Automatización y robots colaborativos: moldeando el futuro de las pruebas industriales

Vivek Jaykrishnan, Director Senior de Tecnología, Ingeniería Digital y Servicios de Manufactura, Ingeniería de Calidad, Grupo Capgemini, sobre automatización y robots.

A medida que las organizaciones industriales buscan abrazar plenamente la transformación digital y la implementación de analíticas basadas en datos a lo largo de toda la cadena de valor industrial, ha surgido una tendencia importante: la aplicación de robots en 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 llevar a una aceleración del 75,7 % en la adopción de robots en la industria manufacturera.

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

¿Por qué automatizar?

El proceso de pruebas en la manufactura puede ser multifacético, requiriendo muchas acciones que se completen simultáneamente para generar los datos requeridos. A medida que aumenta el número de acciones, también lo hace la complejidad de la tarea. Esto puede llevar a dificultades para mantener el ritmo y la precisión de las pruebas al hacerlas manualmente. Esto tiene un efecto dominó en la productividad y, en última instancia, en la línea de fondo.

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

La nueva era de la robótica: cobots

Los robots no son talla única. Se pueden considerar varios tipos para aplicaciones comerciales, con capacidades adecuadas para tareas muy diferentes. En general, se clasifican como:

• Robots de servicio: Robots asistentes para humanos en diversas tareas rutinarias. Generalmente, estos tienen un alcance definido y funcionalidad dedicada como empaquetado, inspección o asistente doméstico.
• Robots personalizados: Diseños mecatrónicos específicos destinados a cumplir tareas dedicadas, como sistemas de empuje/tracción.
• Robots industriales: Robots de servicio especializados que son más rápidos, orientados al rendimiento y pueden usarse como unidades independientes o agrupadas, como una línea de manufactura.
• Robots colaborativos (cobots): Robots más pequeños, capaces de trabajar en un entorno colaborativo junto a operadores humanos.

Con varias opciones de robots disponibles, surge la pregunta: ¿cuál elegir para pruebas de dispositivos? La naturaleza altamente especializada de los robots de servicio o personalizados significa que les falta la flexibilidad requerida para entornos de prueba. De manera similar, los robots industriales son más adecuados para tareas mucho más allá de las capacidades humanas.

Los cobots son, por tanto, la opción clara. Ofrecen una serie de ventajas que los hacen ideales para trabajar junto a operadores humanos: son ligeros, más pequeños y energéticamente eficientes. Por definición, son colaborativos, habilitados con mecanismos constructivos y operacionales para calificar como compañeros seguros para trabajar en el mismo tiempo y espacio que los operadores humanos. Características de seguridad inherentes, como limitaciones en su velocidad y fuerza o límites de seguridad virtuales, los hacen ideales para un entorno de laboratorio. En comparación, otras formas de robots no cuentan con tales precauciones, lo que significa que podrían representar una amenaza de seguridad para operadores humanos y otros equipos.

La hoja de ruta hacia la cobotización

Los cobots están mejorados con capacidades visuales, de sonido y sensores para realizar pruebas de extremo a extremo desde la actuación, proporcionándoles un amplio alcance de aplicaciones en procesos de prueba:

• Pruebas funcionales: Pruebas de características físicas basadas en acciones de un dispositivo o módulo
• Pruebas de rendimiento: Pruebas consistentes y rigurosas de 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 de sistema: Pruebas en un entorno duro o peligroso para el uso final
• Pruebas asistidas: Robot asiste a humanos para realizar tareas repetitivas, para que los humanos puedan centrarse en la evolución de la prueba

Los cobots ya se usan en algunas industrias. En Alemania, 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 de 24 horas, a su vez, pueden canalizar sus propios recursos en tareas más matizadas.

Mientras tanto, el proveedor de la industria automotriz español Continental ha estado usando cobots para mejorar sus líneas de producción. En 2016, la empresa introdujo numerosos robots colaborativos para automatizar la manufactura y manipulación de placas de circuito impreso. Hacerlo redujo los tiempos de cambio en un 50 %, pasando de 40 minutos cuando se hacía manualmente a 20 minutos, permitiendo que ese tiempo se usara mejor en otras áreas.

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

Una vez hecha la selección, los empleados deben ser capacitados adecuadamente para entender cómo operar el cobot. Después, las organizaciones deben realizar una prueba de funcionamiento: probando la efectividad del tiempo y la verificación. Sin una prueba o capacitación adecuada, existe un riesgo potencial para la seguridad del personal o retrasos en la producción ya que el personal no puede operar adecuadamente el equipo. Asimismo, sin probar realmente el proceso, no hay forma de saber si funciona correctamente: no hay oportunidad de reevaluar diseños o recalibrar y personalizar si es necesario.

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

Un futuro brillante para los cobots

Ya se han encontrado usos amplios de cobots en pruebas de dispositivos de extremo a extremo, pero a medida que la tecnología avanza podemos esperar que estos usos continúen expandiéndose. El potencial de los cobots para asistir en la transformación digital es enorme, especialmente en industrias como aeroespacial, salud, automatización industrial, y productos de consumo, retail y distribución (CPRD).

Por diseño, los cobots fomentan un trabajo más cercano con humanos, así que no se trata solo de quitar algunas tareas de las manos de los empleados, se trata de considerar cómo el tiempo de los empleados puede liberarse para crear más valor en la cadena industrial mientras se maximiza la automatización, la sostenibilidad y se mantiene un entorno de pruebas colaborativo seguro.

Para más información sobre temas de manufactura, por favor eche un vistazo a la última edición de Manufacturing Global.
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