Por Qué los Robots Colaborativos Son Perfectos para Fabricantes High-Mix, Low-Volume

Escrito por Andrew Peterson, NIST.

Los robots colaborativos son cada vez más atractivos para fabricantes que requieren soluciones flexibles para su creciente mix de productos pero pueden no tener la escala de trabajo o recursos de capital necesarios para justificar inversiones mayores en sistemas de automatización.

Estos robots colaborativos, comúnmente llamados "cobots", pueden ejecutar tareas con programación mínima y adaptarse a variaciones en posición y tamaño de pieza. Humanos trabajan codo a codo con cobots para reducir necesidad de utillaje custom que puede hacer trabajo high-mix, low-volume (HMLV) ineficiente. Los cobots también pueden ir donde está el trabajo en la planta.

La Purdue Manufacturing Extension Partnership ha identificado fabricantes que tienen mucho que ganar con adopción de cobots. Invertir en robots colaborativos puede tener más sentido para:

• Fabricantes de 50 a 500 empleados con mix de productos familiar
• Propietarios buscando periodo de retorno rápido en inversiones de capital (ej. 6 meses)
• Gerentes que no pueden cubrir turnos, pero pueden redestinar empleados a posiciones de mayor valor añadido
• Operadores con trabajos repetitivos o peligrosos

Gracias en parte al trabajo del programa Measurement Science for Manufacturing Robotics dentro del Laboratorio de Ingeniería (EL) del National Institute of Standards and Technology (NIST), los robots colaborativos son ahora más pequeños, ligeros y fáciles de integrar para fabricantes pequeños y medianos (SMMs) y tienen interoperabilidad mejorada dentro de celdas de trabajo.

Piense en un Cobot como Asistente Remoto para un Operador de Planta

La colaboración humano-robot se ha encontrado 85% más productiva que humanos o robots trabajando solos según investigación de MIT. El cobot opera muy como un asistente para el miembro de staff.

La robótica pura requiere cantidades increíbles de programación y sensores para contabilizar muchas variables posibles. Por ejemplo, es mucho más coste-efectivo que una persona traiga y presente piezas a un robot para subensamblaje o soldadura que entrenar al robot para ir a otra parte de la instalación — con todos los factores de seguridad y ambientales involucrados — para recoger materiales y hacer el trabajo.

Los cobots, por otro lado, trabajan con software para muchas máquinas y aplicaciones, lo que significa que pueden redestinarse rápido para añadir flexibilidad a operaciones. También son ligeros pero fiables. Muchos cobots tienen garantías que cubren suficientes horas operativas para correr continuamente varios años.

Los tres tipos más comunes de cobots son:

1. Base fija – a menudo un solo brazo que hace trabajo repetitivo con piezas y herramientas.
2. Móvil – especialmente útil para tareas pick-and-place y cambios rápidos.
3. Vestible – como exoesqueletos, que permiten al usuario aprovechar beneficios de ser humano y fuerza y resistencia de máquina.

Los Robots Colaborativos Pueden Programarse para Muchas Aplicaciones

Las tareas varían grandemente con trabajo HMLV, lo que crea retos para productividad y eficiencia general de equipos. Pero trabajo HMLV a menudo aún incluye rutinas monótonas que pueden resultar en errores y movimientos repetitivos que causan tensiones y lesiones para trabajadores.

Entre las muchas aplicaciones para las que se usan robots colaborativos en talleres HMLV están:

• Machine tending – Este es el uso más común de cobots, reemplazando tareas repetitivas de recoger y colocar piezas o herramientas.
• Ensamblaje Adaptativo – La flexibilidad de un cobot le permite atornillar, apretar tornillo, encajar pieza, aplicar adhesivos, y más.
• Inspección de piezas y productos – Los robots no experimentan fatiga mental que limita inspecciones humanas, y pueden hacer esta tarea mucho más rápido equipados con múltiples cámaras de alta resolución y/o sensores.
• Soldadura – La flexibilidad de cobots es aparente con su uso cada vez más común para soldadura por puntos y arco. Hay escasez severa de soldadores certificados; espere que este uso siga aumentando.
• Empaquetado y envío – Tareas varían desde aplicar film retráctil a encajar piezas y cargar pallets. Los cobots son buenos candidatos para tareas de elevación pesada.

La versatilidad de cobots está entre los beneficios más atractivos para trabajo HMLV. Es como tener un empleado que puede dominar muchas tareas diferentes, a menudo poco atractivas.

Retos al Implementar Robots Colaborativos

NIST Labs continúan trabajando en uniformidad para cobots, para que sistemas de especificaciones aparentemente idénticas puedan medirse, evaluarse y compararse de forma repetible y significativa.

Elena Messina, líder de grupo en la División de Sistemas Inteligentes del EL de NIST proporciona estos insights sobre retos para mayor uso de cobots:

• PYMEs pueden ser conscientes de tendencias y beneficios potenciales de robótica, pero a menudo dudan en invertir sin certeza de éxito.
• Incluso con tecnologías comercialmente disponibles, fabricantes pueden quedar a sus propios recursos para determinar si un robot colaborativo realmente rendirá como se espera. PYMEs pueden carecer de programador dedicado, y complejidad de programación varía por OEMs de cobots.
• Es esencial tener un outcome claramente definido para lograr integración e implementación correctas. De lo contrario, la integración puede convertirse en gasto continuo más de lo anticipado.

Los robots colaborativos también tienen limitaciones, incluyendo:

• A menudo operan a velocidad más lenta que automatización estándar.
• Muchos cobots tienen capacidad de carga y alcance limitados, aunque hay algunos modelos que abordan esas áreas.
• Cobots para algunas aplicaciones peligrosas pueden requerir infraestructura de seguridad adicional como jaulas o escáneres de área.

IMEC Puede Ayudarle a Beneficiarse de Cobots

Fabricantes pueden beneficiarse de la propuesta de valor robótica tradicional que cobots proporcionan — hacer tareas repetitivas que liberan trabajadores humanos para trabajo más complejo. Adicionalmente, cobots pueden venir con ahorro significativo comparado a sistemas de automatización y posicionar fabricantes para innovación futura.

La robótica colaborativa puede ser frontera intimidante para PYMEs, especialmente para aquellos cuyos esfuerzos tempranos con automatización y tecnologías digitales no salieron bien. IMEC puede guiarle a través del proceso de implementar robots colaborativos y ayudarle a tomar decisión educada sobre su inversión.

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