Soluciones de automatización de la fabricación

Después de que un fabricante tailandés de interruptores automáticos residenciales recibiera un pedido de 2 millones de unidades de producto —lo que representaba un esfuerzo de producción casi el doble de su producción anual habitual— su operación de ensamblaje manual (que habían utilizado durante los últimos diez años) se volvió repentinamente limitante. La línea de ensamblaje manual contaba con doce operarios, cada uno realizando una tarea repetitiva, y no podía satisfacer la mayor demanda del nuevo pedido sin incurrir en elevados costes por horas extras y los consiguientes defectos. La empresa adquirió una planta integrada. solución de automatización de la fabricación Esto incluía una línea de ensamblaje que alimentaba automáticamente los componentes para crear el mecanismo del interruptor, calibraba el mecanismo de disparo térmico, probaba exhaustivamente todos los interruptores y marcaba con láser cada unidad con la clasificación correspondiente. Como resultado, la producción de la empresa se triplicó, mientras que sus unidades defectuosas se redujeron en 80%. Entregaron los productos solicitados por sus clientes a tiempo y recuperaron completamente su inversión en automatización de la fabricación en 14 meses. Esto es lo que logra la automatización, aplicada correctamente: alinear la capacidad de producción con las exigencias del mercado y, además, hacerlo con un nivel de consistencia inalcanzable con métodos manuales.

¿Qué es la automatización de la fabricación?

Automatización de la fabricación La utilización de tecnología (PLC, robots industriales, sistemas de transporte, visión artificial y software informático) para los procesos de producción con una mínima intervención humana se denomina automatización. La automatización puede darse en diversas escalas, desde un área de pruebas automatizada individual hasta una instalación integrada basada en datos donde toda la planta de producción se comunica con un Sistema de Ejecución de Manufactura (MES) central. El propósito de la automatización no es reemplazar a los humanos, sino delegar tareas repetitivas, precisas y peligrosas a las máquinas, lo que libera a los humanos para supervisar, optimizar y mantener el proceso. Sociedad Internacional de Automatización (ISA) Define la automatización como un concepto que abarca desde el simple control de encendido y apagado hasta la optimización avanzada de procesos, y sus estándares son la base de los sistemas de control industrial que hacen funcionar las fábricas modernas.

Tipos de soluciones de automatización y dónde se aplican

No todas las fábricas necesitan el mismo nivel de automatización de la fabricación. La solución idónea depende del volumen de producción, la variedad de productos y las exigencias específicas de calidad y trazabilidad del sector. La clasificación clásica de cuatro tipos proporciona un marco para comprender las opciones.

En aplicaciones reales, una fábrica suele combinar estas tres categorías de automatización. Por ejemplo, una empresa que fabrica disyuntores de caja moldeada utiliza automatización fija en su estación de soldadura por contacto de alto volumen; automatización programable para calibrar y probar diferentes intensidades de corriente; y manipulación robótica flexible para transferir piezas entre celdas. Estos procesos están conectados a un sistema MES integrado, que almacena todos los resultados de las pruebas con su correspondiente número de serie.

Soluciones de automatización para todos los sectores.

Las tecnologías básicas utilizadas para crear una solución de automatización de la fabricación, como la robótica, la visión artificial, las cintas transportadoras y los datos, son herramientas adecuadas para los diferentes artículos que se producen y los entornos en los que se producen dichos artículos.

Equipos eléctricos y protección de circuitos

Los interruptores automáticos miniatura (MCB), los interruptores automáticos de caja moldeada (MCCB), los contactores y los dispositivos de corriente residual (RCD) tienen algo en común: todos necesitan ser calibrados y probados individualmente según las normas internacionales de seguridad. El proceso de calibración manual es lento, depende de la habilidad del operador y se desajusta con el tiempo. Las líneas de calibración y prueba automatizadas, como las construidas y diseñadas por Benlong Automation, aplican una corriente de sobrecarga o cortocircuito conocida a cada interruptor, miden el tiempo de disparo, ajustan el mecanismo de calibración y aprueban o rechazan el dispositivo sin que un operador lo manipule. Este enfoque garantiza que cada interruptor automático que sale de fábrica cumpla con su curva de tiempo/corriente publicada, lo cual no es económicamente viable con un proceso de calibración manual tradicional debido a los costos asociados a la producción en grandes volúmenes.

Benlong dispone de una gama de líneas de montaje y prueba totalmente automatizadas para disyuntores magnetotérmicos (MCB), disyuntores magnetotérmicos de caja moldeada (MCCB) y contactores de CA. Línea de montaje automática MCB Integra la alimentación de piezas, el ensamblaje, la calibración, las pruebas, el marcado y la clasificación en un flujo continuo, entregando un interruptor probado y certificado cada pocos segundos. Para los fabricantes de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD), un Línea de producción automática SPD Combina el ensamblaje, las pruebas de alto voltaje y la trazabilidad en una sola estación.

