Los principales impulsores de lo que denominamos Industria 4.0 son sin duda la conectividad y el desarrollo vertiginoso de las tecnologías de la información. Uno de los principales factores que nos traen hasta aquí es la incorporación – cada vez mayor – de sensores. La capacidad de integrar sensores a casi cualquier dispositivo hace que también aumente la capacidad de recopilar y transmitir datos en tiempo real, para su posterior análisis. El avance de la tecnología de sensores, su diseño cada vez más compacto, sus precios cada vez más bajos, y su capacidad de integración cada vez mayor, hace que su aplicación trascienda del uso en sistemas de producción, e incluso podemos interactuar con ellos día a día en un entorno doméstico; a este fenómeno se le conoce como la Internet de las Cosas (IoT) y la Internet Industrial de las Cosas (IIoT).

¿Qué logramos a través de la Internet de las Cosas? ¿Cómo puede representar un factor de transformación digital? Básicamente, las proyecciones al año 2021 estiman que cerca de 4.000 millones de personas estén conectadas a Internet; y el siguiente paso implica que no solo las personas, sino las cosas, los procesos, las instalaciones o los negocios en general, puedan conectarse entre sí, formando una red de redes; en este caso, las proyecciones estiman que más de 50 billones de objetos estén conectados a lo que hoy conocemos como Internet (2021).

¿Qué evolución estamos viendo en este contexto? En este sentido, considero que estamos siendo testigos de la materialización de muchas de las ideas más disruptivas de los 90s y de los años 2000; tal es el caso de los gemelos digitales (digital twins).

¿Qué es un gemelo digital (digital twin)?

Un gemelo digital es una representación virtual computarizada de un objeto (entidad), una persona, un activo, sistema o un servicio físico. En esencia, un objeto físico transmite la información deseada la cual es procesada y proyectada en un entorno digital, esta información se actualiza periódicamente a través de los datos de sensores, a través de tecnologías de seguimiento, y en teoría, una mayor frecuencia de actualización y una mayor calidad de los datos, mejorará la precisión del modelo digital.

Los gemelos digitales pueden contener y rastrear el contexto histórico de los objetos digitalizados, y esto puede resultar útil para para probar, registrar, reparar determinados comportamientos de la entidad que se duplica digitalmente, e incluso predecir el comportamiento futuro de la misma. Uno de los principales atractivos de los gemelos digitales consiste en la posibilidad de conectar a un objeto físico para recopilar datos en tiempo real de este. El concepto ha existido desde los primeros días de la computación, pero se está volviendo cada vez más importante en el siglo XXI a medida que se desarrollan las tecnologías habilitadoras, como las tecnologías de seguimiento, Big Data y Cloud Computing.

En teoría, los gemelos digitales deberían funcionar exactamente como el objeto o el sistema del mundo real; para lograrlo, debe articular tres conceptos claves: el objeto (la entidad física), la conectividad entre el mundo físico y el mundo digital (mediante sensores, actuadores y controladores) y la simulación (el entorno 3D que sirve como interfaz entre los usuarios y el gemelo digital).

¿Cuáles son las aplicaciones de los gemelos digitales?

Una organización puede emplear un gemelo digital en múltiples contextos, por ejemplo, es posible obtener una representación virtual de un automóvil, de los ascensores de una unidad residencial, de las bahías de parqueo de un centro comercial, de una planta completa de producción, etc. En este sentido, los gemelos digitales tienen la capacidad potencial de proporcionar formas eficientes de probar cómo funciona cada unidad digitalizada, como un homólogo de la entidad en el mundo real.

Puede considerarse como una evolución de la simulación convencional, toda vez que los parámetros de cada entidad estarían recibiendo información posiblemente en tiempo real de acuerdo a la conectividad establecida: sensores, tecnologías de seguimiento y parámetros de medición.

Una de las principales aplicaciones de los gemelos digitales es la monitorización de productos en busca de fallas, antes de su salida al mercado; en este orden, sería posible predecir problemas, soportar la identificación de soluciones y probar escenarios a través de los entornos digitales.

El alcance de los gemelos digitales guarda directa relación con la naturaleza de los sensores y la capacidad de procesamiento de los datos, y su ámbito de aplicación dependerá del tipo de información que cada dispositivo pueda obtener y procesar de la entidad física. De acuerdo al desarrollo de la industria de sensores, de los procesadores y de la Big Data, los gemelos digitales tienen ámbitos ilimitados de aplicación: Producción, locaciones administrativas, logística, salud, energía, industria aeroespacial, etc.

