Resultados de un Sistema de Formulación Instalado en EU

En el mes de Diciembre de 1997, la revista norteamericana Powder and Bulk Engineering publicó un artículo donde se explica la operación y los beneficios obtenidos con la instalación de un Sistema de Formulación Semi-Automático en la empresa General Cable,localizada en Rhode Island, EU. Los resultados registrados en la empresa General Cable son:

Incremento de la productividad en un 20%
Disminución de mermas en un 70%
100% de consistencia entre los lotes de producción.

A continuación se presenta la traducción íntegra del artículo

Productor de Cables Encuentra la Solución a sus Problemas de Bacheo La empresa General Cable Highland Heights instaló un sistema para semi-automatizar el proceso de formulación de lotes de producción, aumentando su productividad.

Durante el proceso de pesaje y la adición de múltiples ingredientes para la elaboración de fórmulas, aún los operadores más experimentados ocasionalmente cometen errores y llegan a omitir o duplicar ingredientes, lo que ocasiona mermas y/o reprocesos en la planta. Mientras más grandes son los lotes de producción, mayor es el interés de eliminar la posibilidad de errores y por ende, mayores las recompensas de alcanzar este objetivo.

Cuando las fórmulas a producir involucran la adición de múltiples ingredientes, la opción de automatizar el proceso de producción es casi imposible de considerar debido a los costos tan altos de implementación. Sin embargo, existe otra alternativa para controlar el proceso productivo: la semi-automatización de la formulación. La compañía General Cable Highland Heights cuenta con varias plantas ubicadas en diversas ciudades de Estados Unidos.

Estas plantas elaboran una gran variedad de productos, desde cables de fibra óptica y cables de uso industrial hasta cables para el arranque de automóviles. La planta de General Cable localizada en Lincoln, R.I. produce plástico para el aislamiento de cable y recubrimientos para cables de cobre. El Sistema de For-mulación Semi-automática se instaló en la planta de General Cable localizada en Lincoln, Rhode Island. Esta planta se dedica principalmente a la producción de plástico para el aislamiento de cables y el recubrimiento de cables de cobre.

General Cable elabora el plástico a través de la mezcla de varios ingredientes sólidos y algunos aceites.

El lote de producción se elabora en mezcladoras Banbury y posteriormente se cura en vulcanizadoras de proceso continuo. "Elaboramos casi cualquier tipo de plástico que existe", menciona el supervisor de mezclado Bob Robert.

El productor de plástico utiliza polvos con partículas de diámetro tan pequeñas como 0.2 micrones y tan gran-des como 20 micrones, pero la mayoría de los polvos se encuentran en un rango de 1 a 10 micrones. La densidad de los ingredientes varía de 15 a 20 lb/ft3. y el contenido de humedad generalmente es inferior a 0.5%.

Para la elaboración de una fórmula de plástico, el operador reúne un pallet con 25 kilos de diversos ingredientes embolsados. Todos los ingredientes son necesarios para la elaboración de un lote. Una formula típica incluye entre 8 y 15 ingredientes sólidos y unos cuantos aceites.

Los ingredientes mayores son entregados a un operador al cual se le da el nombre de "batchman" mientras los ingredientes menores (como los pigmentos y aceleradores) son llevados a otra estación y entregados a un operador que se le conoce como "leadman". Cada operador realiza premezclas de ingredientes y las coloca en pequeñas bolsas de plástico.

El operador "batchman" pesa los ingredientes en una báscula de piso y posteriormente los coloca en un contenedor de acero. Estos contenedores son llevados por medio de una banda transportadora hacia donde se encuentra el operador "leadman", quien agrega las premezclas de los ingredientes menores al contenedor y finalmente vacía todos los ingredientes en una mezcladora banbury.

Los Ingredientes podían ser omitidos o añadidos en dos ocasiones

Hasta el año pasado, los operadores utilizaban hojas de instrucciones, en las cuales se les indicaba las cantidades y los ingredientes que debían pesar y añadir a la mezcladora. Los operadores tenían que estar siempre concentrados para asegurar que todos los ingredientes fueran añadidos. Aunque el procedimiento es sencillo, siempre existía la posibilidad de que el operador perdiera el rastro de los ingredientes añadidos, especialmente cuando tenía que realizar varias veces la misma fórmula.

El supervisor de la planta, Bob Robert, comenta: "Si el operador era interrumpido mientras añadía ingredientes, existía la posibilidad de que se le olvidara cuál fue el último ingrediente que añadió a la fórmula." Otro de los problemas que se podía presentar era que el operador se pasara o pusiera menos cantidad del ingrediente que la requerida.

