Beneficios de eficiencia de las soluciones de automatización industrial

Un fabricante de equipos eléctricos de tamaño mediano en Pune experimentó un aumento inmediato de productividad de 40% al reemplazar el ensamblaje manual de sus interruptores automáticos miniatura con una línea de ensamblaje integrada y automatizada. Sin embargo, seis meses después, el fabricante descubrió una estadística aún más sorprendente: la tasa de devoluciones por garantía de sus interruptores automáticos miniatura se había reducido en 66%. La estación de calibración automatizada, la cámara de inspección visual y la celda de ensamblaje robótica no solo aumentaron la velocidad de ensamblaje de los interruptores, sino que también incrementaron la consistencia y precisión del ensamblaje a niveles inalcanzables con el proceso manual. Esta es la verdadera historia detrás de las soluciones de automatización industrial: las eficiencias operativas tangibles se obtienen desde el primer día de operación; las eficiencias de calidad se acumulan a lo largo de los años de uso. Al combinar una mayor eficiencia operativa con mejoras en la calidad, la automatización industrial transforma a una empresa manufacturera, pasando de producir productos de calidad aceptable a ser un proveedor de productos certificados y de calidad para la exportación, a un costo menor que el del ensamblaje manual.

Lo que realmente ofrece la automatización industrial

Automatización industrial Los sistemas de control se utilizan para operar maquinaria y procesos con mínima intervención humana mediante PLC, robots, cintas transportadoras, sistemas de visión y software. El término abarca desde celdas de soldadura robótica hasta líneas de producción totalmente automatizadas que funcionan sin supervisión en tres turnos. Se pueden medir todos los indicadores de fabricación que cumplen con los requisitos: tasa de producción, tasa de defectos, costo laboral por unidad, consumo de energía y desperdicio de materiales; así como la facilidad con la que se puede aumentar la producción sin necesidad de contratar personal adicional ni aumentar la plantilla proporcionalmente.

Investigación publicada por McKinsey & Company Un estudio sobre el impacto de la fabricación digital y la automatización indica que las líneas de producción automatizadas ofrecen rutinariamente mejoras en el rendimiento de 25 a 50% y reducciones de defectos de 50 a 80% en comparación con el ensamblaje manual o semimanual. Estas no son cifras aspiracionales, sino la experiencia documentada de fabricantes de los sectores automotriz, electrónico, de dispositivos médicos y de bienes de consumo. Instituto de Manipulación de Materiales (MHI) Asimismo, se informa que la inversión en automatización se correlaciona fuertemente con la reducción de los costos operativos y la mejora de la consistencia del producto.

Cómo la automatización mejora la eficiencia: Las cifras que importan

El caso de eficiencia para soluciones de automatización industrial Se basa en unas pocas métricas irreductibles:

• Rendimiento. El ciclo de un sistema de transporte automatizado es constante y no se ve afectado por el cansancio de los trabajadores, los turnos ni las diferencias de capacitación. Un sistema de transporte manual puede producir aproximadamente 300 interruptores eléctricos con 10 empleados durante un turno. Un sistema de transporte automático que produce los mismos interruptores eléctricos puede producir entre 600 y 900 interruptores eléctricos durante un turno con dos empleados supervisando el funcionamiento del equipo.
• Rendimiento en la primera pasada. Todas las estaciones automatizadas verifican que los conjuntos cumplan con las especificaciones requeridas antes de su procesamiento. Para ello, realizan comprobaciones de torque, pruebas de continuidad y verificaciones visuales en todos los conjuntos antes de enviarlos a la siguiente etapa de la línea de producción. Los conjuntos defectuosos (aquellos que no superan una o más de las tres pruebas) no se envían a la siguiente etapa. Por lo tanto, nunca llegan a los clientes. Además, en industrias reguladas, existe una clara diferencia entre "retirada del mercado" y "producto certificado" debido al uso de estos pasos de verificación.
• Estabilidad laboral. La automatización reduce la dependencia de una gran plantilla de operarios cualificados en aquellas regiones del mundo donde la mano de obra es escasa o muy costosa, o donde existe una alta rotación laboral. Los pocos operarios que permanecen han recibido formación adicional en nuevas habilidades; supervisan la línea de montaje, realizan el mantenimiento preventivo de los equipos y evalúan la calidad del producto, en lugar de realizar la misma tarea manual durante toda la jornada.
• Desperdicio de energía y materiales. Los diseños automatizados utilizan únicamente lo necesario para realizar una soldadura (energía requerida, como la corriente de soldadura o el calor de curado). Con la retroalimentación de circuito cerrado, se obtiene solo la energía necesaria, mientras que los procesos manuales permiten un exceso de energía (desperdicio energético). Esto se debe a que un operario manual tiende a utilizar más energía como margen de seguridad al soldar manualmente que con una máquina de soldadura por contacto automatizada que utiliza un sistema de retroalimentación de circuito cerrado, ajustando el pulso de soldadura en función de la resistencia medida; evitando así soldaduras frías y la expulsión excesiva de material que se produciría si la soldadura se realizara manualmente.