¿Qué tecnología de seguimiento utilizan los gemelos digitales?

De acuerdo Michal Ukropec (Experto en gemelos digitales), elegir la mejor tecnología de seguimiento es complicado. Existen en el mercado tecnologías como: GPS, BLE, UWB, RFID, WiFi, IoT o cámaras, las cuales no son excluyentes, pero la elección del conjunto de tecnologías dependerá del contexto de aplicación.

Algunas consideraciones que comparte Michal:

Consideraciones al momento de implementar un gemelo digital

Consideremos, por ejemplo, la aplicación de un gemelo digital que represente toda la operación de una planta de producción. Los datos alrededor de la operación llegarán quizá en tiempo real, las líneas reportarán rendimientos, movimientos; las máquinas registrarán su grado de utilización, etc. Los datos que anteriormente estaban disponibles en lotes cada 8, 12, 24 horas, ahora estarán disponibles cada minuto. La pregunta que me surge es ¿Qué va a hacer con esa información? ¿La restricción de su proceso de toma de decisiones se ve limitada por la disponibilidad de información en tiempo real? No lo sé, pero es un interrogante que vale la pena formularse, y evocaré a Javier Arévalo (Goldratt Partner) quien hace poco me mencionaba: “Lo que usted no haga bien en papel y lápiz, difícilmente lo hará bien con tecnología”.

“Lo que usted no haga bien en papel y lápiz, difícilmente lo hará bien con tecnología”.

Es por eso que vale la pena plantearse si la disponibilidad de información en tiempo real de mi sistema (entidad, proceso, producto, etc.) es una necesidad que justifica un proyecto de implementación de gemelos digitales.

El conjunto de datos requerido para la construcción del gemelo digital de un sistema de producción varía de un sistema a otro, sin embargo, puede considerar la información del siguiente cuadro como un caso típico:

Así podemos ver entonces, que el desarrollo de un gemelo digital requiere del conocimiento profundo del objeto físico (entidad, activo, sistema, etc.). Además, de la consideración de las tecnologías de seguimiento, pero sobre todo, del enfoque sistémico que le permita determinar sobre la pertinencia de esta aplicación tecnológica.

Caso de aplicación: Whirlpool Corporation (Polonia)

Whirlpool Corporation en Polonia con 80.000 m², docenas de montacargas y remolcadores. Más de 250 sensores RTLS para el análisis de logística y 60 estaciones de trabajo equipadas con un sistema de pedidos automatizado para la gestión logística. Diagramas de espagueti, análisis de mapas de calor y saturación para identificar cuellos de botella, ineficiencias y otros potenciales de mejora continua.

¿Quieres probar demos de gemelos digitales?

Si quieres probar un demo de gemelo digital desde tu celular, puedes hacerlo a través de:

La entrada ¿Qué son los gemelos digitales? Aplicaciones en la Industria se publicó primero en Ingenieria Industrial Online.

El primer reto consiste entonces en simplificar el concepto, y para ello podemos partir por plantearnos ¿Cómo llegamos hasta aquí?

Uno de los principales factores que nos traen hasta aquí es la incorporación – cada vez mayor – de sensores. La capacidad de integrar sensores a casi cualquier dispositivo hace que también aumente la capacidad de recopilar y transmitir datos en tiempo real, para su posterior análisis. El avance de la tecnología de sensores, su diseño cada vez más pequeño, sus precios cada vez más bajos, y su capacidad de integración cada vez mayor, hace que su aplicación trascienda del uso en sistemas de producción, e incluso podemos interactuar con ellos día a día en un entorno doméstico.

Tal como lo mencionamos, la proliferación de sensores está generando un gran volumen subyacente de datos. El avance en Big Data permite el tratamiento de dichos datos, para su análisis inclusive en tiempo real.

Una acumulación masiva y rápida de datos – y hasta aquí creo que ya se evidencia cierto grado de convergencia tecnológica – requiere de un gran almacenamiento y grandes avenidas digitales; la nube juega un rol central, ya que solo a través de ella tal realidad se puede realizar por completo; por lo que la computación en la nube (cloud computing) se convierte en una fuerza importante para impulsar el surgimiento de lo que denominamos Industria 4.0.

Hasta aquí quiero que se detenga y piense por un momento si lo que se ha descrito le ha ayudado a organizar la idea del concepto que tiene acerca de Industria 4.0 y las tecnologías impulsoras: Industria 4.0 se trata de un ecosistema holístico, la clave está en la integración.

