoria, procedemos a montar y unir el brazo posterior del tren,, lo que se muestra en la Figura 72, siendo para ello preciso incluir dos nuevos sistemas: 1) Sistema 5, para montar el componente del brazo posterior. 2) Sistema 6, en el que se incluirán las operaciones para situar y montar dicho conjunto en el principal. Figura 72. Línea de montaje II – Esquema Sistemas 5 y 6. Por lo que adiccionamos al número de operaciones total, cuatro operaciones de carga, otras cuatro operaciones de montaje y una de posicionamiento. 45 45 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Por último se contruye el componente del brazo superior del tren de aterrizaje y se une para acabar el montaje del tren, proceso representado por la Figura 73, siendo necesarios: 1) Sistema 7, para ensamblar el brazo superior. 2) Sistema 8, donde se establecerán las operaciones de posicionamiento y montaje del mencionado componente. Figura 73. Línea de montaje II – Esquema Sistemas 7 y 8. Terminando de completar la lista de operaciones con cuatro operaciones de carga, otras cuatro operaciones de montaje y una de posicionamiento. Recogemos, a modo de comparación en la Tabla 1, las operaciones necesarias en cada una de las dos líneas de produción, observamos como el número de operaciones de carga coinciden, lo cual nos indica que no han habido errores a la hora de tener en cuenta todas las partes del BOM, coincidiendo también el número de operaciones de posicionamiento, si bien la cantidad de operaciones de montaje varía de uno entre las dos líneas. Tabla 1. Tipos y número de operaciones necesarias Tipo de operación Línea de producción I Línea de producción II Carga 21 21 Montaje 19 20 Posicionamiento 4 4 TOTAL 44 45 Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 46 3.3 Implementación de las línea de producción en 3DExperience. 3.3.1 Process Planning: conceptos básicos Al igual que establecíamos una relación jerárquica entre los nodos de los árboles del MBOM y el producto físico que plasmaba la conexión entre estos dos elementos del proceso de fabricación, el siguiente paso en este método es realizar una extrapolación análoga pero, en esta ocasión, entre el MBOM y la planificación o, como se denomina en este contexto, el Process Planning. Así, de la misma forma en que a cada parte y conjunto de éstas del producto físico le correspondía un conjunto de fabricación en el árbol del MBOM, ahora a cada conjunto y subconjunto de componentes del MBOM le corresponderá un ente equivalente en el nuevo árbol de Process Planning, tal y como podemos comprobar en la Figura 74. Figura 74. Relación entre los módulos Manufactured Item Definiton y Process Planning. [1] Efectivamente, una vez diseñada la estructura de producto, ésta se traslada al ámbito de un sistema de producción donde se establecen estaciones de trabajo y flujos de productos entre ellas, así como operaciones con relaciones de precedencia dentro de dichas estaciones de trabajo, pudiendo volver a apreciar esa estructura jerárquica que ya vimos en el capítulo anterior. Entrando ya en el módulo de 3DExperience de Process Planning, de la misma manera en que en el módulo anterior usabamos las baldosas Manufacturing Assembly y Provided Part, ahora emplearemos las siguientes: a) General System: es la baldosa estándar para crear la estructura de la línea de producción, si bien, no tiene por qué ser una estación de trabajo, sino que representa agrupaciónes o fases de operación dentro de dicha estación. En resumen, podemos usarla tanto para crear la propia estación de trabajo, como para estructurar las operaciones que se realizarán en la misma. b) General Operation: como su nombre indica, es una operación genérica. Nosotros la usaremos tanto para implementar la operación de posicionamiento como la de montaje. c) Loading Operation: es la baldosa que usaremos para asignar la operación de carga de partes del tren. Por otra parte, también es fundamental el concepto de scope o enlace entre los nodos de los árboles de los diferentes módulos. Al igual que era necesario establecer un scope entre los dos nodos principales de estos árboles para que 3DExperience captase la lógica de la secuencia que se estaba aplicando, es preceptivo a iniciar el diseño de la línea de producción establecer el correspondiente scope entre los nodos de Manufactured Item Definition y Process Planning. 47 47 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Figura 75. Scope link entre Manufactured Item Definition y Process Planning. De otra parte, al igual que hicimos en el anterior módulo al asignar a las baldosas Manufacturing Assembly y Provided Part los componentes del producto físico del tren de aterrizaje, haremos lo propio ahora asignando los conjuntos y partes a las operaciones que instalemos en las estaciones de trabajo. Esto puede hacerse tanto usando la herramienta “Assignment Manager” como arrastrando el nodo hasta el sistema u operación. Así se puede apreciar en la Figura 72: Figura 76. Asignación de componentes en Process Planning. [1] Otra de las tareas fundamentales en el diseño de la línea de producción será crear un flujo de operaciones entre los distintos sistemas y subsistemas. Para ello, 3Dexperience nos facilita una opción muy cómoda consistente en la herramienta “Product Flow”, la cual podemos ver señalada en la Figura 76 y que permite relacionar dos sistemas al establacer un flujo de producto entre ellos y que se plasma al aparecer una flecha de color azul entre las baldosas de los sistemas. Esta opción permitirá que el producto que se asigna a un sistema o se ensambla en el mismo mediante las correspondientes operaciones, se carge directamente en el siguiente sistema de la línea, siempre que entre los dos sistemas exista dicho flujo de producto. En definita, muestra ese traspaso del trabajo de una estación de trabajo a la siguiente a medida en que se va completando con éxito la fabricación de un producto. Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 48 En el mismo sentido, también habrá que crear relaciones de flujo entre las operaciones, tanto las que formen parte del mismo sistema, como entre sistemas distintos siguiendo siempre un orden adecuado. Así, usaremos otra de las herramientas de Process Planning: “Precedence Link” o relaciones de precedencia entre las operaciones, que indicará el orden en que deben efectuarse las operaciones. Como prueba del uso de esta herramienta, se adjunta la Figura 77, que muestra una captura dela literatura. Figura 77. Creación de relaciones de precedencia con “Precedence Link”. [1] Asimismo, se aprecia en la misma Figura 77 que para crear las relaciones de precedencia podemos hacer uso de los diagramas de Gantt, un instrumento muy útil en las labores de planificación de la producción, definido por OBS Business School como: “El diagrama de Gantt es una herramienta para planificar y programar tareas a lo largo de un período determinado. Gracias a una fácil y cómoda visualización de las acciones previstas, permite realizar el seguimiento y control del progreso de cada una de las etapas de un proyecto y, además, reproduce gráficamente las tareas, su duración y secuencia, además del calendario general del proyecto.” [4] Y que por tanto nos servirá para visualizar claramente la distribución de sistemas, subsitemas y operaciones que creemos en este módulo una vez diseñada la línea de producción. Asímismo nos será de mucha utilidad a la hora de diseñar la siguiente etapa del proyecto, la asignación de recursos a la línea. Por último, 3DExperience nos permite hacer uso de dos herramientas muy interesantes para llevar a cabo lo que denomina “Planning Premises”, esto es organizar las instalaciones para que concuerden o se ajusten a la demanda de producción. En Process Planning podemos hacer uso de dos módulos: a) “Shift Model”: para definir los turnos de trabajo de los operarios y poder calcular el tiempo de ciclo del sistema (Figura 78). b) “Production Demand”: representa la cantidad a ser fabricada para cada variante de producto. Figura 78. Shift Model y Production Demand. 49 49 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 La definición de estos modelos junto con la asignación de tiempos a cada operación, que conjuntamente considerados determinarán un tiempo de ciclo, nos permitirá llegar a una línea de producción completa con una capacidad determinada. En este marco, es fundamental un concepto utilizado de forma continuada y habitual en los procesos de fabricación: la utilización del sistema, que representa la carga de trabajo en cada una de las estaciones de trabajo o sistemas de la línea de producción. Para evaluarla, usaremos “B.I. Essentials” en orden a comprobar la utilización de los diferentes sistemas para comprobar si el sistema de producción que hemos diseñado, está sobrecargado, se acerca al límite definido por el modelo o bien su utilización es baja. La opción que nos permitirá comprobar la utilización del sistema se denomina “System Update Status”, la cual muestra los distintos sistemas de la línea de producción por colores en función de la carga de trabajo en cada uno de ellos, tal y como podemos comprobar en la Figura 79. Figura 79. B.I. Essentials para comprobar la utilización del sistema. En este ejemplo, la línea de producción esta llegando al nivel límite de utilización dado que uno de los tres sistemas que la integrán se encuentra en dicha situación. Vistos estos conceptos generales del módulo Process Planning, se procede a modelar en el mismo las líneas de producción diseñadas en el apartado anterior. Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 50 3.3.2 Implementación de la Línea de producción I En este subapartado se explicará el modelaje de la Línea de producción I, a través de una serie de pasos reflejdos en la siguiente enumeración: 3.3.2.1 Vista inicial de la Línea de producción I El primer paso no es otro que crear el sistema principal en Process Planning que representará a la línea de producción y que denominamos, siguiendo la misma nomencaltura utilizada hasta ahora, “A380 Landing Gear System 1”. A continuación, establecemos el correspondiente scope con el nodo principal del Manufactured Item Definition. En segundo lugar, dado que nos basamos en la Secuencia I en la que existían tres conjuntos y el ensamblaje final, creamos cuatro General System dentro de la línea que representarán a las estaciones de trabajo principales y establecemos los correspondientes scopes y flujos de producto, tal y como se muestra en la Figura 80. Figura 80. Línea de producción I – Vista inicial. 3.3.2.2 Sistema 1 de la Línea de producción I Centrándonos ya en cada uno de los sistemas por separado, continuamos implementando el Sistema 1. Para ello, de acuerdo con lo que dispusimos en el diseño (Esquema de la Figura 67), creamos cuatro sistemas que harán las veces de los subsistemas que integran el Sistema 1, tal y como se representa en la Figura 81. Figura 81. Línea de producción I – Sistema 1. 51 51 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Una vez creados los subsistemas, procedemos de la siguiente forma: a) En el Subsistema 1-3, insertamos una operación para cargar el puntal principal inferior. b) En el Subsistema 1-4, creamos una operación para ensamblar el conjunto. c) En los Subsistemas 1-1 y 1-2, dado que son a su vez otros sistemas para montar sendos subconjuntos, repetimos el mismo procedemiento para crear los General System e implementar las operaciones de carga y montaje necesarias. Así, completamos el Sistema 1 y lo representamos mediante la Figura 82. Figura 82. Línea de producción I –Sistema 1. Operaciones. Una vez modelado el sistema, continuamos establecendiendo las relaciones de precedencia entre las operaciones. A tal efecto, se ha decidio establecer la siguiente planificación: i. Como es lógico, dentro de un mismo General System de último nivel jerárquico, dentro del cual habrán operaciones de carga y montaje, las que se realizarán primero serán las de carga de componentes y después las de montaje, estableciendo para ello el correspondiente Precedence Link. ii. Así pues, en el Subsistema 1-1, se montan por separado los dos subcomponentes, creando para cada uno de ellos dos operaciones de carga que se unen con otras dos operaciones de montaje con una relación de precedencia. iii. Las operaciones de montaje de ambos subcomponentes se relacionan a su vez con la siguiente operación, que será la operación de montaje del subconjunto correspondiente al Subsistema 1-1 o brazo trasero del tren. iv. Repetimos este proceso en el Subsistema 1-2, para montar el subconjunto del brazo superior del tren. v. Una vez montados ambos