Análisis y mejora del proceso productivo de la etapa de potencia del inversor solar de tercera generación de Power Electronics a través de la automatización de su línea de producción

Abstract

[ES] Hoy en día, está teniendo lugar un boom en el sector de las energías renovables, en concreto en el sector de la energía solar. Debido a ello, dentro del sector de la manufactura de inversores solares se está llevando a cabo una guerra entre fabricantes para quedarse con la nueva cuota de mercado.

Es por esto, que empresas como Power Electronics, dedicadas a la manufactura de inversores solares, electrolineras y baterías de gran capacidad; se ven obligadas a diferenciarse de la competencia. Con el fin de ser más competitivos y hacer frente a esta amenaza, dicha empresa se ha decidido a estudiar y mejorar su proceso productivo. Los últimos avances en la tecnología de automatización de procesos presentan una oportunidad brillante para esta situación.

Con la entrada en la producción del nuevo inversor solar de tercera generación y junto con esta motivación de mejorar el proceso productivo, la oportunidad de mejora nace y con ella este TFM. En él se ha realizado un estudio previo de la situación de la planta productiva para encontrar cual es el cuello de botella que está ralentizando la producción. Una vez sabido, se analiza a través de la filosofía Lean Manufacturing el proceso de fabricación del producto de 2ª generación en dicha área para resaltar las debilidades a evitar y las fortalezas a imitar en el diseño de la nueva línea de producción del inversor de tercera generación.

Con esta información, se define el proceso a realizar en la fabricación del nuevo producto y se colabora con el diseño de una línea automática de fabricación. En el proyecto se ha descrito la línea completa, sin embargo, con el fin de no alargarlo excesivamente se ha analizado en profundidad la solución adoptada en las estaciones OP20 y OP30 de la misma. En ellas se lleva a cabo operaciones de pick and place y de atornillado de distintos elementos de una etapa de potencia.

Por último, se ha comprobado que el objetivo de mejorar la productividad de la planta se cumple, así como la mejora en la calidad del producto y las condiciones de los trabajadores. También se ha estimado los ahorros económicos que este proyecto supondrá y el período de retorno de la inversión realizada en el proyecto.

[EN] Nowadays, a boom is taking place in the renewable energy sector, specifically in the solar energy sector. As a consequence, within the solar inverter manufacturing sector, a war between manufacturers is taking place to keep the new market share.

This is why companies such as Power Electronics, a manufacturer of solar inverters, charging stations and high-capacity batteries; are forced to make a diference from the competition. In order to be more competitive and face this threat, this company has decided to study and improve its production process. The latest advances in process automation technology present a brilliant opportunity for this situation.

With the entry into the production of the new third generation solar inverter and along with this motivation of improving the production process, the opportunity for growth arises and with it this Master Thesis. In it, a preliminary study of the situation of the production plant has been carried out to find out which is the bottleneck that is slowing down production. Once known, the manufacturing process of the 2nd generation product in said area is analyzed through the Lean Manufacturing philosophy to highlight the weaknesses to be avoided and the strengths to be imitated in the design of the new production line of the third generation inverter.

With all this information, the process of manufacturing the new product is defined and the design of an automatic manufacturing line is carried out. The complete line has been described in the project, however, in order not to lengthen it excessively, only the solution adopted in stations OP20 and OP30 has been analyzed in depth. In these stations, pick and place and screwing operations of different elements of a power stage are carried out.

To conclude, it has been verified that the objective of improving the productivity of the plant is fulfilled, as well as the improvement in the quality of the product and the conditions of the workers. The economic savings that this project will entail and the return period for the investment made in the project have also been estimated.

[CAT] En aquestos dies, està tenint lloc un boom al sector de les energies renovables, en concret al sector de l'energia solar. A causa d'això, dins del sector de la manufactura d'inversors solars s'està produint una guerra entre fabricants per quedar-se amb la nova quota de mercat. És per això que empreses com Power Electronics, dedicades a la manufactura d'inversors solars, electrolineres i bateries de gran capacitat; es veuen obligades a diferenciar-se de la competència. Per tal de ser més competitius i fer front a aquesta amenaça, la empresa s'ha decidit a estudiar i millorar el procés productiu. Els importants avanços en la tecnologia d'automatització de processos presenten una oportunitat brillant per a aquesta situació. Amb l'entrada a la producció del nou inversor solar de tercera generació i juntament amb aquesta motivació de millorar el procés productiu, l'oportunitat de millora naix i amb aquesta aquest TFM. En el projecte, s'hi ha realitzat un estudi previ de la situació de la planta productiva per trobar quin és el coll d'ampolla que està limitant la producció. Després, a través de la filosofia Lean Manufacturing s'analitza el procés de fabricació del producte de 2a generació en aquesta àrea per ressaltar les debilitats a evitar i les fortaleses a imitar en el disseny de la nova línia de producció de l'inversor de tercera generació. Amb aquesta informació, es defineix el procés que cal fer en la fabricació del nou producte i es col·labora amb el disseny d'una línia automàtica de fabricació. En el projecte s'ha descrit la línia completa, però, per tal de no allargar-lo excessivament s'ha analitzat en profunditat la solució adoptada a les estacions OP20 i OP30. En aquestes, s'hi duen a terme operacions de pick and place i de cargolat de diferents elements d'una etapa de potència. Per acabar, s'ha comprovat que l'objectiu de millorar la productivitat de la planta es compleix, així com la millora en la qualitat del producte i les condicions dels treballadors. També s'han estimat els estalvis econòmics que aquest projecte suposarà i el període de retorn de la inversió realitzada al projecte.