Ahora echemos un vistazo al software. El software ha jugado durante décadas un rol central en nuestra vida. En primer lugar, la capacidad de transmitir desde cualquier sistema, hacia cualquier sistema dentro del software integrado, así como hacer que más sistemas sean interoperables (Recuerde, la clave está en la integración). En segundo lugar, el software permite el avance en las interfaces humano – computadora; no solo el tipo convencional de interfaces, sino que también puede fusionar objetos simulados con la realidad para que estos soporten los procesos de toma de decisiones. En tercer lugar, se trata de que la “inteligencia” de la máquina esté integrada dentro del software. Las comillas desde luego no son casualidad, a través del desarrollo conceptual de la Industria 4.0 encontraremos que gran parte del uso de la palabra “inteligencia” corresponde a una estrategia de mercadeo, y que cuando nos referimos a Cuarta Revolución Industrial, Industria 4.0, Manufactura Inteligente, Smart Manufacturing, Logística 4,0 o Smart Logistics; probablemente estemos abordando el mismo tema, eso sí, con seis certificaciones diferentes disponibles en el mercado. ¡Una calculadora es un dispositivo inteligente!

Le sugiero un segundo alto en el camino. Hasta ahora tenemos: Una generación masiva de datos, provenientes desde cualquier actor de la cadena de valor (objetos, personas, máquinas, etc); y software con mayor capacidad de procesamiento de información, software más “inteligente” (mejores algoritmos).

¿Y las personas?  Bueno, gracias al desarrollo exponencial de la informática móvil, las personas pueden gestionar, diseñar, verificar y monitorear casi cualquier configuración desde casi cualquier tipo de dispositivo, desde cualquier ubicación. Esto agrega mucha flexibilidad en términos de sincronización, y también impulsa muchas de las aplicaciones de la industria 4.0. Debo decir por experiencia que, conversando con algunas de las figuras más escépticas en cuanto a la concepción de Industria 4.0 como revolución; concluyo que no han logrado escapar del alcance de la hiperconexión. Una de las mayores fuerzas impulsoras de la Industria 4.0 llegó de la manera más surrealista posible: Pandemia global. Hoy por hoy, la mayor parte de los hogares están cada vez más conectados; las oficinas, locales comerciales y las sociedades mismas. Esta es un área temática de confort, cada cual puede elaborar su juicio con tan solo mirar a su alrededor; son cuestiones que seguramente ya han escuchado muchas veces; de hecho, les propongo un ejercicio breve: Piense por un momento en cuántos equipos tienen conectados a Internet desde su hogar; también piense por un momento si un reloj “inteligente” es en realidad un “reloj inteligente”.

La vigencia de este artículo, como nunca antes, tiene duración limitada. Al momento de escribirlo, los Sistemas Físicos Cibernéticos (CPS por sus siglas en inglés), son una novedad. Los CPS son el resultado de dotar a los componentes físicos existentes, de capacidad de computación y de comunicación, para convertirlos en objetos “inteligentes”. Las capacidades de entrenarse a partir de las interacciones con su entorno los diferencian del IoT y el IIoT (Internet de las Cosas e Internet Industrial de las Cosas). Aun así, hasta hoy, en la mayor parte de los casos, este entrenamiento autónomo le permite generar acciones rudimentarias (toma de decisiones), para reaccionar ante diferentes tipos de situaciones (lo que muchos denominarán: dispositivos cada vez más “inteligentes”).

Tenemos robots con capacidad de realizar gran cantidad de tareas: en el hogar, en el trabajo, en las fábricas; también tenemos, desde luego, automatizaciones de procesos mejoradas, que involucran, o no, robots; puede ser un proceso automático de análisis de datos, por ejemplo. Se trata de un ecosistema holístico, integrado, hiperconectado y veloz.

Pero entonces, ¿Qué es exactamente Industria 4.0? Bien, existen diversas escuelas de pensamiento en términos de definir qué es exactamente, pero, si lo que desea es jugar seguro, sería correcto decir que la aplicación de CPS en la manufactura y la logística; más el uso de IoT y de IoS (Internet de los Servicios) en los procesos de fabricación, son en realidad la consolidación de la Industria 4.0, todo lo demás es tecnología atomizada.

Si queremos definir a las principales características de Industria 4.0 en una sola palabra, quizá sea correcto utilizar Integración. Claro está, partiendo desde la base de un sistema hiperconectado: Integración del sistema total.

