Soluciones DAIFUKU Producción inteligente de baterías secas con sistemas de transporte aéreo y sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación

Panasonic Energy Co., Ltd., que produce desde baterías de celdas secas hasta baterías industriales y automotrices, trasladó sus instalaciones de producción de baterías de celdas secas a la fábrica de Nishikinohama en la ciudad de Kaizuka, Osaka. Junto con este traslado, Panasonic Energy también introdujo una solución automatizada que consiste en sistemas de transporte aéreo y sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación (AS/RS). Toma Suzuki (izquierda en la foto), gerente sénior del Departamento de Ingeniería de Producción en la División de Negocios de Dispositivos de Energía, y Mamoru Kuwahara (derecha) de la División Automotriz de Daifuku, que supervisó el proyecto, presentan la primera iniciativa de automatización importante de Panasonic Energy y el proyecto de reubicación de la fábrica que duró aproximadamente tres años, de 2021 a 2023.

¿Puede darnos una descripción general de la fábrica de Nishikinohama y las razones detrás de la reubicación de la producción de baterías secas allí?

Suzuki: La fábrica de Nishikinohama es la única planta de producción de baterías secas de Panasonic Energy en Japón y una de las más grandes del país. La planta produce baterías secas de grado D a AAA, principalmente para satisfacer la demanda interna. Anteriormente, la fábrica era un sitio de producción de módulos de células solares, pero renovamos por completo las instalaciones y comenzamos a operar a gran escala en 2023, lo que marca el centenario de nuestro negocio relacionado con la energía.

Vista aérea de la fábrica Nishikinohama

La fábrica de Moriguchi, ubicada en la ciudad de Moriguchi, Osaka, fue nuestro principal centro de producción de baterías durante más de 90 años. Sin embargo, debido a problemas como el envejecimiento de los edificios, emprendimos el proyecto de transferir la producción de baterías secas a la fábrica de Nishikinohama, a la que me uní como diseñador de instalaciones de producción. Nuestro concepto era establecer una fábrica insignia mundial para el futuro del negocio de baterías secas y cumplir con nuestra responsabilidad de suministro al mercado futuro. Nos propusimos construir un sistema de producción inteligente adecuado como buque insignia mundial para la producción de baterías secas.

Optimización del inventario y mejora de la precisión en la planificación de la producción

A la hora de instalar el equipo en la fábrica de Nishikinohama, ¿en qué aspectos se centró más?

Suzuki: En la fábrica de Moriguchi producíamos hasta 48 millones de pilas secas de tamaño D a AAA al mes. Nuestro objetivo era mantener esta capacidad de producción y, al mismo tiempo, afrontar diversos desafíos de producción.

Uno de esos desafíos era la gestión de inventario. Tradicionalmente, las baterías secas se almacenaban en paquetes de varias baterías envueltos en plástico. Esto significaba que si nos quedábamos sin existencias de paquetes de dos, por ejemplo, no podíamos volver a empaquetar los paquetes de diez para enviarlos. En su lugar, teníamos que producir baterías nuevas. Por lo tanto, al almacenar las baterías sin envasar, podíamos responder más fácilmente a las fluctuaciones de la demanda, mejorar la precisión de la planificación de la producción y reducir la cantidad total de inventario. Este es un ejemplo de cómo revisamos nuestro sistema.

Mejorar nuestro flujo de trabajo también era esencial. Todos los procesos en la fábrica de Moriguchi se manejaban en un solo edificio y utilizábamos carros y otros vehículos para transportar el material entre los procesos. Sin embargo, con un 20 % más de espacio en la fábrica de Nishikinohama, la fábrica se dividió básicamente en tres, con materiales, trabajos en proceso y productos terminados fluyendo desde el edificio A hasta el edificio C. Con mayores distancias entre los procesos, calculamos que necesitaríamos aumentar significativamente nuestro personal para continuar transportando los productos manualmente. Teniendo en cuenta lo difícil que habría sido conseguir más personal y debido a las preocupaciones sobre el riesgo de que las baterías secas se cayeran o volcaran durante el transporte, la automatización se convirtió en una necesidad.

¿El transporte manual con carros habría supuesto una carga importante para el personal?

Suzuki: Incluso las baterías pequeñas son densas y, cuando se embalan en cajas, se vuelven bastante pesadas y difíciles de manipular. Además, las cajas apiladas corren el riesgo de volcarse, lo que genera grandes riesgos de seguridad y calidad, por lo que tuvimos que buscar una forma más segura y eficiente de transportar los productos. Aunque contamos con una amplia variedad de instalaciones diseñadas internamente, decidimos que sería mejor buscar la ayuda de expertos externos para la automatización del almacenamiento y el transporte.

