Desbloqueo del uso de la robótica en la automoción

La revolución de los robots se esperaba desde hace décadas, pero aún no ha llegado. Cada año, los fabricantes de automóviles y sus proveedores compran miles de robots, una cantidad que aún es mucho menor de lo que se había pronosticado. Los robots simplemente no se usan tan ampliamente como podrían, debido a varias barreras que han persistido mucho más de lo esperado. Estas barreras para la adopción pueden convertirse en última instancia en oportunidades perdidas para aumentar la capacidad de fabricación del país y mejorar sus cadenas de suministro.

Con la pandemia que exacerba la escasez en la disponibilidad de bienes y arroja luz sobre la facilidad con la que se pueden interrumpir las cadenas de suministro críticas, nunca ha habido un mejor momento para centrarse en tecnologías y soluciones que pueden ayudar a fortalecer las capacidades internas del país. Las órdenes ejecutivas recientes muestran que este será un enfoque de la administración de Biden, por lo que ahora es el momento de actuar.

Barreras a la adopción

En términos generales, existen tres barreras para una adopción más amplia de la automatización robótica en la industria automotriz. En primer lugar, el costo sigue siendo demasiado alto. El costo incluye no solo la compra de los robots en sí, sino también varios otros costos relacionados significativos. Las celdas de trabajo robóticas típicas requieren una amplia coordinación de ingeniería. La simple implementación de uno o más robots en una celda de trabajo es una tarea costosa. Luego, una vez que se ha diseñado la celda de trabajo, se deben programar los robots. La programación de robots es la pesadilla de muchos ingenieros y de los fabricantes que tienen que pagarles para hacerlo. El alto costo de implementar la robótica no puede ser amortizado por nadie que produzca pequeños volúmenes de productos o productos de bajo valor e incluso ha resultado difícil para los proveedores permitirse implementar a escala. Hallazgos recientes de la Federación Internacional de Robótica muestran que, en promedio, el 75 por ciento de los costos operativos de por vida de los robots industriales provienen de la programación. Con cada cambio de tarea, la aplicación debe ser reprogramada.

Una segunda barrera para la adopción es la inflexibilidad. Una vez que haya diseñado su celda de trabajo y programado sus robots, está listo, siempre y cuando nunca cambie lo que está haciendo de ninguna manera. Cualquier cambio, ya sea un robot nuevo o una variación en el proceso de fabricación, requiere una reprogramación (como mínimo) y es muy probable que inicie un proceso de reingeniería y revalidación de la celda de trabajo para cambiar la ubicación del robot. Esta falta de flexibilidad hace que la robótica sea inviable para cualquiera que produzca una variedad de productos con volúmenes pequeños.

La tercera barrera son los escasos beneficios marginales de agregar robots a las celdas de trabajo. Programar un solo robot es un desafío; programar varios robots para que trabajen en un espacio compartido, sin colisiones, es una tarea extraordinariamente difícil que consume meses de tiempo de ingeniería. De hecho, la programación de múltiples robots es tan difícil que los ingenieros hacen simplificaciones para acortar el tiempo de programación a expensas de una eficiencia muy reducida.

La simplificación más común es el uso de "zonas de interferencia", que prohíben que más de un robot esté en cualquier espacio al que pueda llegar más de un robot, aunque, en la práctica, varios robots frecuentemente podrían compartir esos espacios sin colisión. Debido al uso de zonas de interferencia, no es raro encontrar que una celda de trabajo con cuatro robots logra un rendimiento que es menos del doble que el de un robot. Esta baja eficiencia de las celdas de trabajo de varios robots reduce el uso de robots, incluso en empresas que pueden permitírselos.

Si vamos a desbloquear el potencial de la robótica, debemos reducir las barreras para su adopción. Queremos que todos en el sector de la automoción puedan hacer un mayor uso de la robótica. Debido a que es poco probable que disminuya el costo de los robots y el tiempo de ingeniería, las palancas clave en nuestro control son el tiempo y los gastos de implementación y programación.

Para lograr nuestros objetivos, necesitamos robots que se adapten a su situación actual, permitiéndoles operar en celdas de trabajo relativamente desestructuradas. La adaptabilidad, a su vez, depende de dos capacidades:visión confiable y planificación de movimiento rápido:

• Visión fiable:permite a los robots observar su entorno y reaccionar ante él. La democratización requiere que la visión no solo sea confiable, sino también relativamente económica. Afortunadamente, existen muchas opciones buenas y de bajo costo para la visión, y continúan mejorando y abaratando.
• La planificación del movimiento, el proceso de computación y coordinación para hacer que un robot pase de su posición actual a la posición deseada sin colisiones, debe ser lo suficientemente rápido para adaptarse a entornos dinámicos, en particular para entornos que incluyen personas. Históricamente, el rendimiento de la planificación de movimiento no ha sido suficiente para las aplicaciones de propósito general, lo que lleva a que los robots reaccionen lentamente o operen sin visión (por ejemplo, en una celda de trabajo que está altamente diseñada, de modo que los robots nunca necesitan reaccionar). Sin embargo, los avances recientes en la academia y la industria sugieren que el cuello de botella de la planificación de movimiento desaparecerá pronto.

La democratización también requiere robots que puedan programarse rápidamente y al mismo tiempo lograr un alto rendimiento. Actualmente, podemos lograr un alto rendimiento o tiempos de programación tolerables (pero largos), y la industria ha elegido consistentemente lo último. La única solución para reducir el tiempo de programación y mejorar el rendimiento es una mayor automatización de la propia programación.

Pedirle a los ingenieros que razonen sobre las trayectorias de múltiples brazos mientras coreografian todos sus movimientos no es un camino hacia el éxito. La industria automotriz necesita nuevas herramientas de software que eliminen la mayor parte o todo ese esfuerzo de los ingenieros, para que puedan simplemente especificar las tareas que desean que realicen los robots, y el software genera los programas de robot. Estos avances mejorarían la productividad de cualquier programador de robots de la misma manera que la programación general (no robótica) en un lenguaje de alto nivel como Java o Python permite una productividad de programador mucho mayor que la programación en lenguaje ensamblador. La clave en ambos casos es proporcionar un mayor nivel de abstracción al programador y usar herramientas de software para convertir automáticamente este código más fácil de escribir en lo que se necesita en el nivel inferior.

La industria de la robótica no ha alcanzado su potencial en el sector de fabricación automotriz y la cadena de suministro, pero con innovaciones en solo un par de áreas clave se podría obtener un valor mucho mayor. La democratización de la robótica permitiría a muchas empresas automotrices introducir robots adicionales y beneficiarse enormemente de ellos. Además, podríamos agregar a la propuesta de valor reduciendo costos y mejorando el beneficio marginal de agregar robots a las celdas de trabajo. El resultado final sería un gran aumento en la capacidad de fabricación nacional y una oportunidad para crear cadenas de suministro nacionales más confiables, lo que ayudaría a preparar mejor al país para futuras interrupciones a nivel pandémico en materiales o mano de obra.