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Sectores de fabricación no automotrices que recurren a la robótica

Pero es posible que los robots nunca ejecuten completamente la producción.

Los robots más baratos con más funciones, junto con celdas de trabajo más flexibles e instalaciones que facilitan la robótica, están acelerando el crecimiento de las instalaciones de fabricación automatizadas en el sector no automotriz. Sin embargo, las ideas sobre si la robótica y la automatización conducen a la fabricación sin luces en el taller son mixtas.

Si bien la cantidad total de unidades vendidas y los ingresos por robótica en 2018 se redujeron, los pedidos de robots industriales en realidad crecieron un 24 % con respecto al año anterior en las industrias de ciencias de la vida, alimentos y bienes de consumo, plásticos y caucho y electrónica, según la Asociación de Industrias de Robótica. .

Hay muchas razones para el crecimiento; entre ellas, los sistemas robóticos son más fáciles de instalar e integrar en un sistema y programa de automatización.

Por ejemplo, el enfoque de ABB, con sede en Suiza, es producir una gama de soluciones de automatización modulares y estandarizadas en lugar de diseñar e diseñar celdas de trabajo a medida para cada uno de sus clientes.

“Todo eso reduce el tiempo porque no pasamos semanas o meses diseñándolos y fabricándolos”, dijo Dwight Morgan, vicepresidente de ventas y marketing de ABB USA Robotics, Auburn Hills, Michigan. “Entonces, dentro de todas las aplicaciones en los que nos involucramos, como el cuidado de máquinas herramienta o el embalaje, tenemos una familia de soluciones estándar que nos permiten movernos realmente rápido y establecer plazos de entrega cortos”.

FANUC America Corp., Rochester Hills, Michigan, ofrece robots con capacidad móvil que se pueden poner sobre ruedas o recoger con una carretilla elevadora y colocar en su lugar.

“Y, por lo general, son un poco más autónomos, por lo que tienen menos conexiones”, dijo Rick Maxwell, director de ingeniería para la industria general y el segmento automotriz.

El colega de Maxwell, John Tuohy, director ejecutivo de cuentas globales, dijo que FANUC también tiene varios clientes interesados ​​en la asistencia de elevación semiautónoma.

“En una forma de colaboración, FANUC tiene la capacidad de adaptar cualquiera de nuestros robots en un dispositivo de asistencia de elevación similar a lo que se puede ver con un dispositivo de contrapeso o asistencia de elevación en una fábrica hoy en día”, dijo Tuohy. "Un operador manipula manualmente el robot en la posición deseada, finaliza la tarea y envía el robot de vuelta para recoger otra pieza de forma autónoma".

Tom Fischer, director de operaciones de RobotWorx, Marion, Ohio, una empresa que vende e integra robots ABB, FANUC, Kuka y Motoman en celdas de trabajo, dijo que los avances en la comunicación Ethernet frente a las configuraciones analógicas han facilitado mucho el uso de múltiples funciones. (como interactuar con otros robots, interfaces hombre-máquina y estaciones de operación con botones) del robot al mismo tiempo.

“Puede pasar varias señales a la vez en lugar de tener que conectar cada señal individualmente”, dijo. "Es solo un simple enchufe y luego configurar su E/S de Ethernet".

También hay un factor humano que facilita la instalación de robots, dijo Fischer. “Creo que estamos llegando a una generación que comprende mejor la electrónica y, a través de su experiencia con los videojuegos, son más hábiles para controlar cosas con un teclado (o un dispositivo de enseñanza robótico) que directamente”, dijo Fischer. "Pueden aplicar esa experiencia a la robótica".

En MC Machinery Systems Inc., la robótica posterior es el próximo gran avance. La subsidiaria de Mitsubishi Corp. tiene su sede en Elk Grove Village, Illinois, y vende máquinas de electroerosión por hilo, fresadoras y cortadoras láser, y las integra en líneas automatizadas.