subconjuntos llegamos a un punto de decisión o “milestone”: disponer que el montaje del Subsistema 1-1 sea previo al del Subsistema 1-2, o bien que se ensamblen simultáneamente. En principio, dado que estamos en un nivel ulterior de la estructura (más simple) no habría problema en montarlos a la vez, lo que ahorraría tiempo de ensamblado del conjunto globalmente, si bien es verdad que esto supondrá implementar más tarde dos trabajadores en lugar de uno solo si se montasen un subconjunto detrás de otro. Sin embargo, nos interesa optimizar el tiempo lo máximo posible para cuando estudiemos la utilización del sistema. Así, decidimos que ambos subconjuntos se monten a la vez, por lo que no creamos una relación de precedencia entre la última operación del Subsistema 1-1 y la primera del Subsistema 1-2, sino que las últimas operaciones de cada uno de ellos desembocarán en la operación de carga del puntal inferior. vi. Finalmente, se crea la relación de precedencia correspondiente entre la operación de carga del puntal y la operación final de montaje del conjunto superior del tren de aterrizaje, que se lleva cabo en el Subsistema 1-4. Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 52 El diagrama de Gantt “parcial” del Sistema 1, quedaría como muestra la Figura 83. Figura 83. Línea de producción I –Sistema 1. Diagrama de Gantt. Para completar debidamente el diagrama de Gantt, hemos asignado los correspondientes tiempos de montaje o carga a sus correspondientes operaciones homónimas. En principio, obtaremos tanto este caso, como en el resto de la línea de producción por establecer un tiempo para la operación de montaje de 1 minuto. Por su parte, para las operaciones de carga los tiempos variarán en función de estimaciones que haremos en primera aproximación para cada componente en función de su tamaño o aparente dificultad de montaje, sin perjuicio de cambiarlos más adelante. En este caso, para el montaje del primer subconjunto, el brazo trasero se han dispuesto 3 minutos para unir los subcomponentes y otros 3 minutos para montar el brazo; por su parte, dado su mayor tamaño y complejidad para el brazo superior se ha pensado asignar 5 minutos a las uniones y 3 minutos para la operación de montaje del subconjunto. Finalmente, para montar el conjunto superior se añade un tiempo de 10 minutos, al ser un montaje más complejo. A modo de resumen, mostramos todos estos datos en la siguiente Tabla 2: Tabla 2. Operaciones y tiempos Sistema 1 Subsistemas Nº Operaciones de montaje Tiempo asignado (min) Nº Operaciones de carga Tiempo asignado (min) Subsistema 1-1 3 3 4 1 Subsistema 1-2 3 3 y 5 4 1 Subsistema 1-3 - - 1 1 Subsistema 1-4 1 10 - - TOTAL 7 30 9 9 De la suma de todos los tiempos, vemos que en total suman 39 minutos para montar el primer conjunto de los tres que forman el tren de aterrizaje. No obstante, al disponer las relaciones de precedencia de manera que los subconjuntos de los Subsistemas 1-1 y 1-2 se monten simultáneamente, el tiempo total que muestra el diagrama de Gantt es de 28 minutos, por lo que hemos ahorrado 11 minutos a costa de introducir posteriormente un trabajador más. 53 53 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 3.3.2.3 Sistema 2 de la Línea de producción I El segundo de los sistemas de nuestra línea de producción alberga el ensamblaje del carro del tren. Siguiendo el esquema de la Figura 68, tenemos que instalar en esta ocasión dos subsistemas, tal y como se puede apreciar en la Figura 84. Figura 84. Línea de producción I –Sistema 2. Una vez creados los subsistemas, procedemos de la siguiente forma: a) En el Subsistema 2-1, creamos las dos operaciones para cargar el eje del carro y el puntal, otra operación para posicionar el segundo respecto del primero y una cuarta operación para el montaje (Figura 85). b) En el Subsistema 2-2, creamos una operación de carga y otra de montaje por cada rueda (Figura 85). Figura 85. Línea de producción I –Sistema 2. Operaciones. Dispuestas las operaciones creamos las relaciones de precedencia entre ellas en el siguiente orden: i. En primer lugar se unirán el puntal y el eje. Para ellos se realizarán las operaciones de carga, seguidas de la operación de posicionamiento y por último irá la operación de montaje, creándose las oportunas relaciones de precedencia. ii. Tras tener montado este componente, se relacionan la operación de montaje con la que termina el Subsistema 2-1 con la primera operación del Subsistema 2-2, que será la de carga de la primera rueda. iii. Entre la operación de carga de la rueda y la operación de montaje de la misma se establece la preceptiva relación de precedencia. iv. La operación de montaje de la primera rueda se enlaza con la operación de carga de la segunda rueda y repetimos este proceso hasta llegar a la última operación de este Sistema 2, el montaje de la sexta rueda. Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 60 Obtenemos el siguiente diagrama de Gantt, mostrado en la Figura 96. Figura 96. Línea de producción II – Fase 1. Diagrama de Gantt. En cuanto a los tiempos, hemos fijado, al igual que en la Línea de producción I, 1 minuto para las operaciones de carga, mientras que para la operación de posicionamiento y montaje del puntal inferior, 5 minutos en ambas. Por su parte, las operaciones de montaje de las ruedas tienen asigando un tiempo de 15 minutos. Tabla 5. Operaciones y tiempos Fase 1. FASE 1 Nº Op montaje Tiempo (min) Nº Op carga Tiempo (min) Nº Op Pos. Tiempo (min) Sistema 1 7 5 y 15 8 1 1 5 Sistema 2 1 5 1 1 - - TOTAL 8 100 9 9 1 5 Sumando todos los tiempos, obtenemos como tiempo total de la primera fase de fabricación 114 minutos. No obstante, al haber dispuesto que las ruedas se montan dos a dos, el tiempo real será de 66 minutos, tal y como nos muestra el diagrama de Gantt, ahorrando por tanto 48 minutos, a costa de introducir más tarde un número mayor de recursos. 3.3.3.3 Fase 2 de la Línea de producción II La segunda fase de la Línea II, mostrada en la Figura 97, incluye las operaciones necesarias para ensamblar el denominado conjunto de conexión, en el Sistema 3, e instalarlo sobre el conjunto principal en el Sistema 4. Figura 97. Línea de producción II – Fase 2. Operaciones. 