Beneficios de la automatización por sector industrial

Equipos eléctricos y protección de circuitos

Para los fabricantes de dispositivos como interruptores automáticos (MCB, MCCB, ACB), contactores y dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD), la automatización ayuda a resolver un problema de fabricación específico: la necesidad de ensamblar, calibrar y probar cada unidad. Todos los interruptores son dispositivos de seguridad y no se pueden probar por lotes; cada unidad debe calibrarse individualmente. La calibración manual es lenta, depende del operador y es variable. Las líneas de producción automatizadas de calibración y prueba, como las diseñadas y construidas por Benlong Automation, calibran las características de disparo térmico y magnético de cada interruptor en segundos, conservan los datos de calibración y rechazan cualquier dispositivo que no esté dentro del rango de especificación. Como resultado, cada interruptor se disparará de forma consistente según la curva característica especificada en cada ocasión, independientemente de la variabilidad introducida por un banco de calibración manual. Para conocer la ingeniería detallada detrás de estos sistemas, consulte nuestra guía sobre ¿Qué es una línea de prueba automática de MCB? Explica cada estación y su función.

Componentes para automóviles y vehículos eléctricos

Como una de las primeras industrias en implementar la automatización a gran escala, el sector automotriz está experimentando un aumento en la necesidad de soluciones robóticas debido a la rápida transición a los vehículos eléctricos (VE). Por ejemplo, el ensamblaje de baterías, la electrónica de potencia y las bobinas de los motores eléctricos deben unirse (por ejemplo, soldarse) y probarse con un nivel de precisión que el ensamblaje manual no puede alcanzar. Los fabricantes de automóviles están operando sus líneas de ensamblaje automatizadas a ritmos de ciclo mucho más rápidos (los tiempos de ciclo ahora se miden en segundos) y han incorporado sistemas de control de calidad en línea para garantizar que no se instalen conjuntos defectuosos en un vehículo.

Dispositivos médicos y productos farmacéuticos

Para fabricar dispositivos médicos, los fabricantes necesitan procesos establecidos y una trazabilidad completa. Los sistemas automatizados de ensamblaje e inspección lo logran mediante la documentación necesaria para las presentaciones regulatorias (por ejemplo, parámetros de soldadura, valores de torque y resultados de inspección visual). Esto no solo mejora la eficiencia mediante la automatización, sino que también certifica que cada unidad se fabricó correctamente siguiendo el proceso definido.

Procesamiento de alimentos y bebidas

Las líneas automatizadas de llenado, taponado, etiquetado y envasado reducen el riesgo de contaminación por contacto humano. Funcionan de forma más rápida, limpia y con menos residuos que las líneas semiautomatizadas, y son más fáciles de limpiar, ya que se pueden limpiar in situ sin necesidad de desmontarlas.

Para una visión más amplia del papel de la automatización en estos diversos sectores, consulte nuestra descripción general de qué es la automatización Proporciona el contexto fundamental.

Los cuatro tipos de automatización y dónde encajan.

El uso de cuatro categorías básicas de automatización industrial establece un método estandarizado para adaptar una solución de automatización a un requisito de producción.

• Automatización fija (dura): Una línea de ensamblaje con capacidad de producción dedicada a un solo tipo de producto. La línea de ensamblaje de disyuntores magnetotérmicos producirá una familia de disyuntores a la máxima velocidad. Si bien la línea de ensamblaje requiere una inversión inicial significativa, tendrá el menor costo por unidad de producción.
• Automatización programable: Dispositivos reprogramables para varios productos de una misma familia (por ejemplo, celdas de soldadura robótica para diferentes tipos de placas de circuito impreso). Volumen medio y flexibilidad.
• Automatización flexible (suave): Los sistemas que requieren un mínimo cambio entre productos, generalmente mediante el uso de robots guiados por visión y herramientas modulares, son adecuados tanto para la fabricación por contrato como para la variación de la gama de productos.
• Automatización integrada: La visión de la Industria 4.0 se está haciendo realidad con un sistema informático integrado en el que toda la información de diseño pasa directamente a la producción, y cada estación se comunica con un Sistema Central de Ejecución de Fabricación (MES).

¿Qué cuesta la automatización y qué beneficios aporta?

