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CÓMO Y CUÁNDO INTRODUCIR LA AUTOMATIZACIÓN DE FÁBRICA






Cómo y cuándo introducir la automatización de fábrica

La decisión de introducir la automatización de fábrica para sus soluciones puede ser desalentadora, implicar un tiempo y un gasto considerables, y a menudo requiere habilidades técnicas que una empresa puede no tener.
Los recientes avances en Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés) han dado como resultado una explosión de nuevos productos y aplicaciones para la automatización, que incluyen hogares y ciudades inteligentes, vehículos autónomos, soluciones de fijación, sistemas de seguridad y vigilancia remotos, dispositivos portátiles y otros dispositivos de salud y fábricas inteligentes.
Algunas de las tecnologías habilitadoras incluyen Wi-Fi de ancho de banda ultra alto, Bluetooth y otras tecnologías inalámbricas, Inteligencia Artificial y Aprendizaje Automático, fuentes de energía eficientes y de alta densidad, sensores avanzados o miniaturizados y dispositivos de actuación de alta precisión. En un entorno industrial, los ingenieros de fabricación se enfrentan a innumerables opciones para productos y tecnologías robóticas nuevas y emergentes que proporcionan diversos grados de automatización.
La decisión de introducir la automatización de fábrica para sus soluciones de unión puede ser desalentadora, implicar un tiempo y un gasto considerables, y a menudo requiere habilidades técnicas que una empresa puede no tener. Sin embargo, hay varias razones convincentes y algunas consideraciones prácticas para automatizar la fabricación.
Beneficios de la automatización de fábricas
Hay varias buenas razones para introducir la automatización en el proceso de fabricación. Aunque la automatización puede generar numerosos beneficios, generalmente hay una o dos razones convincentes que impulsan el proceso de toma de decisiones que deben entenderse bien desde el principio.
Uno de los mejores argumentos para la introducción de la automatización de fábrica es mejorar la seguridad en el lugar de trabajo. Ciertas operaciones de ensamblaje o mecanizado no pueden realizarse de manera segura por una variedad de razones. Algunas operaciones de fabricación requieren operaciones a temperaturas extremas o en presencia de productos químicos peligrosos. Otras operaciones pueden requerir que los trabajadores levanten o manipulen piezas pesadas o grandes o utilicen herramientas peligrosas. Debido al espacio limitado en el piso de la fábrica, algunas operaciones pueden requerir trabajo en espacios confinados o en presencia de conjuntos mecánicos en movimiento. La automatización tiene el poder de eliminar al personal de situaciones peligrosas.
Otro buen argumento para la fabricación robótica son las tareas que son difíciles o casi imposibles de realizar sin la ayuda de una máquina. Estas tareas pueden incluir el ensamblaje o inspección de piezas miniaturizadas o piezas que son demasiado grandes o voluminosas, lo que hace que sean difíciles de ver o manejar. Otras operaciones de ensamblaje pueden requerir la colocación de piezas que exigen un alto grado de precisión.
Las máquinas robóticas pueden realizar tareas repetitivas con un alto grado de precisión y repetibilidad. Los robots avanzados que están equipados con sistemas de visión artificial y aprendizaje pueden adaptarse a amplias tolerancias y variaciones de piezas para garantizar la colocación adecuada de los componentes. Esto puede resultar en operaciones de ensamblaje de alta calidad y bajo desperdicio de producción.
Las máquinas robóticas también pueden funcionar durante períodos de tiempo más largos y pueden realizar muchas tareas más rápido que los humanos. Además, las máquinas robóticas bien mantenidas tienen menos tiempo de inactividad que los operadores humanos: no se enferman, no se fatigan y generalmente no requieren capacitación. Esto puede traducirse en un menor número de celdas de fabricación necesarias para producir una cantidad dada de un producto, tiempos y plazos de producción más cortos y una mejor disponibilidad de productos manufacturados.
Cada uno de los beneficios mencionados anteriormente, incluidas las mejoras en la seguridad, el rendimiento, la productividad y la calidad, contribuye a reducir los costos laborales, materiales y operativos. Si bien la reducción de los costos de producción es una consideración importante y un objetivo general, no debe ser el factor primordial en la decisión de automatizar los procesos de fabricación, ya que la introducción de maquinaria de producción automatizada al principio será costosa y puede requerir equipos o procesos de ajuste para una productividad máxima.
Grados de automatización
Una línea de fabricación puede incorporar varias celdas que realizan operaciones que incorporan diversos grados de automatización, que van desde manual hasta asistencia humana (o semiautomatizada), hasta procesos totalmente automatizados.