"En general los operadores hacían un buen trabajo, pero siempre existía la posibilidad de errores. Nuestros operadores tienen en promedio veinte años realizando su trabajo y desean hacer bien los productos; pero con el método de hojas de instrucciones, ocasionalmente se tenía que reprocesar un lote de producción", añade Robert.

Un lote de producción malo significa que el plástico tiene una consistencia suave o con una textura pegajosa, en vez de tener la firmeza requerida. "Si no se añaden todos los agentes necesarios, el plástico se torna muy suave.Otro problema es que el plástico puede tener grumos; no es tan homogéneo como debe ser" dice Robert
En algunas ocasiones, un lote malo podía ser detectado con tan sólo mirarlo, pero en otras, la mala calidad era sólo detectada por medio de pruebas en laboratorio.

Cualquiera que fuera el caso, el lote tenía que ser desechado o reprocesado. "Con lotes de 600 libras, siempre hay costos involucrados por reprocesos, como el costo del material, el tiempo, entre otros. Dependiendo del tipo de plástico que estuviéramos elaborando, los costos por reprocesos podían llegar a ser muy altos," afirma Robert.

Algunos lotes malos podían ser reprocesados, pero otros, tenían qué ser desechados por completo, dependiendo de cuál fuera el ingrediente que había faltado añadir. General Cable busca controlar la formulación de lotes General Cable quería asegurar que todos los ingredientes fueran añadidos según las especificaciones. Adicionalmente, la empresa deseaba guardar la información de cada lote producido con el fin de generar reportes
y auditar la producción. De esta forma, se podría rastrear cualquier problema desde su raíz para impedir que se volviera a repetir.
Central Scale, compañía localizada en Warwick, R.I. y distribuidor de los Sistemas desarrollados por Robótica, había realizado varias actualizaciones de básculas y brindado soporte técnico a General Cable por varios años, por lo que se encontraba muy familiarizado con las operaciones de la empresa.

Desde hacía algún tiempo, ambas partes habían discutido la posibilidad de automatizar el proceso de producción. Cuando General Cable finalmente decidió realizar la automatización, le pidió a Central Scale que le realizara una cotización. Las cotizaciones iniciales eran extremadamente elevadas, por lo que Central Scale regresó con otra propuesta. En esta ocasión Central Scale proponía utilizar un sistema que guiara electrónicamente al operador en la secuencia y cantidades de adición de ingredientes.

General Cable se mostró interesado, por lo que el distribuidor montó una parte del equipo en su oficina para una demostración. De esta forma, el productor de cable podría observar la operación del sistema y solicitar modificaciones antes de ordenarlo. General Cable mandó un grupo de operadores e ingenieros a la demostración, con el fin de que aportaran sugerencias para la configuración del sistema.

El grupo solicitó algunos cambios menores y otras modificaciones mayores, las cuales fueron realizadas de acuerdo a las necesidades de la empresa. Durante la demostración, el grupo se dio cuenta que sería muy difícil añadir los aceites con el nuevo sistema, por lo que decidieron automatizar por completo el área de adición de aceites.

Se Semi-Automatiza la elaboración de lotes. Después de definir las adaptaciones a la medida requeridas, General Cable realizó la adquisición del Sistema de Formulación Semi-Automática. El equipo fue enviado a General Cable en el verano de 1996. El productor y el distribuidor enviaron varios técnicos a la planta para la instalación del sistema.

El Sistema KDP-FMA se diseñó para guiar al operador en la adición de ingredientes sólidos y controlar automáticamente la adición de aceites. El sistema incluye 2 computadoras y 17 PLC´s con displays digitales. Una de las computadoras se instaló en la oficina del Supervisor del mezclado de Banbury; en ella se dan de alta las fórmulas a producir. La otra computadora se instaló en el laboratorio de control de calidad y se utiliza para generar y modificar las fórmulas de los lotes de producción. Cada PLC fue conectado a una báscula, las cuales se localizan en el área de pesaje manual de ingredientes sólidos. Algunas de las adaptaciones a la medida realizadas para General Cable incluyen el cambio de teclados de membrana por teclado con botones de uso industrial; la reconfiguración de los gabinetes de los PLC para cumplir con necesidades ergonómicas de la planta; la adición de sensores de voltaje y medidores de temperatura, entre otros.