61 61 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Procedemos de la siguiente forma: i. En el Sistema 3, que debemos recordar que se trata de una estación de trabajo no integrada en la línea principal, se incluyen las operaciones para montar el conjunto de conexión, que se efectuará de la misma manera en la que se procedió en la Línea I, por lo que nos remitimos a ella. ii. Dado que el montaje de este subconjunto es independiente de la línea princial, no creamos una relación de precedencia entre la última operación de la Fase 1 y esta, sino que la primera operación del Sistema 3 empieza en el instante incial. iii. En el cuarto sistema integramos dos operaciones, de posicionamiento y montaje, del subconjunto en el conjunto principal, creando una relación de precedencia entre la última operación de la Fase 1, la unión del puntal principal superior, y la citada operación de posicionamiento, haciendo lo propio entre ésta última y la de montaje del conjunto de conexión. iv. Creamos una última relación de precedencia entre la operación de ensamblaje del subconjunto y la de posicionamiento del Sistema 4. Así, se configura el diagrama de Gantt representado en la Figura 98. Figura 98. Línea de producción II – Fase 2. Diagrama de Gantt. En cuanto a los tiempos, hemos fijado, 1 minuto para las operaciones de carga, mientras que para las operaciones de montaje del Sistema 3, 3, 5 y 15 minutos. Por su parte, la operacione de posicionamiento del Sistema 4 tiene 5 minutos de tiempo, por los 10 minutos de la operación de montaje de ese mismo sistema. Recogemos estos datos en la Tabla 6. Tabla 6. Operaciones y tiempos Fase 2. FASE 2 Nº Op montaje Tiempo (min) Nº Op carga Tiempo (min) Nº Op Pos. Tiempo (min) Sistema 3 3 5, 3 y 10 4 1 - - Sistema 4 1 10 - - 1 5 TOTAL 4 28 4 4 1 5 Aunque las operaciones del Sistema 3 comiencen en el instante inicial, las del Sistema 4 tienen lugar después de practicarse las operaciones de la Fase 1, de ahí ese “salto” que podemos ver en el diagrama de Gantt. Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 62 3.3.3.4 Fase 3 de la Línea de producción II La tercera fase de este sistema de producción contiene las operaciones de montaje, carga y posicionamiento para unir a nuestro conjunto principal el brazo posterior del tren, en el Sistema 5, y su unión en el Sistema 6. La Figura 99 muestra tal configuración. Figura 99. Línea de producción II – Fase 3. Operaciones. En cuanto a las operaciones incluidas y relaciones de preferencia creadas: i. En el Sistema 5, que debemos recordar que se trata de una estación de trabajo no integrada en la línea principal, se incluyen las operaciones para montar el brazo posterior del tren, que se efectuará de la misma manera en la que se procedió en la Línea I, por lo que nos remitimos a ella. ii. Dado que el montaje de este subconjunto es independiente de la línea princial, no creamos una relación de precedencia entre la última operación de la Fase 2 y esta, sino que la primera operación del Sistema 5 empieza en el instante incial. iii. En el Sistema 6 integramos dos operaciones, de posicionamiento y montaje, del subconjunto en el conjunto principal, creando una relación de precedencia entre la última operación de la Fase 2, la unión del conjunto de conexión, y la citada operación de posicionamiento, haciendo lo propio entre ésta última y la de montaje del brazo posterior del tren. iv. Terminamos con una última relación de precedencia entre la operación de ensamblaje del subconjunto y la de posicionamiento del Sistema 6. Obteniendo el diagrama de Gantt: Figura 100. Línea de producción II – Fase 3. Diagrama de Gantt. 63 63 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Establecemos operaciones y tiempos en la Tabla 7. Tabla 7. Operaciones y tiempos Fase 3. FASE 3 Nº Op montaje Tiempo (min) Nº Op carga Tiempo (min) Nº Op Pos. Tiempo (min) Sistema 5 3 5, 3 y 10 4 1 - - Sistema 6 1 10 - - 1 5 TOTAL 4 28 4 4 1 5 3.3.3.5 Fase 4 de la Línea de producción II Por último, la cuarta fase, representada en la Figura 101, incluye las operaciones para el montaje del brazo superior del tren, en el Sistema 7, y su adición al conjunto principal. Figura 101. Línea de producción II – Fase 4. Operaciones. En cuanto a las operaciones incluidas y relaciones de preferencia creadas: i. En el Sistema 7, tratándose de una estación de trabajo no integrada en la línea principal, se incluyen las operaciones para montar el brazo superior del tren, que se efectuará de la misma manera en la que se procedió en la Línea I, por lo que nos remitimos a ella. ii. Dado que el montaje de este subconjunto es independiente de la línea princial, no creamos una relación de precedencia entre la última operación de la Fase 3 y esta, sino que la primera operación del Sistema 7 empieza en el instante incial. iii. En el Sistema 8 integramos dos operaciones, de posicionamiento y montaje, del subconjunto en el conjunto principal, creando una relación de precedencia entre la última operación de la Fase 3, la unión del brazo posterior del tren, y la citada operación de posicionamiento, haciendo lo propio entre ésta última y la de montaje del brazo superior del tren. iv. Terminamos con una última relación de precedencia entre la operación de ensamblaje del subconjunto y la de posicionamiento del Sistema 8. Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 64 La Figura 102 representa el diagrama de Gantt de esta última fase del montaje. Figura 102. Línea de producción II – Fase 4. Diagrama de Gantt. Como venimos haciendo, recogemos las operaciones y tiempos en una tabla, en este caso la Tabla 8. Tabla 8. Operaciones y tiempos Fase 4. FASE 4 Nº Op montaje Tiempo (min) Nº Op carga Tiempo (min) Nº Op Pos. Tiempo (min) Sistema 7 3 5 y 10 4 1 - - Sistema 8 1 10 - - 1 5 TOTAL 4 30 4 4 1 5 Finalmente, mostramos la implementación completa del sistema producción en la Figura 103. Se ha de destacar el parecido en relación a la estructura y organización que existe entre la línea de producción diseñada con 3DExperience y la previamente planificada sobre el papel. Figura 103. Línea de producción II – Vista general. 65 65 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Por último, de forma análoga a como se hizo con el primer sistema de producción, procedemos a obtener el diagrama de Gantt de la Línea de producción II, representándolo en la Figura 104. Figura 104. Línea de producción II – Diagrama de Gantt general. Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 66 3.4 Utilización de los sistemas de producción. Optimización Una vez implementadas las líneas de producción en 3DExperience, podemos plantear el uso de los ya mencionado módulos Shift Model y Production, con el objeto de comprobar la utilización del sistema y la carga de trabajo. En este sentido, hemos de definir una demanda de producción para poder utilizar estas herramientas que proporciona 3DExperience. Puesto que el propósito de este proyecto está más cercano a mostrar el potencial de este software que a plantear un sistema de producción ajustado estrictamente a la realidad, tomaremos un supuesto en el que, i. Fuera necesario fabricar la cantidad de cuatro trenes de aterrizaje cada día laborable de la semana, ii. Siendo los turnos de ocho horas al día, lo que nos lleva a un tiempo máximo de ensamblaje del tren de dos horas, iii. y con una disponibilidad del 80%. Procedemos a introducir estos datos en los módulos de Process Planning y a analizar los resultados obtenidos. 3.4.1 Utilización de la Línea de producción I Establecidos los ajustes indicados anteiormente, es necesario establecer un tiempo de ciclo del sistema, que según la siguiente expresión, resulta ser de dos horas, 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑟 Es interesante ver, en primer lugar, lo que nos muestra “B.I.Essentials” si no fijamos un tiempo de ciclo en el sistema, que como no puede ser de otra manera, es que la utilización es muy satisfactoria, es decir, que el sistema no tiene un exceso de carga de trabajo. Esto lo muestra la Figura 105. Figura 105. Shift Model – Utilización del sistema sin definir un tiempo de ciclo. Si fijamos ya el tiempo de ciclo de dos horas, observamos que todo el sistema se vuelve de color rojo al estar sobrecargado. Esto se debe a que sumando todos los tiempos de las operaciones obtenemos un tiempo total de producción del tren de aterrizaje de 128 minutos, superior al tiempo máximo de 130 minutos. 67 67 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 Por tanto es necesario plantear el estudio sobre cómo optimizar el sistema de forma que el tiempo de producción al tren sea inferior al tiempo de ciclo. Para ellos, como ya hemos ido comentando al modelar las líneas de producción, una manera muy efectiva de llevar a término este cometido sería cambiar las relaciones de precedencia en alguno de los sistemas integrantes de la Línea I con la finalidad de cambiar la disposición de operaciones para que dos procesos distintos que antes estuvieren dispuestos de forma sucesiva, pasen a llevarse a cabo simultáneamente. Para conocer en qué sistema sería certero apropiado realizar este proceso, probamos primero a repartir a partes iguales la minoración del tiempo sobrante entre todos los sistemas, observando que que los Sistemas 1 y 3 cambian su color a verde (Figura 106), indicativo de que el sistema esta sin exceso de carga de trabajo, el Sistema 3 se descarga aunque se queda cerca del límite y el cuarto sistema sigue sobrecargado. Figura 106. Shift Model – Utilización del sistema con el exceso de tiempo repartido a partes iguales. Hemos conseguido así aislar el problema a uno de los citados sistemas. Sin embargo, existe una diferencia entre ambos: en el Sistema 4 no existe mucho margen para cambiar relaciones de precedencia, pues las operaciones de posicionamiento no se pueden efectuar simultáneamente a la de montaje y estar posicionando dos conjuntos a la vez implicaría la utilización de dos grúas en lugar de una, incrementando así los recursos necesarios; por su parte en el Sistema 2, existen más posibilidades de modificación, pues existen más operaciones. Si repartimos ahora el tiempo de exceso entre los dos sistemas aún afectado por la sobrecarga de trabajo, podemos apreciar en la Figura 107 como ya el Sistema 4 aparece en color verde descargado, concentrándose el problema únicamente en el Sistema 2 y en concreto en su Subsistema 2-2, siendo éste último sistema donde procederá realizar alguna modicifación. Figura 107. Shift Model – Utilización del sistema con el exceso de tiempo repartido entre los Sistemas 2 y 4. Process Planning: Estaciones de trabajo y operaciones 68 Recordando lo realizado en el apartado de la implementación de esta línea de producción, al llegar al punto de decisión entre montar las ruedas sucesivamente o de forma simultánea nos decidimos, en principio, por ahorrar recursos a costa de incrementar el tiempo. Llegados a este punto, vamos a retroceder a este “milestone” y a cambiar esta decisión: dispondremos ahora las operaciones de carga y posicionamiento de las ruedas de manera que se monten dos a dos ruedas simultáneamente, obteniendo la Línea de producción I optimizada, mostrada en la Figura 108. Figura 108. Línea de producción I optimizada. Efectivamente, ahora B.I.Essentials nos muestra todo el sistema en color verde, indicativo de que el sistema no esta en situación de exceso de carga de trabajo. Figura 109. Diagrama de Gantt Línea de producción I optimizada. Centrándonos en el diagrama de Gantt resultante (Figura 109), puede apreciarse como el tiempo se ha reducido en, lo que traducirá en incluir como recurso dos operarios adicionales. 69 69 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 3.4.2 Utilización de la Línea de producción II Estableciendo los mismos ajustes en la Línea de producción II, obtenemos los siguientes resultados mostrados a través de B.I.Essentials y representados en la Figura 110. Figura 110. Shift Model – Utilización del segundo sistema de producción. De la imagen destaca que todo el sistema se muestra en color verde, es decir, la utilización del sistema esta muy por debajo del límite de carga de trabajo. Esto se debe a que el tiempo total de fabricación en esta segunda línea resulta ser de 111 minutos y, dado que el tiempo máximo que habíamos definido era de 120 minutos, no existe problema alguno en este ámbito. La explicación la encontramos en la implementación del primero de los sistemas de esta línea de producción: para este caso y a diferencia de la Línea I, optamos por dividir el trabajo de forma que se motaran las ruedas dos a dos, reduciendo el tiempo en 48 minutos. De no haber elegido esta opción, el tiempo total hubiese sido de 159 minutos, muy por encima de los 120 minutos y, por