Propuesta para la automatización de la línea de empaquetado de figuras geométricas y cajas de almacenamiento elaboradas con cortadoras láser para fines académicos en el Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad del Valle de Guatemala

Abstract

La industria 4.0 es la nueva revolución que viven las empresas actualmente. Por lo que, es de suma importancia que los estudiantes que cursen la carrera de ingeniería industrial en la Universidad del Valle de Guatemala sepan cómo actuar en las diferentes industrias donde ejerzan en un futuro como profesionales, y sean capaces de actuar de forma óptima ante nuevos desafíos empresariales. El presente trabajo profesional se buscó reflejar la importancia de la industria 4.0 y los procesos industriales actuales pueden ser automatizados, además de mostrar herramientas que utilizan las industrias en el área de diseño como la cortadora láser, la cual ha tomado relevancia en los últimos años. Asimismo, se utilizaron durante el trabajo herramientas de simulación con el fin de evaluar la efectividad del sistema y se analizó la producción final del sistema identificando factores como posibles cuellos de botella, utilidad de cada estación de la línea de empaquetado, entre otros aspectos. Así mismo es importante destacar que la línea de empaquetado que se realizó tuvo como materia prima figuras geométricas y cajas de madera segmentada en cuatro espacios, las cuales fueron diseñadas y fueron creadas a base de una cortadora láser, la cual es una herramienta que nos brinda la Universidad del Valle de Guatemala. Adicionalmente, se propuso un plan de seguridad en donde se evaluó el ambiente de trabajo y se determinó posibles riesgos a la materia prima, al equipo del área o a los individuos que estén dentro del laboratorio de ingeniería industrial por lo que se realizará un análisis de los diferentes riesgos y se buscó proponer soluciones viables y se definió reglas para su funcionamiento, velando la seguridad en general. Finalmente se realizó un análisis de costos evaluando el proyecto y sus componentes, definiendo la viabilidad financiera del proyecto para el departamento de Ingeniería Industrial, esto con la intención de definir si es recomendable su construcción en el laboratorio del departamento de Ingeniería Industrial o lo contrario. Al final, las máquinas que se emplearían en la línea automatizada de empaquetado serían tres las cuales se utilizaran en diferentes etapas, si el proyecto es llamativo para el departamento. Por lo que a continuación se enumerará cada etapa y el uso de la máquina o robot en el sistema de empaquetado. En la primera etapa se utilizará un brazo robótico de 6 grados de libertad, el cual identificará el color de la pieza y posteriormente coloca las unidades requeridas dentro de la caja de madera que se elaborará con la misma cortadora láser; cuando se cumplan con las unidades necesarias del pedido el cual es de 4 unidades, se colocará la caja en la cinta transportadora para que se traslade a la siguiente estación. En la segunda operación, un brazo delta seleccionará 8 unidades del producto final y las colocará dentro de una caja de cartón, en la cual habrá un operario que será el encargado de colocar las cajas y permitir que el proceso continúe. Por último, en la tercera estación esta caja se sellará y se doblarán las solapas. Al finalizar el proceso, un segundo operario colocará toda la materia prima de nuevo en su lugar para que el sistema funcione cíclicamente. Finalmente, se debe resaltar que el fin inicial del proyecto fue y será que los jóvenes puedan adquirir nuevos conocimientos en la Ingeniería Industrial y sobre esta nueva revolución, esto para que ellos logren ser capaces de afrontar problemas actuales en cualquier industria y logren ser competentes en un mundo que está en constante cambio.

The industry 4.0 is the new revolution that industries are currently experiencing. For that reason, it is important that students of industrial engineering at the Universidad del Valle de Guatemala know how to act in the different industries where they will work in the future as professionals, and be able to act ideally in the new business challenges. In this professional work sought to reflect the importance of the industry 4.0 and current industrial processes can be automated. In addition to showing tools used by industries in the area of design like the laser cutter, which has become relevant in recent years. Additionally, simulation tools were used during the work in order to evaluate the effectiveness of the system and the system was analyzed, identifying factors such as possible bottlenecks, usefulness of each station of the packaging industrial line, and other aspects. It is also important to note that the packaging line was made with geometric shapes and wooden boxes segmented into four spaces, which were designed and created using a laser cutter, a tool provided by Universidad del Valle de Guatemala Additionally, a safety plan was proposed in which the work environment was evaluated and possible risk to the raw material, the equipment or individuals that are inside of the industrial engineering laboratory were determinated, so an analysis of the different risk will be made and viable solutions will be proposed and rules for its individual will be defined, ensuring safety in general. Finally, a cost analysis was made evaluating the project and it is components, defining the financial feasibility of the project for the Industrial Engineering Department, with the intention of defining whether it is advisable to build it in the laboratory of the Industrial Engineering Department or not. Ultimately, the machines that would be used in the automated packaging line would be three and be used in different stages, if the project will be attractive for the department. For that reason, each stage and the use of every machine or robot in the packaging line will be listed below. In the first stage, the robotic arm with six degrees of freedom will be used to identify the color of the pieces and the places the units inside the wooden box that will made with the laser cuter; when the required units of the order are met, which is four units, the box will be placed on the conveyor belt to be moved to the next station. In the second station, a delta robotic arm will select eight units of the final product and place the inside a carboard box, in which there will be an operator who will be in charge of placing the boxes and allowing the process to continue. Finally, at the third station this box will be sealed and the flaps will be folded. Al the end of the process, a second operator will put all the raw material back in the original place so the system will run cyclically. Finally, it should be noted that the principal purpose of the project was and will be that students can acquire new knowledge in Industrial Engineering and about the new industrial revolution, so that they will be able to face problems in any industry and become competent in a constantly changing world