Cargando

Escribe para buscar

Automatización y la fábrica del futuro

Compartir

Las tecnologías más baratas, más capaces y más flexibles están acelerando el crecimiento de las instalaciones de producción totalmente automatizadas. El desafío clave para las empresas será decidir cuál es la mejor manera de aprovechar su poder.

En una planta de Fanuc en Oshino, Japón, los robots producen robots industriales, supervisados por un personal de solo cuatro trabajadores por turno. En una planta Philips que produce máquinas de afeitar eléctricas en los Países Bajos, los robots superan en número a los nueve trabajadores de producción. El fabricante de cámaras Canon comenzó a eliminar el trabajo humano en varias de sus fábricas en 2013.

Este concepto de producción de “luces apagadas”, en el que las actividades de fabricación y los flujos de materiales se gestionan de forma totalmente automática, se está convirtiendo en un atributo cada vez más común de la fabricación moderna.

En parte, la nueva ola de automatización estará impulsada por las mismas cosas que llevaron la robótica y la automatización al lugar de trabajo: liberar a los trabajadores humanos de trabajos sucios, aburridos o peligrosos; mejorar la calidad eliminando errores y reduciendo la variabilidad; y reducir los costos de fabricación reemplazando personas cada vez más caras con máquinas cada vez más baratas.

Robots más baratos

A medida que ha aumentado la producción de robots, los costes han bajado. Durante los últimos 30 años, el precio promedio de los robots se ha reducido a la mitad en términos reales, e incluso más en relación con los costos laborales.

Dado que la demanda de las economías emergentes alienta la producción de robots para mejorar condiciones, es probable que sean aún más baratos.

Talento accesible

Las personas con las habilidades necesarias para diseñar, instalar, operar y mantener sistemas de producción robóticos también están cada vez más disponibles. Los ingenieros robóticos alguna vez fueron especialistas raros y caros.

En la actualidad, estas materias se enseñan ampliamente en escuelas y universidades de todo el mundo, ya sea en cursos específicos o como parte de una educación más general sobre tecnologías de fabricación o diseño.

La disponibilidad de software, como paquetes de simulación y sistemas de programación que pueden probar aplicaciones robóticas, han reducido el tiempo y el riesgo de ingeniería. También han facilitado y abaratado la tarea de programar robots.

Facilidad de integración

Los avances en la potencia informática, las técnicas de desarrollo de software y las tecnologías de redes han hecho que el montaje, la instalación y el mantenimiento de robots sean más rápidos y menos costosos que antes.

Por ejemplo, si bien antes los sensores y actuadores tenían que conectarse individualmente a controladores de robot con cableado dedicado a través de bastidores de terminales, conectores y cajas de conexiones, ahora utilizan tecnologías plug-and-play en las que los componentes se pueden conectar mediante un cableado de red más simple.

Los componentes se identificarán automáticamente en el sistema de control, lo que reducirá en gran medida el tiempo de configuración. Estos sensores y actuadores también pueden monitorearse a sí mismos e informar su estado al sistema de control, para ayudar al control del proceso y recopilar datos para el mantenimiento, y para la mejora continua y la resolución de problemas.

Otros estándares y tecnologías de red hacen que sea igualmente sencillo vincular los robots a sistemas de producción más amplios.

Nuevas capacidades

Los robots también se están volviendo más inteligentes. Recordamos que los primeros robots siguieron ciegamente el mismo camino, y las iteraciones posteriores utilizaron láseres o sistemas de visión para detectar la orientación de piezas y materiales, las últimas generaciones de robots pueden integrar información de múltiples sensores y adaptar sus movimientos en tiempo real.

Esto les permite, por ejemplo, utilizar la retroalimentación de fuerza para imitar la habilidad de un artesano en aplicaciones de esmerilado, desbarbado o pulido. También pueden hacer uso de tecnología informática más potente y análisis de estilo de big data. Tambien pueden usar el análisis espectral para verificar la calidad de una soldadura a medida que se realiza, lo que reduce drásticamente la cantidad de inspección posterior a la fabricación requerida.

Los robots asumen nuevos roles

La flexibilidad inherente de un dispositivo que se puede programar rápida y fácilmente reducirá en gran medida la cantidad de veces que un robot necesita repetir una tarea determinada para justificar el costo de compra y puesta en marcha. Esto reducirá el umbral de volumen y hará que los robots sean una opción económica para tareas de nicho, donde los volúmenes anuales se miden en decenas o cientos en lugar de miles o cientos de miles.

También los hará viables para las empresas que trabajan con lotes pequeños y una variedad significativa de productos. Los ahorros de costos que ofrece este tipo de automatización de bajo volumen beneficiarán a muchos tipos diferentes de organizaciones: las pequeñas empresas podrán acceder a la tecnología de robots por primera vez y las más grandes podrían aumentar la variedad de sus ofertas de productos.

Es probable que las tecnologías emergentes simplifiquen aún más la programación de robots. Si bien ya es común enseñar a los robots guiándolos a través de una serie de movimientos, por ejemplo, la rápida mejora de la tecnología de reconocimiento de voz significa que pronto también será posible darles instrucciones verbales.

Tareas muy variables

Los avances en inteligencia artificial y tecnologías de sensores permitirán a los robots hacer frente a un grado mucho mayor de variabilidad de una tarea a otra. La capacidad de adaptar sus acciones en respuesta a cambios en su entorno creará oportunidades para la automatización en áreas como el procesamiento de productos agrícolas, donde existe una variabilidad significativa entre las partes.

En Japón, las pruebas ya han demostrado que los robots pueden reducir el tiempo necesario para cosechar fresas hasta en un 40%, utilizando un sistema de imágenes estereoscópicas para identificar la ubicación de la fruta y evaluar su madurez.