“Tomas una parte, la eliges, la apilas correctamente y se mueve a un lugar donde la robótica puede moverla a una ubicación separada”, dijo Jason LeGrand, especialista en automatización. “Tal vez se mueve a través de una máquina que ahorra tiempo, un aplanador o una prensa plegadora. Ese es el próximo gran avance y, literalmente, nos reunimos con los integradores para averiguar cuáles son sus requisitos para que esto suceda”.

La adquisición por parte de Mitsubishi en 2018 de Astes4, una empresa suiza que fabrica Astes4Sort, un sistema de fabricación flexible diseñado para la clasificación, facilita la robótica aguas abajo.

“Están absolutamente, sin lugar a dudas, a la vanguardia de la clasificación automatizada de piezas de un láser industrial”, dijo LeGrand. “Su función es el siguiente paso al que debemos llevar nuestra automatización láser. El Astes4Sort toma las piezas terminadas que salen y las apila como se le indique; que, en sí mismo, se vuelve muy atractivo para los usuarios finales.”

Las piezas se apilan y paletizan, listas para el siguiente paso en el proceso de fabricación. “Eso hace que sea mucho más fácil integrar una operación robótica en el back-end porque sabemos que hay una pila de partes similares, una encima de la otra, en la misma orientación”, dijo LeGrand. "Ese es el primer paso para permitir que un robot lo tome desde allí y pase a la siguiente operación sin tener que tener un sistema de visión más costoso o algo por el estilo".

¿Se están aplanando los precios de los robots?

Históricamente, los robots se han vuelto más baratos, pero según información anecdótica, los precios se han estancado mientras que el valor ha aumentado.

En los últimos 30 años, el precio promedio de un robot industrial se ha reducido a la mitad, según la consultora de gestión global McKinsey &Co. El precio de venta promedio de los robots industriales disminuyó de $63 000 en 2009 a $45 000 en 2018, según statista.com.

El sitio web de RobotWorx, que vende robots nuevos y reacondicionados, informa que la robótica industrial nueva, completa con controladores y colgantes de enseñanza, cuesta entre $50,000 y $80,000. Por lo general, los robots reacondicionados cuestan la mitad que los nuevos, según RobotWorx.

En el pasado reciente, el precio de los robots realmente no ha disminuido, pero las empresas de robótica han agregado más funciones, dijo Fischer de RobotWorx.

Un ejemplo de funcionalidad mejorada está en la interfaz hombre-máquina, dijo. “En el pasado, tenía que conectar un accesorio secundario para usarlo como HMI”, dijo. "Ahora, compañías como FANUC están agregando eso a su software para que pueda ejecutarse desde su colgante".

Otro ejemplo de funcionalidad adicional se puede ver en los robots colaborativos, dijo. “Su mayor uso es en el cuidado de máquinas, ese es el más popular en este momento”, dijo. "Puede tener un operador en la celda de trabajo con el robot trabajando lado a lado".

Maxwell de FANUC estuvo de acuerdo con el aspecto de la funcionalidad. Al igual que en la industria informática, donde no necesariamente paga menos por una computadora portátil, sino que obtiene más por su dinero, cuando paga el mismo precio por un robot, obtiene una funcionalidad significativamente mayor. Los robots de hoy en día son más rápidos, tienen más capacidad informática, más poder de procesamiento y/o una mayor carga útil, dijo.

LeGrand de MC Machinery también estuvo de acuerdo. “[Los robots] se adaptan mejor a una variedad más amplia de aplicaciones”, dijo. “Como resultado, los fabricantes los están usando para más. Lo que sucede es que los fabricantes toman una pila de piezas que están bien cortadas y las envían a un lugar donde los robots pueden acceder a ellas.

"Ahora los fabricantes dicen:'¿Qué puedo hacer a partir de este punto con un robot para agilizar la operación y darle un tiempo de ciclo repetible para que podamos planificar la producción de manera efectiva?', y así sucesivamente", continuó.

Usa tus manos

Una vez que los fabricantes hayan identificado lo que los robots pueden hacer para que las operaciones sean más eficientes y los hayan instalado en su planta, esos fabricantes pueden aprovechar un software más intuitivo y fácil de usar para programarlos.