Mejoras drásticas en la gestión y eficiencia del inventario mediante la combinación de sistemas de transporte aéreo y AS/RS

¿Fue así como Daifuku se involucró en el proyecto?

Suzuki: Sí, exactamente. Nos pusimos en contacto con varias empresas para encontrar formas de clasificar automáticamente las cajas de distintos tamaños que se manejan durante la producción, pero ninguna fue capaz de ofrecer lo que necesitábamos. Daifuku nos proporcionó datos comparativos y propuestas para hacer posible dicho sistema, lo cual agradecemos enormemente. Aunque inicialmente habíamos planeado utilizar cintas transportadoras para el transporte, adaptarlas al diseño era demasiado complicado. Las rápidas respuestas de Daifuku a nuestras consultas nos llevaron a tomar la decisión de trabajar oficialmente con ellos.

Kuwahara: En el otoño de 2021, recibimos una consulta sobre nuestro sistema de clasificación y almacenamiento temporal SPDR (Spider). En la fábrica de Moriguchi, las cajas de baterías se apilaban en posición horizontal y los empleados seguían los albaranes de envío para el almacenamiento y la recuperación manuales. La solicitud original era automatizar este flujo de trabajo, pero pensamos que era necesario abordar una gama más amplia de problemas. Después de pensarlo, determinamos que nuestro Mini Load AS/RS era más adecuado porque podía manejar los diferentes tamaños de caja para baterías D y AAA, y nos permitía reducir el espacio de almacenamiento a un tercio del necesario para el almacenamiento en posición horizontal.

Para el transporte de productos, propusimos el sistema de transporte monorraíl Ramrun para aprovechar de forma eficaz el espacio superior del edificio. El flujo de trabajo que ideamos implica transportar baterías completas desde el edificio B hasta el almacén automatizado del edificio C mediante una cinta transportadora y utilizar el sistema Ramrun para transportar los productos a los procesos de embalaje y para devolver las cajas vacías después del transporte.

Por lo general, la capacidad de carga puede ser una gran preocupación en el transporte aéreo, pero el sistema Ramrun de Daifuku también lo utilizan los fabricantes de automóviles para transportar carrocerías de vehículos y otras piezas pesadas, y se puede personalizar fácilmente para satisfacer una variedad de necesidades, incluido el transporte de objetos que van desde piezas livianas hasta aquellas que pesan varias toneladas. En la fábrica de Nishikinohama, el peso máximo de transporte es de aproximadamente 80 kg para baterías D, que el sistema podría manejar sin ningún problema. Este proyecto también incluyó un sistema de código de barras para cambiar los comandos de posición y velocidad con Ramrun, lo que garantiza una fácil adaptación a futuros cambios en el plan de producción o para reubicar o expandir las estaciones Ramrun.

  • Sistema automatizado de monorraíl aéreo para el transporte de contenedores

  • Almacenamiento de inventario en un AS/RS mediante transportador

  • Contenedores de transporte cargados con baterías de celdas secas

¿Fue esta la primera vez que introdujo AS/RS o sistemas de transporte automatizados?

Suzuki: Esta fue la primera vez que introdujimos un sistema automatizado a una escala tan grande y, si bien la preparación fue un tanto complicada, la eliminación de la necesidad de contratar personal adicional fue un beneficio importante. Además, en la fábrica de Moriguchi, teníamos que buscar visualmente los productos en palés alineados en el suelo. El nuevo sistema de seguimiento ahora nos permite localizar rápidamente productos específicos, lo que mejora significativamente la eficiencia operativa.

Los AS/RS están ubicados tanto en el primer como en el segundo piso, lo que permite el almacenamiento y la recuperación automática de contenedores con aproximadamente 15.000 estantes.

Optimizar la automatización y la mecanización al decidir qué tareas realizar manualmente

¿Cómo respondieron sus empleados a los cambios en las operaciones y los flujos de trabajo?

Suzuki: Al principio, no todos los empleados estaban a favor de los cambios, en parte porque los trabajadores de la planta estaban acostumbrados al sistema de producción convencional. Para abordar cualquier inquietud, compartimos información de la etapa de diseño, visualizando y comunicando problemas como el aumento de las distancias de transporte de la fábrica de Nishikinohama. También visitamos las instalaciones juntos para mostrar qué tipos de equipos de automatización estaban disponibles. Muchos temían que el inventario total se redujera después de la introducción de un AS/RS, por lo que realizamos simulaciones basadas en los resultados de producción de los últimos tres años. Esto nos permitió demostrar que no habría ningún problema con la reducción del inventario. Nos centramos en visualizar y cuantificar la información para aliviar la incertidumbre sobre lo que traerían los cambios.