Ahora bien, puede surgir un próximo interrogante ¿Con qué objetivo queremos integración?  El mercado se aboca hacia la personalización, y en ese sentido, integrar las necesidades del cliente por medio de datos – de muchos datos – como un input de la organización, puede resultar ventajoso, puede representar velocidad de reacción sobre el entorno, puede representar crecimiento. Ahora bien, respecto a los datos quiero acotar: cada vez hay más datos, pero así mismo en estos datos cada vez hay más señales, y cada vez hay más ruido.

Las ventajas de la Industria 4.0 respecto a la conexión con el mercado son difícilmente refutables. Sin embargo, la aplicación efectiva de la Industria 4.0 sobre los sistemas de producción, es, por decirlo menos, en cada caso particular susceptible de análisis crítico; máxime cuando implica un proceso de transformación tecnológica (Inversión). La pregunta clave, en todos los casos será: ¿Qué tanto contribuye la tecnología a alcanzar la meta de la organización?

Si hay algo positivo de los procesos de transformación digital consiste en que nos obliga a mirar a las organizaciones como sistema; no existe forma alternativa de responder la pregunta anterior sin aplicar un enfoque holístico. Seguramente estos son planteamientos de Eliyahu Goldratt, sin embargo debo reconocer que los escuché de parte de Matías Birrell:  «Si la aplicación de la Industria 4.0 puede contribuir al mejoramiento del sistema, del objetivo del todo, del acercamiento a la meta; seguramente la implementación del grado adecuado de digitalización representará competitividad y crecimiento».

Por lo demás, y citaré a Javier Arévalo, Consultor de Goldratt, (pensador sistémico):

“El motivador para automatizar está basado en la mayoría de los casos en uno o varios supuestos erróneos. Primero, existe una concepción o entendimiento errado acerca de qué es ser productivos y cómo esto se materializa con los indicadores de desempeño locales y conectados al global de una manera eficaz. Hoy en día la mayoría de las empresas están cometiendo este error y lo pagan caro. Gastan más de lo que deben, tienen más inventario del necesario y su confiabilidad es mala. Para muestra un botón. Les hago referencia a la noticia generada por Tesla cuando Elon Musk, ante los continuos incumplimientos en las entregas de su modelo 3 y los problemas para cumplir las predicciones primero, las promesas segundo y las nuevas estimaciones, tercero, donde reconoce que su error fue pensar que se puede construir una planta totalmente automatizada. Eso significa con robots en todos lados y con sistemas de transporte y manejo del flujo. Es decir, totalmente acoplada”.

Ahora bien, quiero aclarar que este artículo no se trata de un manifiesto contra la Industria 4.0, todo lo contrario, es una invitación a asumir los procesos de transformación digital con pensamiento crítico.

Piense por un momento en la logística, esta parte del proceso de la Cadena de Suministros ha sido el eje de la aplicación tecnológica efectiva en la industria. Es difícil concebir una operación de consumo masivo sin el WMS adecuado; es complejo imaginarse la gestión del flujo de un Centro de Distribución sin una tecnología de apoyo como RFID. La geolocalización representa ventajas difícilmente cuestionables y el ERP, esta herramienta de registro transaccional se ha constituido en vital.

Sin embargo, así como la logística ha sido testigo del éxito de la aplicación efectiva de los desarrollos tecnológicos; también existe suficiente registro que evidencia las vicisitudes de los procesos de transformación digital. En logística sabemos de sobra que una misma solución de WMS ha triunfado y fracasado en tantas empresas como sea posible; que la tecnología no es magia, que no soluciona los problemas automáticamente, y que el éxito de un proceso de transformación digital depende más del enfoque, del proceso y de las personas que de la solución.

A continuación, les dejo algunos de los cuestionamientos que se plantea el profesor Eric Tsui de Hong Kong Polytechnic University, al rededor de la Industria 4.0:

¿Dónde identificamos y cómo identificamos la mejor forma de conectar a los humanos con las máquinas? ¿En qué forma? ¿En qué protocolo? ¿Tenemos las habilidades para hacerlo?

¿Cree que las organizaciones están completamente preparadas para enfrentarse a la industria 4.0? ¿Está la gente preparada para ello? ¿Qué pasa con la mentalidad de la gente? ¿Están preparados para afrontar todos estos retos? ¿Están dispuestos a asumir estos desafíos? ¿Tienen las habilidades, la mentalidad y la perspicacia para asumir esto?

La entrada ¿De qué se trata todo esto de Industria 4.0? se publicó primero en Ingenieria Industrial Online.