“Ha habido un tremendo esfuerzo en toda nuestra empresa, así como en toda la industria, para hacer que el uso y la programación de la automatización sean más intuitivos con cosas como guía manual, programas de menú, ese tipo de cosas”, dijo Maxwell. “Lo que encontrará es que muchos de los fabricantes, y FANUC en particular, tienen opciones básicas, fáciles de usar y basadas en menús. Nuestro iHMI lo guiará a través de cómo generar programas. Es gráfico y realmente bastante simple”.

Una vez que el robot está programado y funcionando, las empresas de robótica han facilitado la migración de la programación básica a tareas más complicadas para integrar la mayor funcionalidad del robot, según el trabajo en cuestión, dijo Maxwell.

Los fabricantes de robots como FANUC y ABB también han agregado guías manuales para la programación. Para una operación de recoger y colocar, el operador le enseña al robot una posición agarrando un mango y arrastrando la herramienta del extremo del brazo (EOAT) hasta donde está una pieza, luego arrastrando la EOAT a una posición clara y luego arrastrándola a una caja. La forma antigua de enseñar la misma tarea sería usar el control remoto del robot y presionar varios botones para los ejes X, Y y Z para colocar el robot en posición.

“Ahora estás listo para correr”, dijo Maxwell. “En esos tres o cuatro pasos, le has enseñado al robot qué hacer. Por lo tanto, es mucho más intuitivo y mucho más fácil de usar".

YuMi de ABB, un robot de dos brazos totalmente integrado con visión, agarre por vacío, dos tipos de agarre mecánico y control de fuerza, también se puede programar con guía manual. “Es como enseñarle a su hijo a andar en bicicleta”, dijo Morgan.

Las aplicaciones comunes de YuMi son el manejo de materiales, el ensamblaje, el empaque y la producción de alimentos. “Cuando sacas un YuMi de la caja, está listo para funcionar”, dijo Morgan. “Tiene dos brazos, por lo que uno puede ser un accesorio para sostener una pieza y el otro puede ser una mano de trabajo. No necesita un transportador, no necesita un palé, no necesita un accesorio".

¿No hay situaciones verdaderas de luces apagadas?

El uso de la fabricación automática se ha visto obstaculizado por problemas de manejo de piezas y logística, pero la planificación detallada, el Internet industrial de las cosas (IIoT) y las características aún en desarrollo, como la inteligencia artificial (IA), prometen superarlos. Por otra parte, apagar completamente las luces puede no ser la respuesta, dijo un fabricante.

Para cualquiera que tenga algún tipo de automatización, el objetivo es apagar las luces, dijo LeGrand. En las celdas de trabajo de su empresa, la idea es mantener el láser encendido tanto como sea posible.

“Todos se están moviendo hacia eso”, dijo. “En años pasados, con los sistemas de automatización y, lo que es más importante, las técnicas de programación y las configuraciones de las máquinas, no estaban preparados para apagar las luces de verdad. Hubo muchos volcados de piezas y cosas que detendrían el funcionamiento de la máquina. Todos hemos aprendido de nuestros errores”.

Sin embargo, LeGrand dijo que apagar las luces puede requerir compensaciones, especialmente si los operadores están haciendo un anidamiento dinámico donde cada nido es único. Esto es común especialmente en tiendas de contrato.

“Y en muchos talleres, las situaciones que creen que no funcionan no se aplican a ellos”, dijo. “Sin embargo, pueden hacerlo, solo tienen que abordar el anidamiento, la programación, todo de manera un poco diferente. Tienen que usar un conjunto diferente de parámetros para cortar”.

Puede que no sea la forma más rápida de cortar, pero lento y constante gana la carrera cuando se apagan las luces, dijo LeGrand.

“Tiene que moverse consistentemente sin detenerse. Así que tal vez el espacio entre las piezas sea un poco más grande, tal vez el golpeteo para evitar que las piezas se vuelquen se vuelva un poco más agresivo”.

Como resultado, sus clientes pueden terminar con dos programas diferentes para máquinas de MC Machinery; uno para luces apagadas y otro para operaciones tripuladas.