La rentabilidad se calcula no solo en función del ahorro en mano de obra, sino también del aumento de la productividad, la reducción de desperdicios y la eliminación de los costes derivados de las devoluciones por garantía y las investigaciones de calidad. Un fabricante que recupera la inversión en una línea de disyuntores totalmente automatizada en 36 meses adquiere, en efecto, una ventaja competitiva que perdura durante los 10 a 15 años de vida útil del equipo.

El futuro de la automatización industrial

Varias tendencias están dando forma a la próxima generación de soluciones de automatización industrial. La inteligencia artificial y el aprendizaje automático se están incorporando a las aplicaciones de la línea de producción: un sistema de visión con IA puede detectar un defecto sutil que un sistema basado en reglas pasaría por alto, y un algoritmo de aprendizaje automático puede predecir una falla del motor días antes de que ocurra. Los gemelos digitales —réplicas virtuales de la línea de producción física— permiten a un fabricante simular el lanzamiento de un nuevo producto, optimizar el diseño de la línea y capacitar a los operarios antes de que se instale la primera máquina física. Además, la convergencia de la tecnología operativa (OT) y la tecnología de la información (TI) implica que cada estación automatizada se convierte en una fuente de datos que alimenta una plataforma de análisis central que proporciona visibilidad de la producción en tiempo real tanto al gerente de planta como al director ejecutivo.

Para los fabricantes de equipos eléctricos, el futuro ya está en marcha. La línea MCB que calibra cada interruptor y almacena los datos de calibración en una base de datos en la nube no es un concepto lejano, sino una realidad instalada. Benlong Automation fabrica Líneas de prueba automáticas de MCB y Líneas de producción automáticas de interruptores automáticos de caja moldeada (MCCB) que proporcionan esta integración de datos hoy, porque el interruptor del mañana no solo será más seguro sino también más inteligente, y la línea de producción que lo fabrica también debe ser más inteligente.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la automatización industrial?

Automatización industrial La automatización consiste en la aplicación de tecnologías como robots, PLC, cintas transportadoras, sensores y software para fabricar productos que requieren poca o ninguna intervención humana. La automatización puede implementarse utilizando una sola estación automatizada o integrando toda una línea de producción en un único sistema.

¿Cuáles son los 4 tipos de automatización?

Existen cuatro tipos de automatización: automatización fija (rígida) para la producción de grandes volúmenes de productos individuales, automatización programable para la producción de lotes de productos, automatización flexible (blanda) para líneas mixtas de productos y automatización integrada, donde las conexiones informáticas y de datos gestionan la producción en todos los puntos de una fábrica.

¿Qué es la regla 80/20 para la automatización?

Al automatizar procesos, las mejoras en la calidad (según el modelo 80%) se logran automatizando las tareas críticas de alta precisión (20%), que son las más propensas al error humano. Por lo tanto, concentrarse en las tareas 20% generará el mayor retorno de la inversión en su automatización.

¿Cuáles son las 5 mejores herramientas de automatización?

Las herramientas de automatización utilizadas en los procesos de fabricación incluyen PLC, robots industriales, sistemas de inspección visual, AGV y software MES. Cada tipo de herramienta de automatización tiene una función específica en la detección, el control, el movimiento, la verificación y la gestión de datos en una línea de producción automatizada.

Referencias

• McKinsey & Company — Fabricación digital e Industria 4.0 — Investigación sobre el impacto de la automatización en la productividad, la calidad y el coste de la fabricación.
• Instituto de Manipulación de Materiales (MHI) — Informe Anual de la Industria — Datos sobre las tendencias de inversión en automatización y las tasas de adopción en los distintos sectores manufactureros.
• Sociedad Internacional de Automatización (ISA) — Normas y recursos educativos para sistemas de automatización y control industrial.
• Mundo de la automatización — Publicación especializada que abarca la tecnología de automatización, sus aplicaciones y estudios de caso en los distintos sectores manufactureros.

La eficiencia y los beneficios de soluciones de automatización industrial No son promesas para el futuro. Son la experiencia documentada de cada fabricante que ha migrado una operación crítica de manual a automatizada y ha visto aumentar la producción, disminuir los defectos y reducir el costo unitario. Ya sea un interruptor automático, un dispositivo médico o un componente automotriz, la lógica es la misma: automatizar primero las operaciones repetitivas de alta precisión, invertir en las pruebas y la verificación que transforman un producto de "ensamblado" a "certificado", y construir una línea de producción que genere datos además de producto. Benlong Automation diseña y construye sistemas automatizados de ensamblaje y prueba para el sector de la fabricación eléctrica, porque un interruptor que protege un circuito debe construirse con la precisión que solo un proceso automatizado y verificado puede ofrecer.