Automoción y vehículos eléctricos

La industria automotriz lleva años implementando la automatización en diversas formas; estas aplicaciones utilizan robots para realizar tareas complejas, como la soldadura, la pintura y el ensamblaje de carrocerías. En los últimos años, la transición hacia los vehículos eléctricos ha generado nuevos desafíos para los fabricantes de automóviles a la hora de implementar cambios en sus procesos de producción. Algunos de estos desafíos incluyen el ensamblaje de módulos de baterías, el bobinado de estatores de horquilla para motores eléctricos y la fabricación de mazos de cables de alta tensión; cada proceso requiere mediciones precisas y trazabilidad a lo largo de toda la cadena de producción. FANUC y KUKA fabrican los robots que constituyen la base de estas nuevas operaciones de automatización automotriz.

Dispositivos médicos y productos farmacéuticos

La fabricación de dispositivos médicos requiere una serie de componentes críticos, como procesos validados, compatibilidad con salas blancas y registros trazables de todos los aspectos del proceso de fabricación. Se han desarrollado líneas de producción automatizadas para el ensamblaje de jeringas, líneas de llenado y engaste de inhaladores y equipos de envasado de kits de diagnóstico que combinan operaciones mecánicas precisas con una inspección visual completa para documentar con exactitud cómo se procesó cada parámetro en cada etapa del historial del paciente mediante un número de serie único. La automatización se convierte en prueba de validación.

Procesamiento de alimentos y bebidas

Las líneas de llenado, taponado, etiquetado y paletizado automatizados operan a alta velocidad con mínima exposición humana, lo que minimiza el riesgo de contaminación. Los robots y las cintas transportadoras se pueden lavar, lo que permite la limpieza in situ (CIP) de las líneas; los sistemas de visión supervisan los niveles de llenado, la colocación de las etiquetas y la integridad del sellado a velocidad de producción.

Lo que ofrece la automatización de la fabricación: los beneficios cuantificables

Una solución de automatización en el sector manufacturero se justifica con base en los resultados de los análisis. El análisis de fabricación digital realizado por McKinsey & Company muestra que la automatización y la integración generan una mejora en la productividad de entre 25 y 50 toneladas por tonelada (TP3T), una reducción de defectos de entre 50 y 80 toneladas por tonelada (TP3T) y menores costos de mantenimiento (entre 20 y 40 toneladas por tonelada). Estas cifras también están respaldadas por la experiencia de los fabricantes en diversos sectores.

• Rendimiento constante. Las líneas automatizadas están diseñadas para un tiempo de ciclo determinado y funcionan de la misma manera independientemente de si son las 4 de la mañana o después del almuerzo.
• Calidad incorporada. Todas las estaciones automatizadas funcionan como estaciones de inspección. Si una medición de torque se encuentra fuera del rango aceptable, la línea se detiene; asimismo, si falta algún componente, se rechaza. En resumen, la calidad no se verifica, sino que se integra en el proceso.
• Trazabilidad y datos. Cada operación realizada por un sistema automático genera un registro electrónico. En el sector eléctrico, esto incluye todas las curvas calibradas de los interruptores, que pueden recuperarse y utilizarse para reclamaciones de garantía.
• Estabilidad laboral. La automatización permite a los fabricantes reducir su dependencia de una gran cantidad de operarios de montaje cualificados en lugares donde la mano de obra es cara o escasa. Los operarios que se conservan están capacitados para supervisar y mantener la línea de producción.
• Seguridad. Los sistemas automatizados para el transporte de materiales incluyen cintas transportadoras, robots móviles autónomos (AMR) y paletizadores robóticos, que eliminan la necesidad de levantar y transportar repetidamente materiales que contribuyen a una alta incidencia de lesiones musculoesqueléticas en el lugar de trabajo (WMS, por sus siglas en inglés).

Tendencias futuras que dan forma a la automatización de la fabricación

Los múltiples avances tecnológicos han comenzado a afectar la forma en que se crean y se implementan las soluciones de automatización de la fabricación.

• Inteligencia artificial y aprendizaje automático. Los algoritmos de mantenimiento predictivo que utilizan sensores de vibración y la corriente del motor pueden detectar una falla en el rodamiento varios días antes de que afecte la producción, analizando los datos generados por el sistema de visión para identificar defectos que son indetectables por los algoritmos basados en reglas.
• Gemelos digitales. Una copia digital de la línea de fabricación o producción permite al fabricante probar nuevos productos, crear la mejor distribución posible y capacitar a los operarios antes de completar el ensamblaje de la primera máquina física. La copia digital también se conecta a la línea real o física durante la producción normal para proporcionar un panel de control en tiempo real sobre el rendimiento de la producción.
• Robots colaborativos (cobots). Los cobots pueden trabajar junto a los operarios y realizar tareas que requieren la manipulación repetitiva de objetos. Los operarios de cobots realizarán tareas de ensamblaje que requieren mayor destreza. Los cobots funcionan bien en células semiautomatizadas.
• Sostenibilidad y monitorización energética. Las líneas automatizadas utilizan más sensores para medir la energía consumida por unidad producida, lo que facilita a ambas empresas la reducción de costes y la presentación de informes sobre su desempeño en materia de sostenibilidad a los accionistas.

