La automatización industrial lleva muchos años entre nosotros. ¿Pero conocéis todos los tipos que engloba? ¿Cómo se encaja en la Industria 4.0? A lo largo de este post vamos a dar respuesta a las preguntas más comunes entorno a la Automatización Industrial.

¿Qué es la Automatización Industrial?

La automatización industrial es un término muy amplio que engloba todas aquellas tecnologías y metodologías que permiten hacer de manera automática tareas repetitivas, ya sea con la interacción de un operario o sin ella.

El universo de la automatización industrial es muy amplio, tanto como las tecnologías que pueden ser aplicadas en la industria. Además de incluir robots, PLCs o sistemas neumáticos,… para realizar tareas repetitivas, existen otras tecnologías que pueden ser aplicadas en muchos otros procesos en las industrias para aportar un mayor valor añadido.

¿Qué tiene que ver la Automatización Industrial con la Industria 4.0?

Hoy en día no se puede entender la automatización industrial sin la Industria 4.0. La automatización industrial surge como una evolución natural de los procesos productivos. Ya sucedió con la máquina de vapor, la electricidad o la aparición de los primeros robots y autómatas. Lo que aporta la Industria 4.0 es la capacidad de interconectar todos estos sistemas tradicionales para hacer tanto una gestión conjunta como un diagnóstico de todo el proceso productivo. También nos permite analizar estos datos para mejorar la competitividad, la calidad o el mantenimiento.

Con todo ésto, las ventajas de la I4.0 son muy claras:

  • Rápida mejora y adaptación a la evolución de los productos en el mercado.
  • Más personalización en el producto final, al tener sistemas digitales que permiten variar el proceso sin grandes dificultades.
  • Cambios de referencia más ágiles dentro de la misma línea, pudiendo fabricar diferentes piezas/productos en los mismos puestos sin requerir duplicidades.
  • Tener más controlados los parámetros de fabricación y, por tanto, la calidad.

Tipos de Automatización Industrial

En ATRIA hemos trabajado en un gran número de proyectos de Automatización Industrial, utilizando tecnologías que nos permiten automatizar tareas. Algunas de estas tecnologías son: la visión artificial, la robótica colaborativa, la robótica industrial, los AGVs/AMR y la realidad aumentada.
A continuación, os contamos con un poco más de detalle en qué consisten estas tecnologías:

 

  • Visión artificial: la visión artificial nos permite, mediante imágenes de distintos tipos, obtener información visual del entorno. Con ésto, se pueden desarrollar aplicaciones, como por ejemplo, metrología de piezas, detección de defectos, posicionamientos, etc.).
  • Robótica colaborativa: la robótica colaborativa permite añadir brazos robóticos a estaciones o zonas de trabajo donde deben convivir personas y robots. Este tipo de robots incluyen sensórica de distintos tipos para reaccionar ante variaciones del entorno.
  • Robótica industrial: la robótica industrial, tal y como la conocemos, se utiliza para automatizar tareas repetitivas, generalmente con piezas pesadas con las que no pueden trabajar los robots colaborativos. Por ejemplo, movimiento de piezas de una posición a otra.
  • AGVs, AMR y AIVs: los vehículos de guiado autónomo (AGVs), robots móviles autónomos (AMR) o vehículos autónomos inteligentes (AIVs), se utilizan, generalmente, para transporte de material en el interior de las plantas de producción. Además, como veréis en uno de los Proyectos que hemos realizado más abajo, son posibles otros usos como el testing de funciones en distintos puestos de trabajo. Existen, también, diferentes tipos de AGVs: filoguiados, con mapeado etc. Tenéis este post dedicado a ello.

A continuación, os contamos algunas combinaciones de estas tecnologías que pueden resolver problemas más complejos:

 

