Explorando la Automatización Industrial: Tipos, Beneficios y Papel en la Industria 4.0

La automatización industrial lleva con nosotros muchos años. ¿Pero conoce todos los tipos que incluye? ¿Cómo encaja en la Industria 4.0? A lo largo de este post responderemos a las preguntas más comunes sobre la Automatización Industrial.

¿Qué es la Automatización Industrial?

La automatización industrial es un término muy amplio que incluye todas aquellas tecnologías y metodologías que permiten realizar tareas repetitivas de forma automática, ya sea con o sin la interacción de un operador.

El universo de la automatización industrial es muy amplio, así como las tecnologías que pueden aplicarse en la industria. Además de incluir robots, PLCs o sistemas neumáticos, etc., para realizar tareas repetitivas, hay otras tecnologías que pueden aplicarse en muchos otros procesos en las industrias para proporcionar mayor valor añadido.

¿Qué tiene que ver la Automatización Industrial con la Industria 4.0?

Hoy la automatización industrial no se puede entender sin la Industria 4.0. La automatización industrial surge como una evolución natural de los procesos de producción. Ya ocurrió con la máquina de vapor, la electricidad o la aparición de los primeros robots y autómatas. Lo que la Industria 4.0 aporta es la capacidad de interconectar todos estos sistemas tradicionales para hacer tanto una gestión conjunta como un diagnóstico de todo el proceso de producción. También nos permite analizar estos datos para mejorar competitividad, calidad o mantenimiento.

Con todo esto, las ventajas de la I4.0 son muy claras:

• Mejora rápida y adaptación a la evolución de productos en el mercado.
• Más personalización en el producto final, al tener sistemas digitales que permiten variar el proceso sin grandes dificultades.
• Cambios de referencia más ágiles dentro de la misma línea, pudiendo fabricar diferentes piezas/productos en las mismas posiciones sin requerir duplicación.
• Más control sobre los parámetros de fabricación y, por tanto, la calidad.

Tipos de Automatización Industrial

En ATRIA hemos trabajado en un gran número de Proyectos de Automatización Industrial, usando tecnologías que nos permiten automatizar tareas. Algunas de estas tecnologías son: visión artificial, robótica colaborativa, robótica industrial, AGV/AMR y realidad aumentada.

A continuación, le detallamos en qué consisten estas tecnologías:

• Visión artificial: la visión artificial nos permite, a través de imágenes de diferentes tipos, obtener información visual del entorno. Con esto, se pueden desarrollar aplicaciones como, por ejemplo, metrología de piezas, detección de defectos, posicionamiento, etc.).

• Robótica colaborativa: la robótica colaborativa permite añadir brazos robóticos a puestos de trabajo o áreas donde personas y robots deben coexistir. Este tipo de robots incluyen sensores de diferentes tipos para reaccionar a variaciones en el entorno.

• Robótica industrial: la robótica industrial, como la conocemos, se usa para automatizar tareas repetitivas, normalmente con piezas pesadas que los robots colaborativos no pueden manejar. Por ejemplo, mover piezas de una posición a otra.

• AGV, AMR y AIV: Vehículos de Guiado Automático (AGV), Robots Móviles Autónomos (AMR) o Vehículos Autónomos Inteligentes (AIV), se usan generalmente para transportar material dentro de fábricas de producción. Además, como verá en uno de los Proyectos que hemos realizado a continuación, otros usos son posibles, como pruebas de funciones en diferentes puestos de trabajo. También hay diferentes tipos de AGV: hilo-guía, con mapeo, etc. Aquí tiene este post dedicado a ello.

• Realidad aumentada: la realidad aumentada se usa en mantenimiento, guiado de tareas y mejora de ergonomía en el puesto de trabajo, entre otras cosas. En ATRIA trabajamos con proyectores industriales, gafas inteligentes y dispositivos portátiles, como tabletas. Puede aprender más sobre esta tecnología en este post sobre realidad aumentada y este post específico sobre realidad aumentada aplicada a mantenimiento industrial.