La cuarta revolución industrial (comúnmente llamada Industria 4.0) es la tendencia actual hacia la automatización e intercambio de información en las tecnologías de manufactura. Desde el aumento en la velocidad hasta la mejora en la comunicación, la Industria 4.0 está transformando a nuestra sociedad rápidamente. Matt Carter, de item West, presentó las seis principales tendencias tecnológicas impulsando a la Industria 4.0 y cómo reclutar y entrenar personal en estos nuevos avances de la manufactura durante un seminario web con la revista Assembly Magazine.

¿Qué está impulsando a la Industria 4.0?

Hay seis tecnologías impulsando a la Industria 4.0: Automatización, el Internet de las Cosas, Plataformas Digitales, Impresión 3D, Realidad Aumentada (RA) y Realidad Virtual (RV) e intercambio de información en tecnologías de manufactura. Matt abordó cada tecnología y explicó la importancia de cada una en el mundo de la manufactura.

Automatización

La Automatización es la tendencia #1. Esta es simplemente los avances que vemos en la robótica. Desde movimientos más fluidos hasta mayor precisión, los robots están empezando a completar tareas cada vez más complejas que anteriormente sólo los humanos podían realizar. Muchas fábricas están empezando a usar robots colaborativos (llamados cobots) que trabajan junto con personas para asistir en tareas complejas. Estos cobots son capaces incluso de aprender tareas, lo cual es sólo el comienzo de la Inteligencia Artificial (IA). Los sistemas computacionales ahora son capaces de realizar tareas como percepción visual, reconocimiento de voz y toma de decisiones, todo gracias a los avances en la Inteligencia Artificial. En manufactura, la IA es usada principalmente para mejorar el control de calidad. Por ejemplo, Siemens utiliza IA en las plantas de acero para analizar los datos de operación para detectar anomalías y optimizar su planta.

Internet de las cosas

La segunda tendencia de la Industria 4.0 es el internet de las cosas. Lo que esto significa es que sensores en dispositivos recolectan información sobre el objeto y su ambiente y comparten esta información en el internet. El ejemplo más común es Fitbit y su habilidad para contar nuestros pasos o medir la frecuencia cardiaca y enviar esa información a nuestros teléfonos. Sin embargo, las aplicaciones industriales son aún más impresionantes. Desde medir 150,000 puntos de información por minuto en la locomotora de GE, hasta el uso de sensores por parte de Airbus para monitorear sus plantas, esta tendencia es una gran ventaja para la manufactura. Algunas de las mayores ventajas son el mantenimiento preventivo, la auto-optimización de producción y el manejo de inventario automatizado. Éste es un gran avance porque estos sensores recolectan la información y permiten monitorearla y actuar cuando sea necesario.

Plataformas digitales

La tendencia #3 son las plataformas digitales que le permiten al usuario compartir algo completamente en línea. Desde PayPal hasta Facebook, las plataformas digitales se han vuelto comunes en nuestra sociedad, pero los manufactureros están usando las plataformas digitales para colaborar con empleados, clientes, proveedores y socios. Un ejemplo es el Engineeringtool de item, un espacio de trabajo digital para completar proyectos de ingeniería directamente desde tu navegador. Con ingeniería basada en reglas, corrección de errores y funciones de arrastrar y soltar, es fácil posicionar perfiles y colocar automáticamente trabajo de maquinado y tornillos con precisión milimétrica. ¡Incluso puedes transferir proyectos a tu propio ambiente CAD! Es una forma más fácil de compartir tus diseños con colegas y socios alrededor del mundo.

Impresión 3D

La tendencia #4 es el proceso de creación de un objeto con una máquina adhiriendo material capa por capa, más comúnmente conocido como impresión 3D. La manufactura es en donde la impresión 3D, o Manufactura Aditiva (término industrial para impresión 3D), puede tener el mayor impacto comercial significativo. La Manufactura Aditiva (impresión 3D) ofrece múltiples ventajas, como prototipado eficiente, creación de piezas o productos completos bajo pedido, producción de nuevos diseños que no eran posibles con procesos tradicionales y reducción de desperdicio material. Por ejemplo, GE Aviation está trabajando en la impresión de partes de motor selectas. Nuevas posibilidades de diseño. Nuevas aplicaciones de materiales. Es una nueva frontera.

