¿Qué es una línea de producción flexible?

Composición básica de una línea de producción flexible

Cuando una pieza mecánica requiere numerosas operaciones, los fabricantes suelen disponer los equipos de mecanizado en secuencia y conectarlos mediante dispositivos de transferencia y auxiliares. La línea de producción de mecanizado resultante lleva a cabo un proceso definido para uno o varios productos similares. Su equipamiento se selecciona y se dispone en torno a la ruta del proceso y a las operaciones utilizadas por la mayoría o la totalidad de dichos productos. Esta organización requiere una estabilidad razonable en el diseño del producto y en el proceso, y puede utilizarse para la producción por lotes o en serie.

Las líneas de fabricación incluyen líneas de flujo regulado y líneas automatizadas. Una línea automatizada incorpora un sistema de control que gestiona automáticamente la transferencia de las piezas, el indexado, el posicionamiento, la sujeción y las acciones de los dispositivos auxiliares según un programa predefinido.

La estructura y la complejidad de una línea dependen de la pieza a fabricar, los requisitos del proceso, la secuencia del proceso, el ritmo de producción y el nivel de automatización. Independientemente de su complejidad, una línea suele constar de cinco elementos básicos: equipos de procesamiento, utillaje y accesorios, un sistema de transporte de material, sistemas auxiliares y un sistema de control.

Tipos de líneas de fabricación flexibles

1. Clasificación según la forma y el movimiento de la pieza de trabajo
   1. Líneas de piezas giratorias. Estas máquinas mecanizan ejes, discos y anillos mientras la pieza gira. Entre las operaciones habituales se incluyen el torneado o el rectificado de diámetros internos y externos, ranuras, roscas y caras frontales.
   2. Líneas con pieza de trabajo fija. Estas líneas mecanizan carcasas de máquinas y piezas diversas que normalmente permanecen fijas. Entre las operaciones típicas se incluyen el taladrado, el avellanado, el mandrinado, el escariado, el fresado frontal y el fresado de ranuras.
2. Clasificación por variedad de producto
   1. Líneas de un solo producto. A lo largo de una ruta de proceso fija se disponen máquinas de uso específico de alta productividad, utillaje, equipos de transferencia y equipos auxiliares. Las piezas se desplazan de una estación a la siguiente para su mecanizado, inspección y limpieza. La calidad y la eficiencia son elevadas, pero también lo son la inversión y la especialización, lo que dificulta la reconversión. Estas líneas son adecuadas para la producción en serie.
   2. Líneas de productos por grupos ajustables. Los equipos especiales ajustables se diseñan mediante tecnología del grupo y se organizan en torno a un proceso del grupo. Estas líneas ofrecen una alta eficiencia y automatización para familias de productos similares desde el punto de vista estructural y tecnológico. Son adecuadas para la producción por lotes y pueden reconfigurarse o reorganizarse cuando cambian los productos.
3. Clasificación según los equipos de proceso
   1. Líneas de máquinas-herramienta de uso general. Estas líneas se caracterizan por sus cortos tiempos de fabricación y su bajo coste, y suelen utilizarse para piezas giratorias pequeñas y medianas, como discos, ejes, manguitos y engranajes.
   2. Líneas modulares de máquinas-herramienta. Las máquinas modulares conectadas ofrecen ciclos de diseño y fabricación relativamente cortos, un funcionamiento fiable y un buen rendimiento económico en la producción en serie.
   3. Líneas de máquinas-herramienta para fines específicos. Estos procesos tienen ciclos de diseño y fabricación prolongados y requieren una elevada inversión. Son adecuados para piezas con una estructura inusual o compleja, así como para productos estables fabricados en grandes volúmenes.
   4. Líneas de producción flexibles. Las máquinas multifunción CNC y los centros de mecanizado están integrados con sistemas de manipulación de materiales y control informático. Las mesas giratorias y los cambiadores automáticos de herramientas permiten que cada máquina realice múltiples caras y operaciones con menos cambios de configuración, lo que reduce el error de posicionamiento. Estas líneas son adecuadas para piezas complejas y de alta precisión en lotes pequeños y medianos, y pueden responder rápidamente a los cambios del mercado, pero requieren una elevada inversión y capacidad técnica.
      
4. Clasificación según la conexión de los equipos
   1. Líneas rígidas. Sin almacenamiento intermedio, cada pieza pasa directamente de una estación a la siguiente. El mecanizado y el traslado deben seguir un takt estricto, y una avería en una máquina detiene toda la línea. Por lo tanto, las máquinas y los dispositivos auxiliares deben ofrecer una gran estabilidad y fiabilidad.
   2. Tubos flexibles con revestimiento protector. El almacenamiento puede situarse entre máquinas adyacentes o grupos de máquinas. Si una máquina se detiene, las demás pueden seguir funcionando durante un tiempo limitado. Los búferes también permiten equilibrar estaciones con tiempos de ciclo diferentes.
5. Clasificación según la transferencia de piezas
   1. Líneas de transferencia directa. El dispositivo de transferencia actúa directamente sobre una superficie de la pieza de trabajo. Las piezas entran al principio de la línea y salen al final, una vez procesadas.
   2. Líneas de montaje con palés. Cada pieza se coloca en un portapiezas móvil que se desplaza por las estaciones de la cinta transportadora principal. Tras el mecanizado, una cinta transportadora de retorno lleva el portapiezas de vuelta al punto de partida.

Principios de diseño

1. Cumplir con el programa de producción sin dejar de permitir el crecimiento; el análisis técnico y económico debería, en principio, garantizar la amortización de la inversión en la línea de producción en un plazo de cinco años.
2. Asegúrate de que se cumplan todos los requisitos de los planos de los productos.
3. Ofrece una capacidad de ajuste adecuada al tamaño del lote y a la duración prevista de la producción.
4. Utilizar procesos y equipos estables y fiables con bajos costes iniciales, de funcionamiento y de mantenimiento.
5. Reducir la intensidad del trabajo y mejorar las condiciones laborales.
6. Reducir al mínimo el espacio ocupado, sin dejar de garantizar un funcionamiento, una supervisión y un mantenimiento seguros y cómodos.
7. Apoyar la conservación de los recursos, la protección del medio ambiente y la producción limpia.

Diseño del contenido y la secuencia

1. Definir el plan de proceso de la línea y elaborar los diagramas de operaciones y mecanizado.
2. Seleccionar equipos de uso general y diseñar cualquier máquina para fines específicos.
3. Definir el método logístico y diseñar los dispositivos de transferencia.
4. Seleccionar y diseñar dispositivos auxiliares.
5. Diseña la disposición general de la línea.
6. Elabora el plano de conexión con las cotas generales.
7. Diseña el sistema de control de la línea.
8. Elabora las instrucciones de uso y las precauciones de mantenimiento.