lo tanto, B.I.Essentials nos hubiera mostrado el Sistema 1 de esta línea en color rojo. Hemos de hacer especial mención de que, habiendo realizado dos diseños diferentes de secuencias y estructuras de montaje, los que nos llevó a dos líneas de producción distintas, hemos llegado llegado al mismo problema de optimización: ¿realizar las operaciones de forma sucesiva para ahorrar recursos a costa de aumentar la utilización del sistema o bien, efectuarlas simultáneamente para minorar el tiempo de fabricación alejándonos del execeso de carga de trabajo teniendo como contrapartida un incremento de recuros? y, además, también cabe preguntarse: ¿dónde efectuar las modificaciones derivadas de la respuesta a la anterior pregunta? La solución no es otra que buscar una solución de compromiso entre las dos opciones planteadas y aplicarla en el lugar adcuado de la línea, lo que constituye una clara aplicación de la disciplina denominada ingeniería de procesos y que en 3Dexperience, hemos puesto en práctica mediante el uso del módulo de Shift Model de Process Planning con la colaboración de B.I.Essentials. Manufacturing Equipment Allocation Essentials: Asignación de recursos 76 Así, configuramos el esquema mostrado en la Figura 118. Figura 118. Estructura de recursos I – Sistema 2. Esquema. Por último, disponemos los recursos para el Sistema 3. En este caso, estamos ante un subconjunto, por lo que nos limitamos a repetir la misma metodología empleada en cualquiera de esta categoría que vimos en el Sistema 1, creando por tanto un único worker y una única grúa, lo que se representa en la Figura 119. Figura 119. Estructura de recursos I – Sistema 3. Esquema. 77 77 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 4.3.2 Estructura de recursos II Por su parte, planeamos la segunda estructura de recursos, que será la que se integrará en la Línea de producción II. Haciendo uso de nuevo de los esquemas ya empleados en el capítulo anterior, y recordando que en la Línea II hablábamos en términos de fases de producción, tratamos en primer lugar la Fase 1: 1) Primero se realizan las operaciones de carga y montaje del puntal inferior y del eje del tren, por lo que es previsible que habrán de implementarse un operario y una grúa, acompañados de una llave neumática para ajustar tuercas y tornillos y eslingas para cargar las partes. 2) Para proceder a cargar y montar las ruedas del tren, podemos hacer uso del operario y de la grúa del punto anterior, por cuanto las operaciónes se realizan con carácter sucesivo respecto de las anteriores, si bien será necesario emplear otro operario y otra grúa , además de otro conjunto de utillaje, pues las ruedas se cargan y montan dos a dos, en dos líneas de flujo paralelas, por lo que son necesarios recursos extra. 3) Para cargar y ensamblar el puntal superior serán necesarios otro operario y otra grúa, qeu también serán empleados en la operación de posicionamiento, teniendo asigandos como utillaje, eslingas y posicionadores y una llave. Así, creamos el esquema mostrado en la Figura 120. Figura 120. Estructura de recursos II – Sistemas 1 y 2. Esquema. Seguimos con la Fase 2, 1) Como ya indicamos en Process Planning, en este segundo sistema de producción, los subconjuntos que se ensamblan en el conjunto principal se montan en estaciones diferentes. En esta segunda fase el subconjunto es el de conexión, utilizándose como recursos un operario y una grúa y como utillaje, eslingas y ganchos para la operación de carga, llave de impacto o apriete neumática para la operación de montaje y eslingas y posicionadores para la de posicionamiento. 2) Por su parte, una vez montado este conjunto se procede a su unión al principal, para lo que se hará uso de los recursos de worker e industrial machine y eslingas y posicionadores (operación de posicionamiento) y llave neumática (operación de montaje) como útiles. Manufacturing Equipment Allocation Essentials: Asignación de recursos 78 Así, configuramos el esquema mostrado en la Figura 121. Figura 121. Estructura de recursos II – Sistemas 3 y 4. Esquema. Dado que las fases 3 y 4 consisten en el mismo procedimiento, montaje del subconjunto de forma independiente y posterior unión al conjunto principal, la estructura de recursos será idéntica a la planteada para la Fase 2, constutyendo esto una de las principales ventajas de este segundo planteamiento. La Figura 122 representa estos esquemas. Figura 122. Estructura de recursos II – Sistemas 5 y 6. Esquema. 79 79 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 4.4 Implementación de la estructura de recursos en 3DExperience 4.4.1 Equipment Allocations: conceptos básicos Como ya hemos venido señalando en los distintos capítulos, entre cada árbol de 3DExperience existe una conexión entre sus nodos, el scope. Pues bien, este último módulo no va a ser diferente: entre el árbol de Process Planning y el nuevo árbol que se creará en este apartado de Equipment Allocation existe una relación por la que, a las distintas operaciones que se establecen en el primero, le corresponden unos recursos o resources en el segundo. La Figura 123 muestra tal relación de modo gráfico. Figura 123. Relación Process Planning con Equipment Allocation. Así, creamos el nodo correspondiente en Equipment Allocation, que se denomina “Manufacturing Cell”, que es el recurso principal, organizativo para indicar el dónde iran dispuestos los recursos. Esta figura es equivalente al “General System” utilizado en Process Planning. A continuación, creamos el scope preceptivo, tal y como muestra lam Figura 124. Figura 124. Equipment Allocation – Creación del scope Por tanto, iremos creando “Manufacturing Cell” como conjuntos de recursos y, colgando de estos nodos, dispondremos los ya mencionados recursos: worker, industrial machine y tool. Procedemos, por tanto, a implementar los recursos. Manufacturing Equipment Allocation Essentials: Asignación de recursos 80 4.4.2 Implementación de la Estructura de recursos I Basándonos en el esquema de la Figura 116, creamos cuatro “Manufacturing Cell” equivalentes a los cuatro sistemas principales que conforman la Línea de producción I y creamos los respectivos scopes entre los mismos. Podemos ver el resultado de estos pasos en la Figura 125. Figura 125. Estructura de recursos I – Vista General. En la primera de las células se integran los recursos que acompañarán a la realización de las operaciones del Sistema 1, donde se monta el conjunto superior. En este caso, como consecuencia de la decisión tomada en el anterior capítulo hay dos subconjuntos que se montan al mismo tiempo, por lo que tenemos que crear dos worker y dos grúas, además de dos tandas de utillaje que son las eslingas para las operaciones de carga y las tuercas, ejes pasantes y la herramienta de apriete para las operaciones de montaje. Figura 126. Estructura de recursos I – Recursos del Sistema 1. En la Figura 126 podemos ver cómo hemos dispuesto los recursos en Equipment Allocation, colgando de su respectivo nodo correspondiente al Sistema 1 de la Línea 1 y haciendo uso de la opción “Properties” para mostrar como lo hemos denominado y descrito en cuanto a las operaciones a las que se asigna los recursos en cuestión. 