Realidad Virtual (RV) y Realidad Aumentada (RA)

La siguiente tendencia (tendencia #5) son la Realidad Virtual (RV) y Realidad Aumentada (RA). La Realidad Virtual (RV) es una simulación generada por computadora de una imagen o ambiente en 3D con el que una persona puede interactuar de una forma aparentemente real o física utilizando equipo electrónico especial, como un casco con una pantalla dentro, o guantes equipados con sensores. La Realidad Virtual es totalmente inmersiva, lo que se significa que cubre por completo el campo de visión y da la sensación de estar dentro del ambiente creado. La Realidad Aumentada (RA) es una tecnología que superpone una imagen generada por computadora en la visión del mundo real del usuario. Coloca gráficos sobre tu visión del mundo real. Ambas tecnologías son más que un videojuego o un truco; ofrecen instrucciones claras/ayuda para el montaje complejo, guía para el mantenimiento y soporte experto.

Toda esa tecnología ¿Qué es más importante?

Las personas. Ninguna empresa puede crecer sin buenas personas impulsando la compañía hacia adelante. Entonces, ¿Cómo encontrar y conservar personal experto en tecnología con todas estas innovaciones? Lo primero es reclutar. Los empleados más jóvenes de áreas tecnológicas suelen estar motivados por incentivos más allá del salario. Muchos buscan un empleo que brinde una sensación de realización personal, por lo que hay que establecer un vínculo claro entre el puesto y el propósito mayor de la empresa. Incluso puedes planear a largo plazo ofreciendo programas de mentores y pasantías remuneradas que impulsen a los estudiantes a seguir carreras en CTIM (o STEM por sus siglas en inglés). Sin embargo, las empresas no deberían enfocarse solamente en encontrar nuevo talento. Los empleados actuales conocen mejor el proceso y los puntos débiles, pero las empresas necesitan invertir en entrenamiento, asegurándose de que el entrenamiento sea atractivo y fácil de entender. Reclutar y entrenar personal son dos factores vitales en los cuales enfocarse mientras todas estas innovaciones se establecen.

Ninguna empresa puede crecer sin buenas personas impulsando la compañía hacia adelante

¿Cómo funciona el Engineeringtool de item?

¡Conozca más acerca de ergonomía y estaciones de trabajo!

La entrada ¡Los mayores retos a los que se enfrentan la manufactura y la distribución! se publicó primero en Ingenieria Industrial Online.

Los robots en la producción industrial pueden ayudar a los empleados a aligerar su carga de trabajo e incluso protegerlos.

Aunque es casi imposible imaginar nuestra vida cotidiana moderna sin equipo técnico, los seres humanos y las máquinas se siguen considerando a menudo como rivales; sin embargo, esta mentalidad de «o uno u otro» no tiene en cuenta la valiosa tercera opción de colaboración que se ha vuelto cada vez más importante ante la digitalización y la Industria 4.0.

Estamos hablando de la colaboración entre humanos y robots.

Un examen más detallado revela el enorme potencial de este simple enfoque. Combina la experiencia, el juicio y la flexibilidad de los humanos con la fuerza, la resistencia y la precisión de los robots, aliviando a los empleados y aumentando la eficiencia de la producción. Una característica de la colaboración entre humanos y robots es el hecho de que no hay una barrera de seguridad que los separe mientras trabajan. En cambio, ocupan el mismo espacio de trabajo y procesan los mismos componentes. Toda la configuración se lleva a cabo generalmente utilizando robots especiales de peso ligero conocidos como robots de colaboración, o simplemente: cobots.

Los beneficios de los Cobots: menos monotonía, menos errores, alta fiabilidad

A diferencia de los robots industriales, que generalmente están diseñados para tareas específicas, los cobots son muy completos. Su forma y función recuerdan a un brazo humano. Los beneficios de los cobots, por lo tanto, incluyen el espacio relativamente pequeño que requieren y su versatilidad. Son capaces de muchas tareas diferentes. En primer lugar, se trata de las tareas monótonas y repetitivas que a largo plazo aburren a los funcionarios humanos y que les hacen cansarse rápidamente, lo que conduce a altas tasas de error. Otra ventaja de los cobots es que, de ser necesario, pueden proporcionar grandes volúmenes de datos para su utilización en el mantenimiento predictivo y otras grandes aplicaciones de datos.

