Para mejorar la eficiencia del embalaje era necesario prestar atención a la ergonomía, la facilidad de montaje y la rentabilidad.

La automatización está transformando el funcionamiento de los centros de distribución tradicionales, a medida que las empresas buscan nuevas formas de maximizar su eficiencia, aumentar la precisión de los pedidos y satisfacer la demanda de los clientes. Cuando se habla de tecnología automatizada, la mayoría piensa en robots, vehículos guiados automatizados y sistemas de recogida y colocación. Sin embargo, las estructuras más pequeñas y sencillas, diseñadas para integrarse con los sistemas de alta tecnología, son igualmente importantes. Su diseño, además, plantea sus propios desafíos.

Para demostrarlo, la empresa integradora de sistemas FUYU, Inc. diseñó recientemente una solución sencilla, pero de gran alcance, para mejorar la eficiencia de un módulo de preparación de embalaje existente en un almacén. A pesar de las limitaciones de diseño, la empresa creó una estructura de soporte que se monta debajo del módulo existente e integra una disposición de madera contrachapada, perfiles de aluminio y cojinetes lineales, un logro que requirió especial atención a la ergonomía, la facilidad de montaje y la rentabilidad.

desafíos de ingeniería

En esta aplicación reciente, un centro de distribución automatizado de paquetes buscaba optimizar sus módulos de empaquetado. Cada módulo consta de cuatro conductos que alimentan los paquetes desde la parte superior del sistema hasta el operario. El operario recibe una notificación de pedido y, a partir de ahí, puede extraerlo, empaquetarlo y colocarlo en una cinta transportadora situada debajo de los conductos. El cliente deseaba incorporar plataformas de apoyo al diseño de esta estructura existente, que los operarios podrían utilizar para embalar los pedidos terminados.

Inicialmente se propusieron varias soluciones, como una plataforma elevadora de tijera, una estantería abatible y un carro motorizado con ruedas. Sin embargo, todos estos sistemas funcionarían independientemente del módulo existente, sin necesidad de una conexión mecánica con él. Estas ideas finalmente se descartaron por su elevado coste o por los problemas ergonómicos que presentaban, ya que obligaban a los trabajadores a realizar posturas contorsionadas, con el consiguiente riesgo de lesiones.

FUYU solucionó estos problemas con un diseño sencillo que se conecta al módulo e incluso utiliza sus orificios para tornillos existentes. Para la superficie de trabajo, los ingenieros crearon mesas de madera contrachapada resistente, recubiertas con plástico ABS. Estas tapas de ABS se cortaron con chorro de agua y sirvieron de plantilla para fresar las mesas a partir de la madera contrachapada. Las mesas se montaron sobre una guía lineal, la cual se fijó fácilmente a una extrusión de aluminio estándar.

Desde allí, los operarios pueden deslizar una mesa a lo largo de las rampas hasta donde se necesite, por ejemplo, una estación de encintado. Aunque hay una mesa por cada cuatro módulos, las mesas pueden desplazarse libremente hasta a lo largo de 12 módulos, lo que maximiza la flexibilidad del diseño y minimiza el número de mesas que se deben instalar.

Se requiere ingeniería estructural

El éxito de la solución de FUYU se debe, en parte, a la flexibilidad demostrada por los ingenieros durante el proceso de diseño. Por ejemplo, se hizo evidente que el uso de una barra lateral de 1 x 1 pulgada no podría soportar las cargas de momento generadas por el peso de los paquetes sobre las mesas. Un paquete de 100 lb colocado en el extremo de una mesa ejercería una carga de 600 lb sobre la estructura de soporte, lo que provocaría la rotura del rodamiento del riel trasero. Para garantizar que el sistema pudiera soportar estas cargas, los ingenieros realizaron primero un análisis de elementos finitos (FEA) para analizar y comparar la tensión del sistema bajo cargas utilizando barras laterales de 1 x 1 pulgada y 1 x 2 pulgadas. Mientras que la barra de 1 x 1 pulgada se deformó, los ingenieros descubrieron que la barra de 1 x 2 pulgadas podía soportar las altas cargas de los paquetes pesados. Por lo tanto, integraron este nuevo componente en su diseño.

Diseñado para el ensamblaje

La solución de FUYU superó varias limitaciones de diseño, todas ellas impuestas por la estructura de embalaje existente. Por un lado, los ingenieros tuvieron que encontrar la manera de fijar las mesas a la estructura sin necesidad de taladrar ni utilizar tuercas en T. Además de ser más caras que los propios deslizadores de aluminio, incorporar tuercas en T habría supuesto un auténtico quebradero de cabeza logístico. En su lugar, los ingenieros diseñaron barras pretaladradas y roscadas que, una vez insertadas en los perfiles, se alineaban fácilmente con los 4000 orificios para pernos ya existentes en el riel.

También era importante que el diseño mantuviera una altura determinada para no obstaculizar la cinta transportadora situada debajo del módulo de montaje una vez instalado. La solución de FUYU solo añadió cuatro pulgadas al espacio vertical entre el módulo y la cinta transportadora inferior.

Ahorro de costes

Además, a diferencia del carro motorizado con ruedas propuesto inicialmente, el diseño final de FUYU no incluía piezas móviles complejas. Integraba una estructura simple y compacta que podía acoplarse al módulo de andamios existente utilizando los elementos estructurales, los orificios para pernos y los soportes de la estructura existente para una integración perfecta, lo que redujo los costes totales de implementación en un 40 %.