Diseño e implementación de sistema para evaluación de la ergonomía de herramientas

Abstract

[ES] Los procesos de producción en cadena y automatización de operaciones han permitido la producción en grandes cantidades de todo tipo de materiales y dispositivos desde hace ya décadas. La industria automovilística ha sido una de las grandes impulsoras de dichas técnicas de automatización, permitiendo construir y poner a la venta vehículos de forma rápida y eficiente. En la actualidad, todo proceso de producción consta de una serie de operaciones a realizar que comprenden desde la colocación de elementos de forma manual, a la incorporación de elementos con brazos robóticos de forma automática. La mayoría de estas operaciones son realizadas por operarios con herramientas diseñadas para ello. En una línea de producción, las operaciones de apriete de componentes representan gran parte de este proceso. En ellas, se especifica cada uno de los pasos a seguir por el operario, indicando el tornillo a colocar, y configurando herramientas para realizar dichos aprietes según las especificaciones de diseño. Pese a disponer de metodologías de monitorización y supervisión de los aprietes realizados, no existen especificaciones concretas que determinen a priori si un apriete realizado en unas condiciones concretas cumple con los requisitos mínimos de ergonomía, es decir, no causa daños al operario a corto o largo plazo. La solución que se plantea en este documento trate del diseño e implementación de un sistema que realice una estimación de este impacto. Para ello se aúnan distintas metodologías de análisis y diseño, con tal de encontrar una solución posible. El sistema diseñado finalmente hace uso de distintas tecnologías para implementar los componentes. Se hace uso de Arduino para el control de sensores que midan dicho impacto, conjuntamente con una aplicación en Android que recaba los datos recogidos por el microcontrolador, los analiza, y los almacena en una base de datos en la nube. Finalmente, el sistema ha podido ser puesto a prueba para cerciorarse de que los objetivos planteados se cumplen satisfactoriamente.

[EN] Chain production processes and the automation of operations have enabled the large-scale production of all types of materials and devices for several decades. The automotive industry has been one of the major drivers of these automation techniques, enabling vehicles to be built and sold quickly and efficiently. Nowadays, every production process consists of a series of operations that go from screwing elements manually, to the automatic incorporation of elements using robotic arms. Most of these operations are made by operators with tools designed for this purpose. In this production line, component tightening operations represent a large part of this process. In them, each of the steps to be followed by the operator is specified, indicating the screw to be placed, and configuring specific tools to accomplish these tightening operations according to design specifications. Despite having methodologies for monitoring and supervising those tightening processes, there are no specifications that determine a priori whether a tightening executed under specific conditions meets the minimum ergonomic requirements, that is, making sure it does not cause damage to the operator in the short or long term. The solution proposed in this document outlines the design and implementation of a system capable of making an estimation of this impact. For this purpose, different analysis and design methodologies are combined in order to find a possible solution. The designed system makes use of different technologies to implement the components. An Arduino board is used to control sensors that trace this impact, together with an Android application that collects the data read by the microcontroller, analyzes them, and stores them in a cloud database. Finally, the system has been tested to make sure that the objectives are accomplished satisfactorily

[CA] Els processos de producció en cadena i automatització d’operacions han permès la producció en gran quantitat de tot tipus de materials i dispositius des de fa ja dècades. L’industria automobilística ha sigut una de les grans impulsores d’aquestes tècniques d’automatització, permetent construir i posar a la venta vehicles de forma ràpida i eficient. A l’actualitat, tot procés de producció consta d’una sèrie d’operacions a realitzar, que comprenen des de la col·locació d’elements de forma manual, a la incorporació d’elements mitjançant braços robòtics automàticament. La majoria d’aquestes operacions són realitzades per operaris amb ferramentes dissenyades per a aquesta feina. En una línia de producció, les operacions d’estrenya de components representen gran part d’aquest procés. En aquestes, s’especifica cada un dels passos a seguir per l’operari, indicant el caragol a col·locar, i configurant la ferramenta per a realitzar aquestes estrenyes segons les especificacions de disseny. A pesar de disposar de metodologies de monitorització i supervisió de les estrenyes realitzades, no existeixen especificacions concretes que determinen a priori si una estrenya realitzada en unes condiciones concretes compleix amb els requisits mínims d’ergonomia, es a dir, no causa malestar a l’operari a curt o llarg termini. La solució que es planteja a aquest document tracte del disseny i implementació d’un sistema que realitza una estimació d’aquest impacte. Per a açò s’uneixen distintes metodologies d’anàlisi i disseny, amb l’objectiu de trobar una solució possible. El sistema dissenyat finalment fa ús de distintes tecnologies per a implementar els seus components. Es fa ús d’Arduino per al control de sensors que mesuren l’impacte, conjuntament amb una aplicació Android que recapta la informació recollida pel microcontrolador, l’analitza, i l’emmagatzema a una base de dades al núvol. Finalment, el sistema ha pogut ser posat a proba per a cerciorar que els objectius plantejats es s’acompleixen satisfactòriament.