Cómo elegir al socio de automatización adecuado

Elegir un proveedor de soluciones de automatización industrial puede ser una decisión estratégica. Los siguientes factores pueden ayudar a diferenciar entre un socio adecuado a largo plazo y un fabricante de maquinaria que solo realiza trabajos por contrato:

• Experiencia en el sector. Es posible que un integrador no haya diseñado líneas específicas para su producto o sector; si un integrador ya ha abordado las dificultades de calibrar una unidad de disparo termomagnética o soldar un contacto de plata sin utilizar su dinero para llegar a ese punto, habrá estado en camino de aprender sobre el tema.
• Capacidad de integración. ¿Este socio puede ofrecer una solución integral (mecánica, eléctrica, control y software) o subcontrata las disciplinas principales? Cuando gestiona internamente todas las disciplinas de ingeniería, el socio no busca culpables cuando surgen problemas.
• Soporte postventa. Las máquinas que funcionan las 24 horas del día, todos los días, necesitan repuestos y servicio técnico de forma oportuna. Antes de realizar su pedido, asegúrese de consultar la capacidad de reparación y de suministro de repuestos de su proveedor.
• Preparación para los datos y la Industria 4.0. Una línea automatizada debe poder comunicarse con su sistema MES mediante protocolos estandarizados y almacenar todos sus datos de proceso en una base de datos. También debe poder diagnosticarse de forma remota a través de su conexión a Internet o intranet. Si su socio de integración no ofrece estas funcionalidades, tendrá una línea automatizada aislada entre los sistemas conectados y los sistemas heredados/inferidos.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la automatización de la fabricación?

La automatización de la producción implica el uso de herramientas tecnológicas en lugar de personas para gestionar un proceso productivo. Algunos ejemplos de herramientas utilizadas para la automatización son los PLC, los robots industriales, las cintas transportadoras, los sistemas de visión y el software, que se emplean conjuntamente para fabricar, probar, inspeccionar y empaquetar productos.

¿Cuáles son los 4 tipos de automatización?

Existen cuatro métodos comunes de automatización: automatización fija (rígida), automatización programable, automatización flexible (flexible) y automatización integrada. La automatización fija (rígida) se utiliza para la producción en grandes volúmenes de un solo producto. La automatización programable se utiliza para la producción por lotes (es decir, solo se fabrican lotes a medida que se reciben los pedidos), mientras que la automatización flexible (flexible) y la integrada admiten la producción de diversos productos en toda una fábrica (es decir, en varias instalaciones que producen múltiples líneas de productos).

¿Cuáles son las 5 mejores herramientas de automatización?

Los controladores lógicos programables (PLC), los robots industriales, los sistemas de visión artificial, los vehículos guiados automáticamente (AGV) y los robots móviles autónomos (AMR), así como los sistemas de ejecución de fabricación (MES), que conectan todos estos componentes con datos, son las herramientas de automatización más comunes utilizadas en la fabricación.

¿Cuál es un ejemplo de automatización en la fabricación?

Un sistema totalmente automatizado es un ejemplo: la alimentación de componentes, el ensamblaje del interruptor, la calibración, las pruebas de disparo térmico y magnético, la impresión de etiquetas de clasificación y la clasificación del interruptor (aprobado o reprobado) se realizan sin intervención del operario en ningún momento del proceso. Esto garantiza la uniformidad entre los productos fabricados en esta línea de ensamblaje/prueba, la trazabilidad de todos los productos y el cumplimiento de las normas internacionales de seguridad.

Referencias

• Sociedad Internacional de Automatización (ISA) — Normas, formación y recursos para sistemas de automatización y control industrial.
• McKinsey & Company — Fabricación digital e Industria 4.0 — Investigación sobre el impacto de la automatización en la productividad y la calidad de la fabricación.
• FANUC Corporation — Robots industriales y automatización de fábricas — Fabricante líder mundial de robots, sistemas CNC y soluciones de automatización.
• KUKA Robotics — Soluciones de fabricación automatizada — Fabricante alemán de robots industriales y células de producción automatizadas.
• Instituto de Manipulación de Materiales (MHI) — Informe Anual de la Industria — Datos y tendencias sobre la adopción de la automatización en la manipulación de materiales y la logística.

Soluciones de automatización de la fabricación No se trata de sustituir a las personas por máquinas. Se trata de asignar a las máquinas las tareas que mejor realizan —repetir, medir, registrar— para que las personas puedan dedicarse a lo que mejor saben hacer: resolver problemas, mejorar procesos y crear el próximo producto. Ya sea una línea de calibración automatizada para disyuntores miniatura, una celda de soldadura robótica para carrocerías de automóviles o una estación de selección guiada por visión en una sala limpia farmacéutica, el objetivo es el mismo: calidad constante, producción predecible y los datos que lo demuestran. Benlong Automation desarrolla soluciones de automatización integradas para el sector de la fabricación eléctrica, porque un dispositivo de protección que nunca debe fallar debe fabricarse con la precisión que solo un proceso automatizado y verificado puede ofrecer.