Maxwell de FANUC estuvo de acuerdo en que apagar las luces es el futuro y sigue siendo un objetivo para varios de sus clientes. “Hemos visto un éxito relativamente bueno para ejecutar períodos de tiempo muy largos”, dijo. “Tal vez un turno, tal vez un turno y medio, pero a lo largo del proceso de fabricación todavía hay áreas en las que necesitan entrar y hacer ciertas cosas. Donde ha tenido éxito suele ser en el tercer turno, del segundo al tercer turno”.

Esto se debe a que las operaciones de apagado no dependen solo de la automatización, sino también de otras máquinas y procesos, como el manejo de materiales. La logística es importante, dijo, y si no se planifica bien, puede surgir escasez de materiales.

El consejo de Maxwell para cualquier persona que desee realizar operaciones no tripuladas es que primero analice sus operaciones y las divida en pasos discretos. Luego, considere qué podría salir mal en cada paso y determine cómo se podría resolver ese problema sin un operador.

Siempre será necesario tener algunos trabajadores disponibles, dijo Fischer de RobotWorx. “Lights out es un nombre inapropiado para producción”, dijo. “Realmente no hay una verdadera situación de producción sin luces. Siempre tienes algo de apoyo. Pero las empresas van a la automatización del equipo de esqueleto”.

En este punto, todavía es necesario mantener a las personas esenciales para apoyar la línea, dijo; no necesariamente operadores, sino técnicos de mantenimiento y técnicos de robots para brindar asistencia en caso de que algo se descomponga o necesite reparación.

“Lo que está permitiendo la tendencia hacia las operaciones sin iluminación es el uso de robots para la atención de máquinas y el manejo de materiales”, dijo Fischer. "El futuro es la IA y el IIoT".

El IIoT permite enviar alertas a una ubicación remota para que un trabajador controle e intervenga en caso de un problema programando el mantenimiento y le permitiría realizar un seguimiento de los números de producción. La IA es más predictiva y permite que un robot inicie y realice ajustes por sí mismo.

Robotics AI está en desarrollo y aún no está disponible en ningún robot, dijo Fischer. “Todos los OEM están trabajando en él como proyectos de I+D, pero ninguno existe todavía”, dijo. "Tal vez lo veamos en los próximos cinco a 10 años".

Otro gran problema que frena las luces verdaderas es la calidad de las piezas, dijo Fischer.

“Si está realizando un proceso de ensamblaje, un proceso de soldadura, a menos que la calidad de su pieza sea perfecta, se encuentra con problemas que solo una persona puede identificar desde una perspectiva de salida de calidad o reparación y mantenimiento”, dijo. Los fabricantes de automóviles deben realizar una inspección visual de las soldaduras de seguridad para garantizar que las soldaduras estén ubicadas correctamente y sin defectos. Una cámara es demasiado limitada para hacer la inspección, agregó.

Morgan de ABB ha desviado su atención de las luces apagadas hacia la Industria 4.0. “You know, we’ve been in the robot business for decades now, and I would say the term ‘lights-out production’ was almost viewed as the Holy Grail of automated manufacturing,” he said. “People thought about once you get your process and your business to that level, you have arrived.”

While others focus on lights out, ABB has set its sights instead on the factory of the future and Industry 4.0, with a flexible, agile manufacturing facility that can operate in low-mix, high-volume as well as high-mix, low-volume work.

“If you look at traditional high-volume products like cellular phones, just look at how many colors and memory configurations you can buy, for example, a Samsung Android phone in today,” Morgan said. “That’s what we’re seeing today in manufacturing.”

Brand new is the integrated ecosystem where the entire automation configuration is integrated into customer needs like fast delivery. For example, Morgan said, a contact lens maker may produce billions of soft contact lenses, but now it has an e-fulfillment operation in the plant with integrated delivery and logistics companies like FedEx on-site.

“We’re really seeing a big focus toward whatever you spend your money on as a manufacturer, it has to be reliable and available with a huge focus on overall equipment efficiency,” Morgan said. “The world class OEE number before of 80-85% is now a very low bar and to be world class today, they’re starting with 90%. It’s about efficiency at every level. That means a collaborative robot working alongside an operator in a manufacturing environment, and it’s all digitally connected.”


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