¿A qué desafíos se enfrentó durante el proceso de reubicación?

Suzuki: La reubicación de la fábrica fue bastante sencilla. En la fábrica de Nishikinohama, producimos pilas D y C en el primer piso y pilas AA y AAA en el segundo, con equipos similares en ambos pisos. Para garantizar que la producción de pilas secas no se interrumpiera durante la reubicación, nos centramos en la producción de pilas D y C en la fábrica de Moriguchi y, una vez que se creó un inventario suficiente, las instalaciones de producción se desmantelaron y se volvieron a montar en la fábrica de Nishikinohama. Luego hicimos lo mismo con las pilas AA y AAA, completando la reubicación en etapas.

Sin embargo, surgieron algunos problemas inesperados al instalar el equipo. La fábrica de Nishikinohama fue un centro de producción de módulos de células solares hasta 2003 y, aunque distribuimos nuestro equipo según los planos de diseño originales, encontramos instalaciones eléctricas y tuberías sin marcar. También descubrimos que el techo tiene una pendiente suave, lo que da como resultado una altura variable del techo en el segundo piso. Sin embargo, Daifuku pensó en formas de adaptarse de manera flexible a estos problemas imprevistos, como por ejemplo ampliando el sistema de transporte aéreo.

Kuwahara: A pesar de tener que conseguir materiales y organizar el trabajo para extender los rieles inesperadamente, con la cooperación de todos en el lugar, completamos la instalación sin mayores problemas, lo que fue un alivio.

El Ramrun incluye catorce transportadores que trasladan automáticamente contenedores a lo largo de rieles elevados y transfieren artículos a los AS/RS y a los transportadores del proceso de embalaje.

Como fábrica dedicada al futuro de las baterías secas, ¿tiene otros planes de automatización para el futuro?

Suzuki: Hemos automatizado el proceso hasta justo antes del envoltorio retráctil, pero también estamos considerando mejoras en los procesos posteriores. Actualmente, tenemos que cargar manualmente cajas de cartón con productos que pesan 15 kg o más en palés, que luego cargamos en camiones con carretillas elevadoras. Tenemos que levantar y descargar estas cajas más de 1.000 veces al día, por lo que nos gustaría automatizar este proceso.

En total, hemos automatizado aproximadamente el 80% de las operaciones en la fábrica de Nishikinohama. El 20% restante se ocupa principalmente del suministro de materiales para electrodos positivos y negativos y, aunque todavía hay margen para la automatización, no tenemos previsto automatizar todas las operaciones de la fábrica. Todavía hay algunas situaciones que requieren la intervención humana, como las paradas temporales de las máquinas. Para responder adecuadamente a estas situaciones, primero tenemos que garantizar un entorno de trabajo seguro. Mantener la producción en marcha en caso de que surja un problema también requiere cierta familiaridad con el lugar de trabajo, y esto también requiere la participación humana. En el futuro, seguiremos pensando en la mejor manera de que nuestros trabajadores y máquinas trabajen juntos.

Desde que iniciamos nuestras operaciones en 1966, también nos hemos centrado en la participación comunitaria, y más de un millón de personas han participado en visitas a la fábrica y talleres de fabricación de baterías. También hemos renovado estos programas para ofrecer experiencias aún más enriquecedoras. En el futuro, tenemos previsto seguir compartiendo nuestra fábrica con el público para convertirnos en unas instalaciones más orientadas a la comunidad que nunca.

Toma Suzuki
Departamento de Ingeniería de Producción, Gestión de Fabricación, Unidad de Negocio de Energía de Consumo
División de negocio de dispositivos de energía
Compañía Energética Panasonic, Ltd.

Toma Suzuki se incorporó a Panasonic Energy en 2016. Trabajó en el mantenimiento, diseño y desarrollo de equipos de producción en la fábrica de Moriguchi, que se centraba en la producción de baterías secas. En 2020, se trasladó al Departamento de Promoción de Fabricación Global, donde trabajó en la introducción de nuevos equipos en plantas de producción en el extranjero, incluso en Tailandia. Ocupa su puesto actual desde 2022 y sigue dedicado a construir sistemas de fabricación que darán forma al futuro del negocio de las baterías secas.

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