Cuando los humanos y los robots trabajan en estrecha proximidad unos de otros, es necesario tomar medidas y precauciones especiales para garantizar la seguridad de los miembros del personal. La norma DIN ISO/TS 15066 en Alemania y la norma RIA TR R15. 606-2016 del Instituto Nacional de Normalización de los Estados Unidos establecen los requisitos de seguridad pertinentes para los sistemas de robots industriales de colaboración y los entornos de trabajo. Entre otras cosas, esto define la máxima cantidad de fuerza que un robot puede ejercer en contacto con un humano. Por lo tanto, estas fuerzas deben limitarse a un nivel seguro. Para cumplir estos requisitos, los cobots necesitan sensores adecuados que utilicen la tecnología de ultrasonidos y de radar, por ejemplo, para detectar personas y obstáculos en su entorno.

Algunos cobots están incluso equipados con una superficie sensible al tacto que les permite «sentir» el contacto con la gente y detener inmediatamente cualquier movimiento que pueda estar en marcha. Las estructuras de las máquinas y los soportes de los robots, así como el sistema de seguridad y protección por elementos, proporcionan los límites y las estructuras que protegen a los miembros del equipo. Cuando se trata de la colaboración entre humanos y robots, la seguridad de los miembros humanos del personal tiene la máxima prioridad.

Colaboración entre humanos y robots para la ergonomía

Cuando se trata de la colaboración entre humanos y robots, hay más en proteger el bienestar físico del personal que en asegurarse de que los trabajadores no sean lastimados por sus colegas robots. En la planta de Dingolfing del Grupo BMW, por ejemplo, los cobots ayudan a instalar ventanas laterales en los coches. Antes de que las ventanas se ajusten a la carrocería, hay que aplicarles adhesivo en un proceso preciso. Esto se hacía antes a mano, por un trabajador que caminaba alrededor de la ventana. Ahora un cobot se encarga de esta difícil y poco ergonómica tarea, con un humano instalando después las ventanas.

«Otra ventaja de los cobots es que pueden levantar cargas pesadas sin esfuerzo».

Hay más beneficios para los cobots que su capacidad de asumir tareas que impliquen posturas corporales que resulten agotadoras o insalubres para sus homólogos humanos a largo plazo. La colaboración entre humanos y robots también tiene una respuesta cuando se trata de levantar cargas pesadas. Los cobots como el Universal Robots UR16e son capaces de levantar cargas de hasta 16 kg de peso. Para ponerlo en perspectiva, una llanta de acero de 16 pulgadas para una rueda de coche (sin el neumático) pesa alrededor de 8,5 kg. Si un robot puede ocuparse de este tipo de carga en lugar de los trabajadores humanos, hay más que beneficios físicos; por ejemplo, pueden prepararse para procesar el siguiente componente mientras el cobot mueve el anterior a un lado.

Los humanos y los robots no necesitan ser rivales, sino que la combinación de sus fuerzas puede optimizar la creación de valor.

¡Conozca las estructuras y soportes de robots de  ITEM!

Item

Item es la empresa pionera en sistemas de construcción modular para aplicaciones industriales y líder en el mercado global. Lleva diseñando y comercializando soluciones de construcción para maquinaria, accesorios y plantas desde 1976. En la actualidad, la cartera de productos de item consta de más de 3.000 componentes de alta calidad, diseñados para uso en bases de máquinas, bancos de trabajo, soluciones de automatización y aplicaciones de producción lean.

La entrada Colaboración entre humanos y robots: Cobots se publicó primero en Ingenieria Industrial Online.

La automatización permite contar con una amplia selección de tecnologías de accionamientos, así como un software capaz de diseñar procesos con rapidez. Tal es el caso de las tecnologías lineales.

¿Qué es una unidad lineal?

La unidad lineal es un dispositivo que puede mover una pieza, un producto o una máquina. Está diseñado para soportar carga en cualquier dirección. Protege los bloques de construcción mecánicos de polvo, suciedad y a veces también agua. Cuando se trata de seleccionar unidades lineales y los adecuados componentes de accionamiento en los procesos de automatización, hay numerosos aspectos clave a considerar. Estas van desde propiedades como:

Por lo tanto, la elección de una unidad lineal correcta con los adecuados componentes de accionamiento es una tarea complicada, que requiere mucho tiempo para los ingenieros. La configuración de estos sistemas, a menudo muy complejos, requiere también un profundo conocimiento. Las herramientas en línea adecuadas facilitan todo el proceso, ofreciendo apoyo específico con todo, desde la selección inicial hasta la puesta en marcha. Como resultado de ello, se pueden aplicar rápida y fácilmente soluciones de automatización sólidas para los pórticos de varios ejes y las operaciones de recolección y colocación, etc.