El Sistema también se configuró para recibir formulas de la computadora Mainframe de General Cable, localizada en otra ciudad de Estados Unidos y también tiene la capacidad de enviar a la computadora Mainframe los niveles de materiales usados (con el fin de llevar un control de inventarios).
Cada estación PLC recibe los ingredientes y cantidades a añadir para la elaboración de un lote. El operador teclee una clave especial para poder ver la fórmula y el número de lotes que debe realizar de un determinado tipo de plástico. El PLC le muestra al operador el nombre del primer ingrediente añadir, el peso ideal y la tolerancia permitida en el peso.

Mientras el operador vierte ingrediente en la plataforma de la báscula, el PLC despliega una barra gráfica que se llena a medida que se alcanza el peso ideal. Adicionalmente, el peso real y el peso ideal se despliegan numéricamente en el display del PLC. Una vez que el peso se encuentra dentro de tolerancia cambia la intensidad de luz en el display, con el fin de indicarle al operador que debe dejar de añadir ingrediente.

Si el peso del ingrediente está fuera de tolerancia, no se mostrará el siguiente ingrediente a pesar hasta que se disminuya el peso al rango dentro de tolerancia o, en su defecto, el supervisor teclee una clave especial para aceptar el peso fuera de tolerancia. Una vez que el ingrediente se encuentra dentro de los rangos de tolerancia, el PLC lo registra y muestra el siguiente ingrediente a pesar.

Este proceso se repite hasta que todos los ingredientes de la fórmula hayan sido pesados. Cada vez que un ingrediente es aceptado, se almacena información histórica en la memoria no volátil del PLC, incluyendo fecha, hora, código de la fórmula, código del ingrediente, peso ideal y peso real. Esta información posteriormente es retraída y enviada a la PC remota para su consolidación. Se Semi-Automatiza la elaboración de lotes (continuación) Además de semi-automatizar el proceso de formulación de los ingredientes sólidos, el sistema realiza automáticamente la adición de aceites, al controlar la inyección de los aceites de los tanques a la mezcladora. "Después de instalar el sistema en una de las líneas de producción, lo implementamos por varios meses", comenta Robert.
"Debido a los buenos resultados, decidimos instalar sistemas similares en las otras dos líneas de producción."

Las siguientes instalaciones fueron más fáciles que la primera. "Con el primer sistema, como en cualquier inicio de operaciones, hubo necesidad de hacer varios ajustes. Pero no considero que estos ajustes fueran inusuales. El distribuidor y el fabricante nos ayudaron a solucionarlos." agrega. Robótica ha instalado sistemas similares de automatización y semi-automatización en plantas alimenticias, químicas, farmacéuticas, de pigmentos, entre otras. Robert menciona que el sistema "ha eliminado el problema de mala consistencia en los lotes de producción", que era la principal preocupación de la compañía en el pasado. Debido a que cada lote de producción es de 300 kilos, pronto se recuperó la inversión en el sistema. "Cuando eliminamos los costos por lotes mal procesados, eliminamos un costo alto", añade.

Ahora, si llega a haber un lote con una consistencia inadecuada, se pueden rastrear las causas que lo originaron: ya sea mala calidad del material y/o un error cometido por alguno de los operadores. "El sistema rastrea el material utilizado, cómo es mezclado y la temperatura del mezclado, menciona Robert. "Si llega a haber un lote malo, podemos ver en los reportes si se añadieron todos los ingredientes, si se alcanzó la temperatura adecuada y si se cumplieron los ciclos de tiempo necesarios. Podemos verificar todo el proceso de producción con este sistema." De acuerdo con Robert, los operadores se han adaptado al nuevo sistema con facilidad. "Ahora realmente les gusta", comenta. "Como todo lo nuevo, cuando el sistema se instaló por primera vez, los trabajadores estaban un poco aprehensivos.
Pero ahora, si realizáramos el proceso de producción como lo hacíamos anteriormente, sería como regresar a la época de las cavernas. Créame, nadie quiere hacer eso. Es una de las mejores herramientas que me han otorgado para realizar mi trabajo. Además, también es una buena herramienta para entrenar a empleados nuevos, porque el PLC les pide cada uno de los ingredientes a agregar. Se Reduce el tiempo de entrenamiento.
" Robert menciona que el sistema inclusive ayudó a levantar la moral de la planta. "Los trabajadores ya no tienen que adivinar nada. Les quita la presión de
errores en su trabajo," comenta. "Actualmente estamos abajo de nuestra meta de desperdicio, así que estamos bastante bien.
" Como consecuencia de la disminución de desperdicio, ha aumentado la producción. "Yo estimo que la producción total ha aumentado un 15%." menciona Robert.

De acuerdo con Howard Barton químico de General Cable, el laboratorio ha registrado un 20% de incremento en la producción, 70% de reducción de mermas y un 100% de consistencia en los lotes de producción.

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