En la mayoría de las operaciones de fabricación modernas, no hay procesos totalmente manuales, ya que las herramientas y la maquinaria se utilizan para alinear o colocar piezas antes de la fijación o unión. Las operaciones manuales se pueden mejorar con sistemas de alimentación automática que suministran y alinean piezas o sujetadores a herramientas y equipos de manera repetible. Los sistemas de asistencia humana suelen ser sistemas robóticos que son semiautónomos y requieren interacciones entre humanos. Muchos de estos sistemas, denominados robots colaborativos, operan de la mano con sus operadores humanos para realizar tareas que un humano solo no puede realizar. Las aplicaciones de ejemplo incluyen sistemas de visión artificial o robots adaptativos que pueden ayudar a los humanos al levantar objetos pesados.
Los sistemas totalmente automatizados son autónomos y funcionan bien en tareas altamente repetibles que requieren alta velocidad, o en tareas que deben realizarse en entornos que pueden estar fuera del alcance de los humanos. Debido a consideraciones de seguridad, los robots autónomos deben estar separados de la fuerza laboral humana. Están en desventaja porque no se pueden usar fácilmente para tareas que requieren una gran cantidad de adaptabilidad, flexibilidad o habilidad.
Es importante comprender cómo operan e interactúan las células de fabricación actuales, luego extrapolar o modelar el funcionamiento de la línea de fabricación después de la introducción de la automatización. De esta manera, toda la línea de fabricación puede optimizarse para alcanzar los objetivos de producción, calidad y costo. Por ejemplo, la introducción de la automatización en una celda de fabricación podría aumentar el rendimiento de piezas y ensamblajes, causando un cuello de botella en las celdas de fabricación más lentas aguas abajo. El gasto adicional se incurriría al modernizar las operaciones posteriores más lentas o al almacenar piezas excedentes de trabajo.
Introducción de la tecnología de automatización de fábrica
Como todas las fábricas y operaciones de fabricación son diferentes, desafortunadamente no existe una metodología universal para introducir la automatización en la fabricación. La implementación de la automatización de la fábrica requiere la participación de varios departamentos diferentes dentro de una fábrica, y el ingeniero de fabricación debe considerar varios factores relacionados con las instalaciones y el equipo, la disponibilidad y capacitación del personal, la seguridad, la producción y los objetivos de calidad, y las limitaciones financieras y presupuestarias. La siguiente lista describe algunas consideraciones y preguntas importantes que deben responderse para garantizar un grado óptimo y apropiado de automatización de fábrica.
Seguridad: los profesionales del medio ambiente, la salud y la seguridad deben identificar las tareas dentro de la fábrica que se realizan en condiciones peligrosas o que tienen una alta incidencia de lesiones.
Tareas difíciles: la ingeniería industrial analiza tareas que requieren una cantidad considerable de tiempo para realizar, o involucran partes que son demasiado difíciles de inspeccionar o procesar sin automatización.
Calidad: identifica tareas y operaciones que a menudo no cumplen con los requisitos de calidad o dan como resultado una tasa de rechazo muy alta.
Tareas repetitivas o monótonas: las tareas que son altamente repetitivas o monótonas pueden reemplazarse fácilmente por robots que reducen los costos generales de producción y mejoran la precisión.
Madurez tecnológica: asegúrate de que las piezas y los ensamblajes no sufran cambios de diseño significativos o que no sean obsoletos antes de que se puedan lograr ahorros de la automatización.
Instalaciones: la ingeniería de la planta debe identificar el espacio del piso dentro de la fábrica para albergar equipos automatizados. Para operaciones completamente autónomas, especialmente aquellas que involucran robots grandes de alta velocidad, el piso de la fábrica debe estar completamente separado de los humanos.
Personal: asigna conjuntos de habilidades entre los ingenieros y técnicos que programarán y mantendrán el equipo automatizado, y reasignarán o volverán a capacitar a los empleados desplazados.
Finanzas: la administración corporativa debe determinar los presupuestos, los costos y las implicaciones financieras para introducir la automatización.
Como se desprende de lo anterior, la decisión de introducir la automatización de fábrica involucra a toda la empresa. A medida que las oportunidades de automatización continúan creciendo, el ingeniero de fabricación debe estar al tanto de la tecnología de automatización para garantizar el grado óptimo y apropiado de automatización de fabricación que se debe introducir. Se deben identificar uno o más proveedores confiables para ayudar a guiar al ingeniero de fabricación.




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