Flotas de Cobots: Una Solución Comprobada para la Escasez de Mano de Obra

Aldo Albieri, gerente de operaciones en Thyssenkrupp Bilstein, no duda en llamarlo una "revolución" cuando describe el rápido despliegue de brazos robóticos colaborativos de Universal Robots en la planta de la empresa en Hamilton, Ohio, que fabrica soluciones de suspensión de alta tecnología para la industria automotriz. "Sentí que estábamos en el momento adecuado con la oportunidad correcta para ser parte de esto. Empezamos a ver robots colaborativos usados de una manera completamente diferente a como tradicionalmente vemos robots de seis ejes funcionando", dice, describiendo visitas a pequeños talleres de mecanizado familiares donde fabricantes con poca o ninguna experiencia en robótica automatizaban incluso tareas complejas con cobots. "No usaban jaulas de seguridad, y los cobots estaban sobre ruedas y se movían entre tareas. Fue entonces cuando todo encajó", dice el Sr. Albieri, quien desde este descubrimiento ha supervisado la implementación de un nuevo cobot en la ubicación de Bilstein en Hamilton cada dos meses durante casi dos años.

"Sucedió a un ritmo increíblemente rápido con nosotros evolucionando rápidamente desde prueba y error al principio, usando proveedores para la integración de máquinas", dice el Sr. Albieri. Pronto se dio cuenta de que internalizar los despliegues de cobots era el camino a seguir. Su equipo de Industria 4.0 que gestionaba las aplicaciones de cobots investigó otras opciones, pero dice: "Decidimos asociarnos con un tipo de cobot —y fue cuando elegimos nuestro primer cobot con Universal Robots. Nos dimos cuenta de que UR tenía la solución más avanzada para pick-and-place más preciso. El cobot es fácil de mantener y programar, y presenta la mejor relación de velocidad y repetición".

Línea Presidencial

El grupo interno de Industria 4.0 de Bilstein ha desplegado ahora nueve cobots UR10, el modelo más grande de UR, con un alcance de 51 pulgadas (1.300 mm) y carga útil de 22 libras (10 kg). Un décimo UR10 se usa como modelo de prueba para aplicaciones futuras. "Estamos planeando implementar unas 40 aplicaciones de cobots más en nuestra organización", dice el Sr. Albieri, explicando cómo la empresa ideó el concepto de nomenclatura para los nuevos colegas cobots. "Necesitábamos un sistema que pudiera aplicarse secuencialmente a 45-50 cobots y decidimos divertirnos un poco nombrándolos según presidentes de EE. UU.". La flota de cobots ahora abarca desde George Washington hasta John Tyler.

Eliminación de Riesgos Ergonómicos

Una de las aplicaciones más llamativas en la planta de Hamilton presenta a los cobots James Monroe y John Quincy Adams trabajando en tándem ensamblando los amortiguadores del Sistema de Amortiguación Activa (ADS) de Thyssenkrupp. El ciclo de múltiples pasos comienza con Monroe recogiendo un tubo interior que alimenta a una máquina de punzonado y luego coloca en un dispositivo de transferencia, donde Adams lo recoge y lo carga en una "estación de matrimonio", donde agarra un tubo exterior, los une y los pone en la rampa de salida. Mientras intentaban programar los cobots para que funcionaran en secuencia con las máquinas atendidas, los ingenieros hicieron un descubrimiento novedoso para facilitar el despliegue: se dieron cuenta de que simplemente podían enseñar a los cobots a presionar los botones de inicio en las máquinas en lugar de cablear los cobots al sistema de control.

El cobot John Adams recoge y coloca una pieza seguida de una inspección con medidor. "Antes, revisábamos dos piezas cada una o dos horas para asegurarnos de que estábamos donde pensábamos; pero ahora tenemos inspección al 100%", dice Doug McIe, ingeniero de fabricación en Thyssenkrupp Bilstein.

Inspección al 100%

Otra tarea ahora automatizada es la inspección de calidad, donde cuatro cobots realizan inspección con medidor y verifican el engarce post-llenado y el ensamblaje final de piezas. "Cuando hacíamos la inspección con medidor antes, revisábamos dos piezas cada una o dos horas para asegurarnos de que estábamos donde pensábamos, pero ahora tenemos inspección al 100%", dice Doug McIe, ingeniero de fabricación en Thyssenkrupp Bilstein. El cobot desplegado en el ensamblaje final está equipado con una cámara Cognex y se mueve rápidamente entre puntos de inspección para asegurar que todos los componentes estén en la posición correcta y que la etiqueta se aplique correctamente y sea legible. "Cada pieza que entra es revisada, y si falla, el robot la rechaza en el proceso", explica el Sr. McIe.

Nueva Vía de Crecimiento y ROI

Desde que Bilstein comenzó a internalizar la automatización con cobots, el retorno de inversión (ROI) para los cobots UR ha mejorado. "Tenemos proyectos con ROIs tanto más largos como más cortos", dice el Sr. Albieri. "Pero nuestra zona de confort es un período de recuperación de aproximadamente 10 a 14 meses para justificar la inversión. Los cobots son definitivamente un retorno de inversión más rápido que los robots tradicionales". Ahora también está probando dos robots móviles autónomos de Mobile Industrial Robots (MiR) para suministrar material a las líneas, realizando las manipulaciones sin valor agregado entre diferentes ubicaciones.

Thomas Jefferson (izquierda) y Andrew Jackson cobots trabajan en tándem transitando tubos de acero recién formados desde la operación de soldadura al proceso de punzonado.

