Por qué los fabricantes de alta mezcla y bajo volumen deberían adoptar robots colaborativos

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

Estos robots colaborativos, comúnmente denominados "cobots", pueden ejecutar tareas con programación mínima y adaptarse a variaciones en la posición y tamaño de las piezas. Los humanos trabajan codo a codo con los cobots para reducir la necesidad de fijaciones personalizadas que pueden hacer que el trabajo de alta mezcla y bajo volumen (HMLV) sea ineficiente. Los cobots también pueden ir donde está el trabajo en la planta.

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

• Fabricantes de 50 a 500 empleados con una mezcla de productos familiares
• Propietarios que buscan un período de recuperación rápido en inversiones de capital (ej. 6 meses)
• Gerentes que no pueden cubrir turnos, pero pueden reasignar empleados a posiciones de mayor valor agregado
• Operadores con trabajos repetitivos o peligrosos

Gracias en parte al trabajo realizado por el 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 pequeños y medianos fabricantes (SMMs) y tienen una interoperabilidad mejorada dentro de las celdas de trabajo.

Considere un cobot como un asistente remoto para un operador de planta

La colaboración humano-robot ha resultado ser un 85 por ciento más productiva que humanos o robots trabajando solos, según una investigación del MIT. El cobot funciona muy parecido a un asistente para el miembro del personal.

La robótica pura requiere cantidades increíbles de programación y sensores para tener en cuenta las muchas variables posibles. Por ejemplo, es mucho más rentable 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, funcionan con software para muchas máquinas y aplicaciones, lo que significa que pueden reimplementarse rápidamente para añadir flexibilidad a las operaciones. También son ligeros pero fiables. Muchos cobots tienen garantías que cubren suficientes horas operativas para funcionar continuamente durante varios años.

Los tres tipos más comunes de cobots son:

1. Base fija – a menudo un solo brazo que realiza trabajo repetitivo con piezas y herramientas.
2. Móvil – especialmente útil para tareas de recoger y colocar y cambios rápidos.
3. Portátil – como exoesqueletos, que permiten al usuario aprovechar los beneficios de ser humano y la fuerza y resistencia de una máquina.

Los robots colaborativos pueden programarse para muchas aplicaciones

Las tareas varían enormemente con el trabajo HMLV, lo que crea desafíos para la productividad y la eficiencia general del equipo. Pero el trabajo HMLV a menudo aún incluye rutinas monótonas que pueden resultar en errores y movimientos repetitivos que causan tensiones y lesiones para los trabajadores.

Entre las muchas aplicaciones para las que se utilizan robots colaborativos en talleres HMLV se encuentran:

• Atención de máquinas – Este es el uso más común de los cobots, reemplazando las tareas repetitivas de recoger y colocar piezas o herramientas.
• Ensamblaje adaptativo – La flexibilidad de un cobot le permite atornillar, apretar un tornillo, encajar una pieza, aplicar adhesivos, y más.
• Inspección de piezas y productos – Los robots no experimentan la fatiga mental que limita las inspecciones humanas, y pueden realizar esta tarea mucho más rápido cuando están equipados con múltiples cámaras de alta resolución y/o sensores.
• Soldadura – La flexibilidad de los cobots es evidente con su uso cada vez más común para soldadura por puntos y por arco. Existe una grave escasez de soldadores certificados; se espera que este uso continúe aumentando.
• Empaquetado y envío – Las tareas varían desde aplicar film retráctil hasta encajar piezas en cajas y cargar palets. Los cobots son buenos candidatos para realizar tareas de levantamiento pesado.

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

Desafíos al implementar robots colaborativos

Los laboratorios de NIST continúan trabajando en la uniformidad para los cobots, de modo que sistemas de especificaciones aparentemente idénticas puedan medirse, evaluarse y compararse de manera repetible y significativa.

Elena Messina, líder de grupo en la División de Sistemas Inteligentes del EL de NIST, proporciona estas perspectivas sobre los desafíos para el uso creciente de cobots:

• Los SMMs pueden estar al tanto de tendencias y beneficios potenciales de la robótica, pero a menudo dudan en invertir sin certeza de éxito.
• Incluso con tecnologías comercialmente disponibles, los fabricantes pueden quedar a sus propios recursos para determinar si un robot colaborativo realmente funcionará como se espera. Los SMMs pueden carecer de un programador dedicado, y la complejidad de programación varía según los fabricantes de cobots (OEMs).
• Es esencial tener un resultado claramente definido para lograr una integración e implementación adecuadas. De lo contrario, la integración puede convertirse en un gasto continuo mayor al anticipado.

Los robots colaborativos también tienen limitaciones, incluyendo:

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

Los Centros MEP pueden ayudarle a beneficiarse de los cobots

Los fabricantes pueden beneficiarse de la propuesta de valor robótica tradicional que ofrecen los cobots — realizar tareas repetitivas que liberan a los trabajadores humanos para hacer trabajos más complejos. Además, los cobots pueden suponer un ahorro significativo comparado con los sistemas de automatización y posicionar a los fabricantes para la innovación futura.

La robótica colaborativa puede ser una frontera intimidante para los SMMs, especialmente para aquellos cuyos primeros esfuerzos con automatización y tecnologías digitales no salieron bien. Su Centro MEP local puede guiarle a través del proceso de implementación de robots colaborativos y ayudarle a tomar una decisión informada sobre su inversión.