  • Robótica + Visión + IA: muchos habréis escuchado sobre los sistemas robóticos para el montaje, colocación o transporte de piezas. También de sistemas de visión para localización de piezas o para realizar tareas de picking en caótico. Sin embargo, estas tecnologías tienen muchas más posibilidades.
    Desde ATRIA apostamos por la Inteligencia Artificial para los casos más complejos que no se pueden resolver con sistemas de visión artificial tradicionales. El uso de la inteligencia artificial permite, no solo localizar en el espacio o valorar si una pieza es buena o mala, sino también adaptarnos a nuevas situaciones, obstáculos o errores.
    Imaginemos que por una cinta transportadora pasa un producto que un robot tiene que coger y meter en una caja. Con un sistema tradicional de visión se determinarían uno o varios patrones “buenos”, con los cuales el producto sería válido para empaquetar, y en caso contrario, se desecharía.
    Con la inclusión de la inteligencia artificial podemos valorar la aparición de nuevos casos “malos” y separarlos a un punto específico para su evaluación e implementar aplicaciones más complejas y versátiles ante cambios y variabilidad. Podéis ver un ejemplo aquí.
  • Robótica + Visión +AGV/AMR: otra combinación interesante es la unión de robots colaborativos con plataformas móviles (AGV, AMR o AIV). Esta unión permite flexibilizar procesos, ya que el robot puede desplazarse de forma autónoma entre distintos puestos de trabajo, sin necesidad de invertir en un robot para cada uno de ellos. De esta forma, se optimizan también los tiempos de espera realizando otras tareas. Además, es posible incluir un sistema de visión artificial para absorber las posibles tolerancias o desviaciones de colocación de la plataforma autónoma, así como referenciar correctamente la pieza que vayamos a operar. Os dejamos también un enlace a uno de los Proyectos en el que hemos combinado un MIR con un UR y un sistema de visión con inteligencia artificial.

Ventajas de la Automatización Industrial

La automatización industrial puede aportar grandes ventajas a los procesos de producción de las empresas. A continuación, os presentamos algunas de las más interesantes:

 

  • Mejora en la productividad: la automatización industrial permite tener una mayor continuidad en los procesos productivos. También permite maximizar las horas útiles diarias y anuales, pudiendo llegar a producir todos los días del año durante las 24 horas del día. Ésto permite una mayor productividad y competitividad.
  • Mejora en la calidad: el control y visualización de parámetros en tiempo real, la visualización de las piezas gracias a las cámaras de visión artificial y otros procesos de control inteligentes permiten una mayor calidad en toda la cadena.
  • Flexibilidad: los procesos de automatización industrial nos permiten mejorar la flexibilidad, ya que aumentamos la capacidad de las líneas de producción, haciendo posible el procesado de nuevos productos o los cambios.
  • Coste de operación más competitivo: la automatización industrial reduce los costes de operación por todas las ventajas previamente mencionadas: reducción de desechos, mejora de calidad y mejora de la productividad.
  • Recopilación de información: otro aspecto interesante de la automatización es la posibilidad de recopilar gran cantidad de información de los elementos que componen las estaciones y máquinas. Ésto permite mejorar los mantenimientos preventivos cuando vemos que ciertos parámetros afectan al proceso. También permite reducir los rechazos y mejorar la eficiencia de la línea.
  • Seguridad: gracias a la automatización, conseguimos procesos productivos más seguros para las personas al liberarlos de tareas que pueden ser peligrosas o comprometidas y que pueden causar desgate físico y/o lesiones.

Aplicaciones de la Automatización Industrial

Dentro de la Automatización Industrial, hay gran cantidad de aplicaciones posibles. Hoy nos gustaría hablaros de algunas de ellas. Algunas de ellas son más generales, y se pueden aplicar a distintos sectores y plantas de producción, otras más concretas en industrias determinadas:

 