Liberar mano de obra para trabajar en otras tareas juega un papel significativo en la entrega del ROI rápido. "Los cobots UR nos dieron la oportunidad de crecer, expandir, crear más empleos y mover nuestros recursos más valiosos —nuestros recursos humanos— a nuevos proyectos, donde el conocimiento era más necesario", dice el Sr. Albieri, enfatizando que hacer crecer el negocio en el mercado laboral actual sin cobots sería difícil. "Si dependiéramos solo de contratar gente nueva, nunca podríamos expandirnos tres veces el tamaño que teníamos originalmente. Los cobots han abierto una nueva vía de crecimiento para nosotros mientras hemos podido retener a la fuerza laboral existente. Ningún trabajador perderá su trabajo por un robot".

Involucrar a los Operadores

Si bien Bilstein aún despliega automatización tradicional para ciclos rápidos en espacios cerrados, la empresa se enfoca en que los cobots se hagan cargo de tareas donde los trabajadores definen oportunidades. Jordan Osterholt, ingeniero de procesos en el grupo de Industria 4.0 de la empresa, explica que involucrar a los operadores en la identificación de trabajos maduros para la automatización es clave. "Los operadores están en la vanguardia de toda la construcción que ocurre en esta empresa", dice. "Preguntarles '¿dónde podemos ayudarte a mejorar el proceso?' ha sido muy útil para nosotros cuando desarrollamos nuevas aplicaciones".

Ubicado en la sección de Posventa de la planta de Bilstein en Hamilton, el octavo UR 10, Martin Van Buren, realiza el engarce post-llenado, recogiendo de un carrito, cargándolo en la máquina y finalizando el ciclo sosteniendo la pieza engarzada para inspección con cámara para asegurar el engarce adecuado.

Según el Sr. Albieri, la implementación de cobots no es solo una aventura tecnológica. "Realmente se trata de implementar una nueva organización con transparencia y comunicación abierta", dice. "No quieres que los empleados vengan a trabajar un día y se den cuenta de que tienen un robot trabajando junto a ellos". Se aseguró de que los primeros cobots UR fueran presentados al equipo de planta antes del despliegue. "Explicamos que estos cobots estaban aquí para expandir nuestro negocio y ayudar a eliminar problemas ergonómicos repetitivos y condiciones de trabajo que no son las más favorables para las personas. Y esa ha sido absolutamente la realidad", explica, detallando el impacto de la naturaleza colaborativa de los cobots. "Ya no hay una barrera tan grande entre la gente y la tecnología. Los cobots comparten el espacio de trabajo con nuestros empleados, quienes simplemente pueden tomar el colgante de enseñanza intuitivo y operar los cobots, ya que la interfaz se parece más a un iPad que a un controlador de robot".

Los cobots fueron bienvenidos por la operadora Quenna Quarles, quien solía manejar las tareas ahora automatizadas. "Tenía muchos dolores y molestias en el pasado, teniendo que golpear físicamente eso, mover esto constantemente", dice. "Ahora podemos fluir mucho mejor en términos de producción, y mi trabajo es más fácil ya que solo cargo los tubos y dejo que los cobots se encarguen del resto".

Copiar/Pegar Aplicaciones

El equipo de ingeniería que desarrolla las aplicaciones de cobots no tenía experiencia previa en robótica. "Empezamos haciendo tareas simples de pick-and-place para empezar", dice el Sr. McIe. "Luego fue descubrir la interfaz con las máquinas. Fue un poco más difícil, pero una vez que lo logramos, se extendió muy rápido, y empezamos a ver aplicaciones por toda la planta que podíamos casi copiar y pegar".

El Sr. Osterholt explica cómo recorrer los módulos de entrenamiento gratuitos de UR Academy en el sitio web de UR fue fundamental en la fase de desarrollo. "Hacía el recorrido de cómo programar el robot y caminaba directo a nuestro robot de prueba y aplicaba lo que aprendí", dice.

Prueba de Nuevas Aplicaciones

El robot de demostración está sobre ruedas para que simplemente se pueda rodar junto a la máquina para probar una tarea. "Podemos conectar el cobot a un enchufe normal de 110V y empezar a probar de inmediato", explica el Sr. McIe. "Con un robot industrial tradicional, tendríamos que taladrar agujeros y atornillarlo al suelo primero. Esto nos ahorra mucho tiempo". Además de desplegar un robot de prueba para desarrollar nuevas aplicaciones, Bilstein también usa el software RoboDK, certificado a través de la plataforma UR+ para ser plug-and-play con cobots UR. "Las simulaciones de software realmente nos ayudan a averiguar si nuestro tiempo de ciclo va a ser lo suficientemente preciso como para que valga la pena prototipar el utillaje y sacarlo. Podemos poner el esfuerzo en la pantalla de la computadora, y cuando lo entregamos, está casi listo para funcionar".

El equipo de Industria 4.0 ahora está trabajando en invertir dos cobots UR10 en un extensor de rango de 7º eje certificado UR+ de Vention y planea continuar el despliegue a ritmo rápido, introduciendo un nuevo cobot en la planta cada dos meses. "Hay tantas oportunidades ahí fuera", dice el Sr. Albieri. "El cielo es el límite".

Universal Robots USA Inc. | 631-610-9664 | universal-robots.com

Thyssenkrupp Bilstein of America Inc. | 513-881-7600 | bilstein.com

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Sobre el Autor

Joe Campbell

Joe Campbell es gerente senior de desarrollo de aplicaciones en Universal Robots. La empresa proporciona soluciones de automatización flexibles que son utilizadas en todo el mundo por fabricantes de todos los tamaños para abordar necesidades laborales, aumentar la productividad y volverse más competitivos.