81 81 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 3DExperience nos permite extraer el Diagrama de Gantt de esta subestructura. Lo representamos en la Figura 127 Figura 127. Estructura de recursos I –Sistema 1 Diagrama de Gantt. En la misma línea, en la segunda célula irán los recursos relacionados con el montaje del conjunto inferior. Como ya indicamos anteriormente, las ruedas se montarán simultáneamente de dos a dos en dos líneas de flujo diferentes, por lom que serán necesarios dos workers y dos grúas con utillaje de eslingas y tornillos y la llave de impacto neumática para las operaciones de carga y montaje, respectivamente. Además, previamente debe montarse el eje del tren y el puntal inferior, por lo que podemos usar cualquiera de los dos workers y grúas para ello, ahorrando así recursos a base de incrementar la carga de trabajo. El utillaje para está utlima parte comprende una mesa para las operaciones de carga, tuercas y llave para el montaje y eslingas y posicionadores para el posicionamiento. El resultado de implementar estos elementos en 3DExperience se muestra en la Figura 128. Figura 128. Estructura de recursos I – Recursos del Sistema 2. Así, vemos en esta segunda imagen cómo se han establecido los recursos para el Sistema 2, colgando de su respectivo nodo y utilizando la opción “Relations” para comprobar que las operaciones han sido asignadas a sus respectivos recursos, en este caso, a una de las tres grúas que se utilizan esta parte de la estructura de recursos. Manufacturing Equipment Allocation Essentials: Asignación de recursos 82 También obtenemos el diagrama de Gantt, mostrado en la Figura 129. Figura 129. Estructura de recursos I –Sistema 2 Diagrama de Gantt. Por colores: rojo = op. de carga, amarillo = op. de montaje,verde = op. de montaje de ruedas. Por su parte, en la tercera “Manufacturing Cell” se insertan los recursos necesarios para el montaje del conjunto de conexión. Su estructura es similar a cualquiera de los dos subconjunto del Sistema 1, por lo que nos remitimos a ellos y mostramos el resultado en la Figura 130. Figura 130. Estructura de recursos I – Recursos de los Sistemas 3 y 4. Por último, en la cuarta célula se establecen los recursos con los que se llevará a cabo el ensamblaje final del tren. En principio, si bien la complejidad de las operaciones y tamaño de los conjuntos llegados a este punto son notables, dado que son operaciones sucesivas y con el objeto último de ahorrar en recursos, las operaciones serán realizadas por un único worker y una única grúa, a los que acompañaran en concepto de utillaje el útil de montaje MTOO para las operaciones de posicionamiento, eslingas para la carga, ejes y tuercas pasantes para las uniones y los tornillos, tuercas, muelles, pistones y aciete, entre otros, necesarios para contruir el amortiguador del tren. En la Figura 130, mostramos los recursos que acompañarán a las operaciones contenidas en los Sistemas 3 y 4, así como la utilización de la opción “Assignment Manager” para asignar o, en este caso, comporbar la asignación de las operaciones de a los recursos. En este caso, vemos como han sido enlazadas las operaciones de carga del puntal, eje del tren y ruedas al utillaje que se utiliza para efectuar tal operación, las eslingas y gancho. 83 83 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 La Figura 131 representa los correspondientes diagramas de Gantt relativos a los Sistemas 3 y 4. Figura 131. Estructura de recursos I –Sistemas 3 y 4 Diagrama de Gantt. Por otra parte, podemos comprobar mediante “B.I. Essentials”, comprobamos que, tal y como muestra la Figura 132, todas las operaciones estan asignandas a un recurso: Figura 132. Estructura de recursos I – B.I.Essentials. Manufacturing Equipment Allocation Essentials: Asignación de recursos 84 A modo ilustrativo y con el objeto de proceder más tarde a una comparación entre las dos estructuras de recursos planteadas en este capítulo, recogemos de forma separada la totalidad de los recursos empleados en la Tabla 9. Tabla 9. Recursos Estructura I Workers Grúas Utillaje (eslingas) Utillaje (ejes + tuercas) Utillaje (tornillos + llave) Utillaje ( útil MTOO) Sistema 1 2 2 2 2 - - Sistema 2 3 3 2 1 3 1 Sistema 3 1 1 1 1 - - Sistema 4 1 1 1 1 - 1 TOTAL 7 7 6 5 3 2 Por último, podemos asimismo hacer uso de la opción “Resource Balancing” (Figura 133) que equilibra de forma automática las operaciones entre los diferentes recursos de trabajo, para mostrarnos la carga de trabajo de cada recurso. Figura 133. Estructura de recursos I – Diagrama de carga de trabajo. Entre otras cosas, podemos apreciar en la Figura 133 como, con carácter general, los operarios están más sometidos a una mayor carga de trabajo, es decir, su grado de utilización es mayor. Esto es coherente, pues a los workers se les ha asginado las operaciones de montaje, que son las que más tiempo consumen en compararación con las de carga. Asimismo, es fácil comprobar que los tiempos de operación de cada recurso están muy lejos de ese límite constituido por el tiempo de ciclo que fijamos en el capítulo dedicado a la planificación de operaciones. Podemos inferir que se debe a la modificación que introdujimos al final de dicho capítulo, con la que conseguimos reducir considerablemente los tiempos. 