  • Picking de piezas: el movimiento de piezas de una posición a otra es una de las tareas más susceptibles de automatizar. Cada aplicación es distinta y necesitará una configuración o elementos distintos. Actualmente se pueden realizar pickings de piezas en caótico con geometrías complejas. Para ello, es necesario utilizar tecnología de visión 3D y realizar un diseño adecuado de la garra robótica. Os mostramos un Proyecto que hemos realizado en el que utilizamos un Yumi ABB.
  • Control de calidad: el control de calidad de piezas se realiza, en muchos casos, de forma manual, siendo esta tarea muy tediosa. Se puede automatizar utilizando distintas tecnologías de visión artificial, detectando defectos en piezas plásticas, metálicas, con diferentes configuraciones etc. Automatizar este tipo de tareas, permite inspeccionar el 100% de la producción, de forma más eficaz y más rápida. Podéis conocer un ejemplo realizado por nosotros aquí.
  • Industria farmacéutica: los procesos de emblistado de medicamentos y pastillas, el proceso de introducirlos en cajas, su embalaje, etc. son procesos automatizados en la mayoría de los casos, con células de trabajo autónomas.
  • Industria Agrícola: actualmente, la automatización ya está presente en el sector agrícola y se prevé que, en un futuro no muy lejano, lo esté todavía más. Ya existen modelos de tractores y cosechadoras autónomas y drones que se encargan de las tareas de fumigación e inspección de plantaciones. Ésto permite paralelizar tareas y hacerse más competitivo en un sector cada vez más demandante. Podéis ver un ejemplo de uno de nuestros Proyectos favoritos.
  • Aplicaciones IT: la automatización de tareas relacionadas con el mundo IT es muy importante, ya que nos permite recopilar gran cantidad de datos y tratarlos de forma adecuada sin requerir de grandes equipos de personas. También está relacionado con toda la información relativa al suministro, como comprobar automáticamente el stock de piezas disponible y hacer pedido en el momento que se alcanza cierta cantidad.
  • Industria Minera: este sector está experimentado una gran transformación gracias a las ventajas que proporciona la automatización en sus operaciones. El empleo de vehículos autónomos, sobre todo, reduce en gran medida el riesgo al que se exponen los trabajadores, tanto para la extracción como para la demolición. De esta forma, las personas se pueden encargar de realizar las tareas de forma mucho más segura.

¿Cómo se puede incluir la Automatización Industrial en las empresas?

Lo que os hemos explicado hasta ahora, puede resultar muy interesante, pero pueden surgir dudas de cómo llevarlo a cabo en las empresas.
Desde el principio tendremos que tener en cuenta muchos factores que deben ser valorados:

  • El objetivo final de la aplicación
  • Su grado de dificultad
  • El retorno económico que nos puede proporcionar
  • El coste de tiempo
  • Los recursos necesarios para poner en marcha la aplicación
  • Y muchas más cosas específicas de cada aplicación

Además, existen algunas empresas denominadas “Habilitadoras de Industria 4.0”, como ATRIA, que se encargan de realizar todas estas tareas de una forma fiable y ágil.

 

Pasos a seguir para implantar un sistema de Automatización Industrial

En primer lugar, es necesario definir el objetivo de la aplicación, los tiempos de los que disponemos y la inversión disponible para realizar la automatización.
En este punto hay que plantearse cuál será el camino para llevar a cabo la automatización. En muchos casos, puede resultar interesante comenzar con un proyecto pequeño, que permita validar la tecnología y comenzar a familiarizarse con ella. Ésto supondrá reducir el riesgo de la inversión en gran medida y asegurar su viabilidad. En otros casos es necesario ir directamente a la implementación industrial en la ubicación final.
A continuación, os contamos cuáles son los pasos generales para ejecutar Proyectos de Automatización Industrial:

  • Planificación. Se necesita conocer en profundidad el proceso productivo para poder diseñar el sistema automatizado que se quiere implantar para realizar la mejora planteada. También incluye la selección de proveedor o proveedores, los tiempos de implantación y los recursos disponibles.
  • Gestión del montaje. Se tendrán en cuenta paradas controladas, mantenimientos o fines de semana para minimizar el impacto durante la etapa de instalación y pruebas.
  • Integración de elementos. El nuevo sistema automatizado deberá trabajar con los sistemas preexistentes, comunicarse y estar conectado. Debemos adaptar los sistemas de comunicación para que el funcionamiento sea correcto.
  • Ejecución y programación. El nuevo sistema automatizado es instalado en su nueva ubicación. En muchas ocasiones la programación se habrá podido realizar previamente, ahorrando tiempo en esta etapa. Se llevará a cabo el interconexionado de elementos, instalación de elementos móviles y otras operaciones auxiliares necesarias.
  • Verificación. Con el sistema implantado en su ubicación, realizaremos una verificación y reajuste para que el proceso funcione correctamente y de forma óptima.
  • Planificación mantenimiento. El mantenimiento es un elemento clave para el buen funcionamiento. Se preparará un plan de mantenimiento adecuadamente documentado.
  • Formación. Es un punto muy importante en la gestión de procesos automatizados. El buen funcionamiento de las estaciones está muy relacionado con el buen uso de los mismos.
  • Localización averías. Los sistemas automatizados contarán con sensores y detectores wireless, siempre que sea posible, para facilitar el mantenimiento y la detección de averías.

Desde ATRIA hemos llevado a cabo distintos Proyectos de automatización, adaptados a las necesidades del cliente y del proceso, puedes verlos aquí.

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