Aquí tiene algunas combinaciones de estas tecnologías que pueden resolver problemas más complejos:

• Robótica + Visión + IA: muchos habrán oído sobre sistemas robóticos para ensamblaje, colocación o transporte de piezas. También sistemas de visión para localizar piezas o realizar tareas de picking en caótico. Sin embargo, estas tecnologías tienen muchas más posibilidades. Desde ATRIA apostamos por la Inteligencia Artificial para los casos más complejos que no se pueden resolver con sistemas tradicionales de visión artificial. El uso de IA permite no solo localizar en espacio o evaluar si una pieza es buena o mala, sino también adaptarse a nuevas situaciones, obstáculos o errores. Imagine que un producto pasa por una cinta transportadora y un robot tiene que recogerlo y ponerlo en una caja. Con un sistema de visión tradicional, se determinarían uno o más patrones "buenos", con los que el producto sería válido para empaquetar, y de lo contrario se desecharía. Con la inclusión de IA podemos evaluar la aparición de nuevos casos "malos" y separarlos a un punto específico para evaluación e implementar aplicaciones más complejas y versátiles ante cambios y variabilidad. Puede ver un ejemplo aquí.

• Robótica + Visión + AGV/AMR: otra combinación interesante es la unión de robots colaborativos con plataformas móviles (AGV, AMR o AIV). Esta unión permite flexibilidad de procesos, ya que el robot puede moverse independientemente entre diferentes puestos de trabajo, sin necesidad de invertir en un robot para cada uno. Así, también se optimizan los tiempos de espera al realizar otras tareas. Además, es posible incluir un sistema de visión artificial para absorber las posibles tolerancias o desviaciones de colocación de la plataforma autónoma, así como referenciar correctamente la pieza que vamos a trabajar. También le dejamos un enlace a uno de los Proyectos en los que hemos combinado un MIR con un UR y un sistema de visión con inteligencia artificial.

Ventajas de la Automatización Industrial

La automatización industrial puede aportar grandes ventajas a los procesos de producción de las empresas. Aquí algunas de las más interesantes:

• Mejora de la productividad: la automatización industrial permite mayor continuidad en los procesos de producción. También permite maximizar las horas útiles diarias y anuales, pudiendo producir todos los días del año 24 horas al día. Esto permite mayor productividad y competitividad.
• Mejora de la calidad: el control y visualización de parámetros en tiempo real, la visualización de piezas gracias a cámaras de visión artificial y otros procesos de control inteligente permiten mayor calidad a lo largo de la línea de producción.
• Flexibilidad: los procesos de automatización industrial nos permiten mejorar la flexibilidad, al aumentar la capacidad de las líneas de producción, haciendo posible procesar nuevos productos o cambios.
• Coste operativo más competitivo: la automatización industrial reduce costes operativos por todas las ventajas mencionadas: reducción de residuos, mejora de calidad y mejora de productividad.
• Recopilación de información: otro aspecto interesante de la automatización es la posibilidad de recopilar gran cantidad de información de los elementos que componen las estaciones y máquinas. Esto nos permite mejorar el mantenimiento preventivo cuando vemos que ciertos parámetros afectan al proceso. También permite reducir rechazos y mejorar la eficiencia de la línea.
• Seguridad: gracias a la automatización, logramos procesos de producción más seguros para las personas al liberarlas de tareas que pueden ser peligrosas o comprometidas y que pueden causar desgaste físico y/o lesiones.

Aplicaciones de la Automatización Industrial

Dentro de la Automatización Industrial, hay muchas aplicaciones posibles. Hoy nos gustaría contarle algunas. Algunas son más generales y pueden aplicarse a diferentes sectores y plantas de producción, otras más específicas en ciertas industrias:

• Picking de piezas: mover piezas de una posición a otra es una de las tareas más susceptibles de automatizar. Cada aplicación es diferente y necesitará diferentes ajustes o elementos. El picking de piezas caóticas con geometrías complejas es posible actualmente. Para ello, es necesario usar tecnología de visión 3D y hacer un diseño adecuado de la garra robótica. Le mostramos un Proyecto que hemos hecho usando un Yumi ABB.
• Control de calidad: el control de calidad de piezas se realiza, en muchos casos, manualmente, siendo una tarea muy tediosa. Puede automatizarse usando diferentes tecnologías de visión artificial, detectando defectos en piezas de plástico, metal, con diferentes configuraciones, etc. Automatizar este tipo de tareas permite inspeccionar el 100% de la producción, de forma más eficiente y rápida. Puede ver un ejemplo hecho por nosotros aquí.
• Industria farmacéutica: los procesos de llenado de fármacos y pastillas, el proceso de meterlas en cajas, su empaquetado, etc., son procesos automatizados en la mayoría de casos, con celdas de trabajo autónomas.
• Industria agrícola: la automatización ya está presente en el sector agrario y se espera que lo esté aún más en un futuro no muy lejano. Ya existen modelos de tractores y cosechadoras autónomos y drones que se encargan de la fumigación e inspección de plantaciones. Esto permite paralizar tareas y volverse más competitivos en un sector cada vez más exigente. Puede ver un ejemplo de uno de nuestros Proyectos favoritos.