Aplicaciones de la tecnología lineal en sistemas de producción

Herramientas de posicionamiento

Las unidades lineales automatizadas son la solución ideal para mover la herramienta es cuestión, como un taladro o un driver, de un punto a otro y asegurarse de que está perfectamente posicionada.

Mover cargas pesadas

Una unidad lineal de un solo eje puede ofrecer una forma eficiente de automatizar este tipo de proceso. Por ejemplo, las mercancías pueden transportarse para su carga una vez que se ha fabricado y el equipo de producción pesado y los robots pueden trasladarse con flexibilidad al siguiente lugar en el que deben utilizarse.

Procesos bidimensionales

Los pórticos 2D se utilizan para imprimir o inspeccionar una superficie y para otros procesos bidimensionales. Estos escenarios, los pórticos se utilizan para guiar los cabezales de las impresoras, boquilla, escáneres o los sensores al lugar correcto.

Guía de herramientas en ejes XY

Las mesas XY de este tipo son perfectas para las tareas dinámicas de recoger y colocar. La herramienta guiada a su lugar desde arriba a través de un eje voladizo, mientras que el eje X se utiliza para moverla a diferentes posiciones. Incluso las herramientas pesadas pueden ser guiadas a través de una amplia área de trabajo de esta manera, gracias a la baja deflexión y la excepcional capacidad de carga de los ejes lineales.

Ejes en voladizo

Los ejes en voladizo utilizan el perfil de soporte de la unidad lineal para ejercer fuerza sobre una pieza de trabajo o para posicionar con precisión una herramienta. Resultan muy apropiados para numerosas aplicaciones de producción y logística, así como para pruebas de material y carga.

Procesos tridimensionales

Los pórticos tridimensionales se utilizan principalmente para tareas de recoger y colocar, así como tareas de transporte tridimensional. Las aplicaciones típicas de los pórticos tridimensionales incluyen operaciones de apilamiento, paletización y clasificación. Las pinzas o ventosas se sujetan a los ejes voladizos para este propósito.

Software de configuración de unidades lineales

Las unidades lineales mecánicamente sincronizadas pueden ser fácilmente adaptadas a la tarea de transporte en cuestión usando software de configuración y prueba de automatización, tal es el caso del MotionDesigner®. Este programa inteligente determina la combinación perfecta de dos unidades lineales y un eje sincronizador para permitir que dos carros o dos unidades lineales se muevan en paralelo”.

Gracias al item MotionDesigner®, la automatización no podría ser más fácil. Una gran cantidad de tareas de automatización diferentes pueden cubrirse con una sola herramienta en línea, perfectamente adaptada a los requisitos mecánicos y eléctricos particulares”, dice Uwe Schmitz, jefe del equipo de gestión de productos de las unidades de movimiento lineal de item®.

Los ingenieros pueden elegir entre un sistema que se ajuste exactamente a sus necesidades y alternativas que ofrezcan mayores reservas de potencia. De este modo, el configurador facilita considerablemente la especificación de sistemas, proporcionando una solución llave en mano idealmente dimensionada que incluye un conjunto de sincronización, motor, caja de cambios y controlador.”

El configurador de tecnología lineal item MotionDesigner® crea automáticamente un conjunto completo de documentación con todos los detalles técnicos y datos CAD. Los ingenieros también pueden utilizar numerosos ejemplos de aplicaciones, incluidos datos de construcción.

El software item MotionSoft® se encarga de la puesta en marcha. Los datos generados en el proceso de diseño están disponibles inmediatamente al poner en marcha las unidades lineales con esta solución. El software determina automáticamente los mejores ajustes del controlador y comprueba la coordinación de las unidades lineales paralelas en una prueba, lo que significa que un sistema hecho de unidades lineales sincronizadas puede estar en funcionamiento en pocos minutos. Un sistema de ayuda en línea, por su parte, ofrece a los usuarios un apoyo completo y respuestas específicas a las preguntas que puedan tener sobre la parametrización y la puesta en marcha.

¡Conozca el Sistema de Automatización de ITEM!

Item

Item es la empresa pionera en sistemas de construcción modular para aplicaciones industriales y líder en el mercado global. Lleva diseñando y comercializando soluciones de construcción para maquinaria, accesorios y plantas desde 1976. En la actualidad, la cartera de productos de item consta de más de 3.000 componentes de alta calidad, diseñados para uso en bases de máquinas, bancos de trabajo, soluciones de automatización y aplicaciones de producción lean.

La entrada Automatización en producción: Aplicaciones de la tecnología lineal se publicó primero en Ingenieria Industrial Online.