El futuro de las pruebas:automatización y robots colaborativos

Vivek Jaykrishnan, director sénior de tecnología, ingeniería digital y fabricación Servicios, ingeniería de calidad, Capgemini Group sobre automatización y robótica...

A medida que las organizaciones industriales buscan adoptar por completo la transformación digital y la implementación de análisis basados ​​en datos a lo largo de toda la cadena de valor industrial , ha surgido una tendencia importante:la aplicación de robots en las pruebas de dispositivos.

Con los fabricantes compitiendo hacia la digitalización para limitar el impacto del COVID-19 en las cadenas de suministro globales, algunas fuentes incluso han afirmado que la pandemia podría conducir a una aceleración del 75,7 % en la adopción de robots en la industria manufacturera

La transformación digital en la fabricación depende de los robots colaborativos (cobots), pero su introducción en las pruebas es una tarea especializada que requiere una comprensión del dominio de los robots, así como procesos de verificación y validación.

¿Por qué automatizar?

El proceso de prueba en la fabricación puede ser multifacético, lo que requiere que se completen muchas acciones simultáneamente para generar los datos requeridos. A medida que aumenta el número de acciones, también aumenta la complejidad de la tarea. Esto puede generar dificultades para mantener el ritmo y la precisión de las pruebas mientras se realizan manualmente. Esto tiene un efecto dominó en la productividad y, en última instancia, en el resultado final.

La adopción de tecnologías como la robótica puede mejorar enormemente la eficiencia y la confiabilidad de las pruebas de productos y sistemas. Y, al automatizar ciertas funciones, los operadores humanos tienen más tiempo para interpretar y analizar los resultados.

La nueva era de la robótica:los cobots

Los robots no son de talla única. Se pueden considerar varios tipos para aplicaciones comerciales, con capacidades que se adaptan a tareas muy diferentes. Estos se clasifican en términos generales como:-

• Robots de servicio:Robots auxiliares de humanos en diversas tareas rutinarias. Por lo general, estos tienen un alcance definido y una funcionalidad dedicada, como empaque, inspección o un asistente en el hogar.
• Robots personalizados:diseños mecatrónicos específicos destinados a cumplir tareas específicas, como sistemas de empujar/jalar.
• Robots industriales:robots de servicios especializados que son más rápidos, están orientados al rendimiento y se pueden usar como unidades independientes o agrupadas, como una línea de fabricación.
• Robots colaborativos (cobots):robots más pequeños, capaces de trabajar en un entorno colaborativo junto con operadores humanos.

Con varias opciones de robots disponibles, surge la pregunta:¿cuál debería elegirse para las pruebas de dispositivos? La naturaleza altamente especializada del servicio de los robots personalizados significa que carecen de la flexibilidad necesaria para los entornos de prueba. Del mismo modo, los robots industriales son más adecuados para tareas que van más allá de las capacidades humanas.

Los cobots son, por lo tanto, la elección clara. Ofrecen una gran cantidad de ventajas que los hacen ideales para trabajar con operadores humanos:son livianos, de menor tamaño y eficientes energéticamente. Por definición, son colaborativos, habilitados con mecanismos constructivos y operativos para calificar como un compañero seguro para el trabajo conjunto en el mismo tiempo y espacio que los operadores humanos. Las características de seguridad inherentes, como las limitaciones a su velocidad y fuerza o los límites de seguridad virtual, los hacen ideales para una configuración de laboratorio. En comparación, otras formas de robots no cuentan con tales precauciones, lo que significa que podrían representar una amenaza para la seguridad de los operadores humanos y otros equipos.

La hoja de ruta hacia la cobotización

Los cobots están mejorados con capacidades visuales, de sonido y de sensores para realizar pruebas de extremo a extremo desde la activación, brindándoles una amplia gama de aplicaciones en los procesos de prueba:-

• Pruebas funcionales:prueba de características físicas basadas en acciones de un dispositivo o módulo
• Pruebas de rendimiento:pruebas consistentes y rigurosas de las entradas y respuestas del dispositivo
• Pruebas de usuario:imitación de las máximas acciones posibles del usuario para cubrir la funcionalidad del dispositivo bajo prueba (DUT)
• Pruebas del sistema:pruebas en un entorno difícil o peligroso para el uso final
• Pruebas asistidas:robot que ayuda a los humanos a realizar tareas repetitivas, para que los humanos puedan concentrarse en la evolución de las pruebas

Los cobots ya se están utilizando en algunas industrias. En Alemania, los científicos que trabajan para Fraunhofer IPA han desarrollado un cobot móvil para Bosch que prueba la resistencia de electrodomésticos como lavavajillas, cargándolos y descargándolos repetidamente hasta que se desgastan. Los empleados se liberan de una tarea altamente repetitiva y pueden confiar en una operación estandarizada y controlada las 24 horas; a su vez, pueden canalizar sus propios recursos hacia tareas más matizadas.

Mientras tanto, el proveedor español de la industria automotriz, Continental, ha estado utilizando cobots para mejorar sus líneas de producción. En 2016, la empresa introdujo numerosos robots colaborativos para automatizar la fabricación y manipulación de placas de circuito impreso. Al hacerlo, se redujeron los tiempos de cambio en un 50 %, pasando de 40 minutos cuando se hacía manualmente a 20 minutos, lo que permitió aprovechar mejor ese tiempo en otros lugares.

Las organizaciones deben considerar varios factores antes de implementar cobots en los procesos de prueba. Primero está la gran variedad de modelos:se necesita una comprensión profunda del dispositivo que se somete a las condiciones de prueba para seleccionar el tipo de robot, los sensores y el efector final (mano o dedo del robot) que se requerirán durante la prueba.

Una vez realizada la selección, los empleados deben estar debidamente capacitados para comprender cómo operar el cobot. Después de esto, las organizaciones deben realizar una prueba de funcionamiento de la operación, probando el tiempo y la efectividad de la verificación. Sin las pruebas o la capacitación adecuadas, existe un riesgo potencial de seguridad del personal o retrasos en la producción, ya que el personal no puede operar correctamente el equipo. Además, sin probar el proceso, no hay forma de saber si funciona correctamente; no hay oportunidad de volver a evaluar los diseños o recalibrar y personalizar si es necesario.

Con estos pasos realizados, solo entonces debe comenzar la implementación de producción. Sin embargo, esta no es una evaluación única:las organizaciones deben continuar con el análisis de escalabilidad y el monitoreo de valor, produciendo una estrategia de actualización y mantenimiento en caso de que surja cualquier problema imprevisto.

Un futuro brillante para los cobots

Ya se han encontrado usos de gran alcance de los cobots en las pruebas de dispositivos de extremo a extremo, pero a medida que avanza la tecnología, podemos esperar que estos usos continúen expandiéndose. El potencial de los cobots para ayudar en la transformación digital es enorme, especialmente en industrias como la aeroespacial, la atención médica, la automatización industrial y los productos de consumo, venta minorista y distribución (CPRD).

Por diseño, los cobots fomentan un trabajo más cercano con los humanos, por lo que no se trata solo de sacar algunas tareas de las manos de los empleados, sino de considerar cómo se puede liberar el tiempo de los empleados para cree más valor en la cadena industrial mientras maximiza la automatización, la sostenibilidad y mantiene un entorno seguro de pruebas colaborativas.

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