• Aplicaciones IT: la automatización de tareas relacionadas con el mundo IT es muy importante, ya que nos permite recopilar grandes cantidades de datos y tratarlos adecuadamente sin requerir grandes equipos de personas. También está relacionado con toda la información relacionada con el suministro, como comprobar automáticamente el stock de piezas disponibles y pedir cuando se alcanza cierta cantidad.
• Industria minera: este sector está sufriendo una gran transformación gracias a las ventajas que la automatización proporciona en sus operaciones. El uso de vehículos autónomos, sobre todo, reduce enormemente el riesgo al que están expuestos los trabajadores, tanto para extracción como demolición. Así, las personas pueden asumir tareas mucho más seguras.

¿Cómo se puede incluir la Automatización Industrial en las empresas?

Lo que hemos explicado puede ser muy interesante, pero pueden surgir dudas sobre cómo llevarlo a cabo en las empresas. Desde el principio tendremos que tener en cuenta muchos factores que deben evaluarse:

• El objetivo final de la aplicación
• Su grado de dificultad
• El retorno económico que puede proporcionarnos
• El coste de tiempo
• Los recursos necesarios para lanzar la aplicación
• Y mucho más específico de cada aplicación

Además, hay algunas empresas llamadas "Facilitadores de Industria 4.0", como ATRIA, que se encargan de realizar todas estas tareas de forma fiable y ágil.

Pasos para implementar un sistema de Automatización Industrial

Primero, es necesario definir el objetivo de la aplicación, los tiempos que tenemos y la inversión disponible para llevar a cabo la automatización. En este punto debemos considerar cuál será la forma de llevar a cabo la automatización. En muchos casos, puede ser interesante empezar con un pequeño proyecto, que permita validar la tecnología y comenzar a familiarizarse con ella. Esto reducirá en gran medida el riesgo de la inversión y asegurará su viabilidad. En otros casos, es necesario ir directamente a la implementación industrial en la ubicación final. Luego, le contamos cuáles son los pasos generales para ejecutar Proyectos de Automatización Industrial:

• Planificación. Se requiere conocimiento profundo del proceso de producción para diseñar el sistema automatizado que se implementará para llevar a cabo la mejora propuesta. También incluye selección de proveedor o proveedores, tiempos de implementación y recursos disponibles.
• Gestión de montaje. Se tendrán en cuenta paradas controladas, mantenimientos o fines de semana para minimizar el impacto durante la fase de instalación y pruebas.
• Integración de elementos. El nuevo sistema automatizado necesitará trabajar con los sistemas existentes, comunicarse y conectarse. Debemos adaptar los sistemas de comunicación para permitir que funcione correctamente.
• Ejecución y programación. El nuevo sistema automatizado se instala en su nueva ubicación. En muchas ocasiones la programación puede haber sido instalada previamente, ahorrando tiempo en esta etapa. Se realizará la interconexión de elementos, instalación de elementos móviles y otras operaciones auxiliares necesarias.
• Verificación. Con el sistema en marcha, realizaremos una verificación y reajuste para probar que el proceso funciona correctamente y de forma óptima.
• Planificación de mantenimiento. El mantenimiento es un elemento clave para el correcto funcionamiento. Se preparará un plan de mantenimiento debidamente documentado.
• Formación. Es un punto muy importante en la gestión de procesos automatizados. El buen funcionamiento de las estaciones está estrechamente relacionado con el buen uso de las mismas.
• Resolución de problemas. Los sistemas automatizados tendrán sensores y detectores inalámbricos, siempre que sea posible, para facilitar el mantenimiento y la detección de fallos.

Desde ATRIA hemos realizado diferentes Proyectos de Automatización, adaptados a las necesidades del cliente y del proceso, puede verlos aquí.

¿Quiere aplicar Automatización Industrial en alguno de sus Proyectos? ¡Contáctenos!

Proyectos Relacionados:

• Automatización de ensamblaje de eje con palas
• Picking con visión y robot colaborativo de dos brazos
• Pick & Place desde cinta con UR y visión tras inyección