Estas mismas capacidades también impulsarán mejoras de calidad en todos los sectores. Los robots podrán compensar los posibles problemas de calidad durante la fabricación de productos. Los ejemplos aquí incluyen alterar la fuerza utilizada para ensamblar dos piezas en función de las diferencias dimensionales entre ellas, o seleccionar y combinar componentes de diferentes tamaños para lograr las dimensiones finales correctas.

Los datos generados por robots y las técnicas de análisis avanzadas para hacer un mejor uso de ellos también serán útiles para comprender los impulsores subyacentes de la calidad.

Tareas complejas

Si bien los robots actuales pueden controlar su movimiento con una precisión de 0,10 milímetros, algunas configuraciones actuales de robots tienen una precisión repetible de 0,02 milímetros. Es probable que las generaciones futuras ofrezcan niveles de precisión aún mayores.

Estas capacidades les permitirán participar en tareas cada vez más delicadas, como enhebrar agujas o ensamblar dispositivos electrónicos altamente sofisticados. Los robots también se están coordinando mejor, con la disponibilidad de controladores que pueden accionar simultáneamente docenas de ejes, lo que permite que varios robots trabajen juntos en la misma tarea.

Finalmente, las tecnologías avanzadas de sensores y la potencia de la computadora necesaria para analizar los datos de esos sensores permitirán a los robots asumir tareas como cortar piedras preciosas que anteriormente requerían artesanos altamente calificados.

Estas mismas tecnologías pueden incluso permitir actividades que no se pueden realizar en la actualidad: por ejemplo, ajustar el espesor o la composición de los recubrimientos en tiempo real a medida que se aplican para compensar las desviaciones en el material subyacente, o “pintar” circuitos electrónicos en la superficie de estructuras.

Trabajando junto a la gente

Las empresas también tendrán mucha más libertad para decidir qué tareas automatizar con robots y cuáles realizar manualmente. Los sistemas de seguridad avanzados significan que los robots pueden ocupar nuevas posiciones junto a sus colegas humanos.

Si los sensores indican el riesgo de una colisión con un operador, el robot reducirá automáticamente la velocidad o alterará su trayectoria para evitarlo. Esta tecnología permite el uso de robots para tareas individuales en líneas de montaje manuales. Y la eliminación de vallas de seguridad y enclavamientos significa menores costos, una bendición para las empresas más pequeñas.

La capacidad de colocar robots y personas uno al lado del otro y reasignar tareas entre ellos también ayuda a la productividad, ya que permite a las empresas reequilibrar las líneas de producción a medida que fluctúa la demanda.

Los robots que pueden operar de manera segura cerca de las personas también allanarán el camino para aplicaciones fuera del entorno estrictamente controlado del piso de la fábrica.

Los minoristas de Internet y las empresas de logística ya están adoptando formas de automatización robótica en sus almacenes. Sin embargo, imagine los beneficios de productividad disponibles para un mensajero de paquetes, si un robot a bordo pudiera clasificar previamente los paquetes en el vehículo de entrega entre entregas.

Sistemas de producción ágiles

Los sistemas de automatización son cada vez más flexibles e inteligentes, adaptando su comportamiento automáticamente para maximizar la producción o minimizar el costo por unidad.

Los sistemas expertos utilizados en las líneas de llenado y envasado de bebidas pueden ajustar automáticamente la velocidad de toda la línea de producción para adaptarse a cualquier eventualidad crítica para un lote determinado.

En la producción de automóviles, los sistemas expertos pueden realizar automáticamente pequeños ajustes en la velocidad de la línea para mejorar el equilibrio general de las líneas individuales y maximizar la efectividad de todo el sistema de fabricación.

Tomando las decisiones correctas

Con tanto potencial tecnológico al alcance de la mano, ¿cómo deciden las empresas cuál es la mejor estrategia de automatización? Puede ser demasiado fácil dejarse llevar por la automatización por sí misma, pero el resultado de este enfoque son casi siempre proyectos que cuestan demasiado, tardan mucho en implementarse y no cumplen con sus objetivos comerciales.

Una estrategia de automatización exitosa requiere buenas decisiones en múltiples niveles. Las empresas deben elegir qué actividades automatizar, qué nivel de automatización utilizar (desde controladores simples de lógica programable hasta robots altamente sofisticados guiados por sensores y algoritmos adaptativos inteligentes) y qué tecnologías adoptar. En cada uno de estos niveles, las empresas deben asegurarse de que sus planes cumplan criterios adecuados.

Integración

Los sistemas de automatización más baratos, inteligentes y adaptables ya están transformando la fabricación de muchas formas diferentes. Si bien la tecnología será más sencilla de implementar, las decisiones comerciales no lo serán.

Para capturar el valor total de las oportunidades que presentan estos nuevos sistemas, las empresas deberán adoptar un enfoque holístico y sistemático, alineando su estrategia de automatización estrechamente con las necesidades actuales y futuras del negocio.

La integración debe extenderse más allá de las paredes de la planta. Las empresas no solo requerirán una estrecha colaboración y un intercambio fluido de información con clientes y proveedores; también necesitarán entablar relaciones con los fabricantes de equipos de procesamiento, quienes poseerán cada vez más gran parte del conocimiento y la propiedad intelectual necesarios para que los sistemas de automatización funcionen de manera óptima.

La tecnología requerida para permitir esta integración es cada vez más accesible, gracias a la disponibilidad de arquitecturas abiertas y protocolos de red, pero se necesitarán cambios en la cultura, los procesos de gestión y la mentalidad para equilibrar los costos, beneficios y riesgos.