85 85 Modelado y simulación con 3DExperience del proceso de montaje del tren de aterrizaje del Airbus A380 4.4.3 Implementación de la Estructura de recursos II Partiendo del esquema de la Figura 94, creamos ocho “Manufacturing Cell” relativas a los ocho sistemas que se implementaron en Process Planing, obteniendo la estructura de árbol mostrada en la Figura 134. Figura 134. Estructura de recursos II – Vista General. 4.4.3.1 Recursos de la Fase 1 Dentro de la Fase 1, distinguimos dos sistemas o células. En la primera de ellas incluimos los recursos necesarios para el montaje del conjunto inferior del tren: i. En primer lugar, creamos dos workers: uno de ellos se encargará de las operaciones de montaje del puntal inferior y del tren, además de el montaje de tres de las seis ruedas; el otro realizará directamente el montaje de las tres ruedas restantes. ii. En segundo lugar, incluimos dos grúas: una de ellas para cargar el puntal y el eje, así como tres ruedas y la otra para cargar las ruedas restantes. iii. En el segundo sistema, donde se posiciona el puntal principal superior y se procede a su ensamblaje, será necesario un operario y una grúa. En este caso debemos destacar que 3DExperience no permite usar recursos ya utilizados en otras “Manufacturing Cell”, por lo que tenemos que crear nuevos recursos. iv. Por último y en cuanto al utillaje, los operadores harán uso de llaves de impacto o apriete neumátricas, las grúas estrán acompañadas de eslingas y ganchos y se hará uso de el útil de montaje MTOO y posicionadores para la operación de posicionamiento. Mostramos el resultado en la Figura 135. Figura 135. Estructura de recursos II – Fase 1. Conclusiones y trabajos futuros 92 ii. Una vez integrada la secuencia de ensamblaje, se perseguía modelar la línea de producción con sus correspondientes operaciones. Así, el siguiente paso fue crear las operaciones, haciendo uso de Procces Planning, concretamente Loading Operation,como operación de carga de las partes, y General Operation que hizo las veces de operación de montaje y posicionamiento. Así se obtuvo la línea de producción, la cual fue sometida a una situación de respuesta a una demanda real mediante la opción que proporciona 3DExperience de “Shift Model” y “Production Demand”, resultando un tiempo de ciclo y una utilización del sistema, que asímismo nos llevó, utilizando de nuevo de “B.I. Essentials” para ver la sobrecarga de trabajo en cada subsistema, a una optimización de la primera posibilidad de sistema de producción planteada, resultando exitoso el modelaje de la línea de producción. Además, este 3DExperience nos permite extraer los diagramas de Gantt general del sistema y particular de cada subsistema, así como diagramas de la carga de trabajo. iii. El último objetivo era dotar de recursos a la línea. A través de Equipment Allocation, se implementaron los recursos worker e industrial machine necesarios para llevar a término las operaciones, además del utillaje y se asignaron a las dichas operaciones antes incluidas mediante Procces Planning, quedando así terminados, previa comprobación de la correcta asignación de los mismos con “B.I. Essentials”, los dos sistemas de producción, cumpliendo así el tercer y último objetivo y obteniendo además, diagramas de Gantt y de carga de trabajo respecto a los recursos. En definitiva, 3DExperience ha sido una herramienta eficaz para llevar a cabo estas tareas, pero no solo ha servido para culminar el objetivo material del proyecto, modelar y diseñar un sistema de producción, sino que también da amplias facilidades para ello como son, el uso de la ya antedicha opción de “B.I. Essentials” para las labores de comprobación, la posibilidad de plantear problemas de optimización de tiempos a través de “Shift Model” o las posibilidades de planificación de la producción con los diagramas de Gantt o de análisis mediante las gráficas de carga de trabajo. Por lo que podemos concluir que 3DExperience es una herramienta notoriamente útil y potente en el ámbito de la producción y fabricación aeronáuticas. Por último, en cuanto a las observaciones dirigidas a mejoras o progresos en trabajos similares futuros, podemos comentar, entre otras:  Como experiencia personal del alumno, al inicio de este proyecto se planteó una dificultad relativa al planteamiento de cada uno de los objetivos, pues el primer paso que se siguió fue realizar directamente los tutoriales de cada uno de los módulos y empezar a trabajar sin haber entendido previamente de qué iba el objetivo del trabajo, es decir, ir sin paso previo a instalar opciones en el programa sin haberlo planificado previamente. Por lo tanto, como propuesta para otros trabajos, se sugiere iniciar el proyecto no usando como primer paso 3DExperience, sino hacer un esfuerzo de planteamiento y compresión previos de la materia y alcanza del trabajo.  Dentro de las posibilidades que ofrece 3Dexperience, se podría hacer uso de más operaciones en Procces Planning, como por ejemplo Remove material o Point Fastening, o bien, de más recursos en Equipment Allocation como pueden ser Robot, Transport, NC Machine (control númerico) o Conveyor.  También podría plantearse la posibilidad de completar el estudio de esta materia sobre organización de la producción, con otras disciplinas como son, el ámbito de CATIA, con el diseño de tornillos, tuercas o ejes pasantes necesarios para el ensamblaje del tren de aterrizaje.  En la misma línea que en el punto anterior y dado que, actualmente, la ingeniería no se limita solo a estudios técnicos convencionales, sino además a aspectos relacionados con el mundo empresarial, podría ser interesante plantear un estudio de la viabilidad ecónomica en cuanto a tiempos o recursos del sistema de producción. 11 REFERENCIAS [1] 3DS Learning Space: “ DELMIA Process Planning Essentials”. Dassault Systèmes, 2019. [2] Fuente de la imagen: “https://www.monografias.com/trabajos109/distribucion-de-planta/distribucion-deplanta.shtml”. [3] Fuente de la imagen: “https://www.goconqr.com”. [4] Recurso en la Web: “ https://obsbusiness.school/es/blog-project-management/diagramas-de-gantt/que-esun-diagrama-de-gantt-y-para-que-sirve”. [5] 3DS Learning Space: “ DELMIA Manufacturing Equipment Allocation”. Dassault Systèmes, 2019. [6] Curso de diseño utillaje aeronaútico. David Esteban, 2008. [7] Recurso en la Web: “https://www.youtube.com/watch?v=PmzmeMxzO7c&feature=youtu.be” [8] Recurso en la Web: “https://www.youtube.com/watch?v=mmDHJO3Iv30”