Fábricas no tripuladas: casi, pero no del todo
Los cambios técnicos y económicos, la digitalización de la producción y la automatización en todos los niveles de la vida también provocan cambios en la mano de obra. Las empresas compran cada vez más robots y sustituyen parcialmente al personal por máquinas. Los analistas llevan tiempo prometiendo una rápida reducción de los trabajadores de las fábricas debido a la robotización. Algunos centros industriales ya han abandonado el trabajo manual, sustituyendo a los empleados por máquinas. Pero por ahora, las personas siguen estando ahí. Se cree que los cobots -robots que cooperan con los humanos- serán el futuro. Según el comunicado de la Federación Internacional de Robótica' en 2021 se batió un nuevo récord: 3 millones de robots industriales trabajaban ya en fábricas de todo el mundo, un 10% más que hace un año. Asia es el mayor mercado del mundo para los robots industriales: el 71% de todos los robots comprados en 2020 se instalarán allí, siendo China el país que acapara la mayoría: 168.400 unidades, un 20% más que el año pasado. Es el mayor número de unidades jamás registrado para un solo país. Mientras tanto, un total de 943.223 robots ya están operando en China, por lo que ya se ha superado la marca del millón en 2021. El segundo mayor mercado de robots industriales después de China es Japón. Sin embargo, la economía nipona se ha visto muy afectada por la pandemia de Covid-19, con un descenso de las ventas del 23% en 2020 y sólo 38.653 robots instalados, pero se espera que el mercado japonés de la robótica crezca un 5% en 2022. Estados Unidos es el mayor usuario de robots industriales y el tercero del mundo. Las expectativas generales para el mercado norteamericano son muy positivas. Las instalaciones de robótica industrial están volviendo a los niveles anteriores a la recesión. En 2021, el número de instalaciones automatizadas creció casi un 17%. La República de Corea se ha convertido en el cuarto mercado de robots en instalaciones anuales, después de Japón, China y Estados Unidos. Corea tiene el mayor nivel de robotización del mundo en las industrias de la electrónica y la automoción, con 932 robots por cada 10.000 personas (en comparación, Singapur, que ocupa el segundo lugar en este indicador, tiene solo 605 robots por cada 10.000 personas, y Japón tiene 390). Los principales sectores en los que se utilizan los robots industriales siguen siendo la electrónica y la automoción. El hito industrial de 500.000 robots industriales instalados en todo el mundo al año se alcanzará ya en 2024. Ya en 2030, 20 millones de puestos de trabajo en todo el mundo serán sustituidos por robots, dicen los analistas de Oxford Economics. Desde el año 2000, ya se han suprimido 1,7 millones de empleos gracias a los robots: 400 mil en Europa, 260 mil en Estados Unidos y 550 mil en China. Según las estadísticas, un robot recorta hasta 1,6 puestos de trabajo. Los analistas creen que la robotización afectará a las regiones donde predomina el uso de mano de obra no cualificada.
¿Qué es una automatización integral?
A medida que aumenta el volumen de producción, en cualquier ámbito, la solución natural pasa a ser la automatización de procesos. Este proceso implica la introducción de nuevas tecnologías, equipos y programas informáticos adecuados. Mientras que antes, en casi todas las fases, la producción se hacía manualmente, ahora muchas operaciones se realizan con máquinas, robots y con la ayuda de sistemas de diseño asistido por ordenador. La automatización puede aplicarse tanto a los procesos de producción individuales como a su totalidad. La automatización integral de la producción se está introduciendo para aumentar la eficiencia y la rentabilidad y ahorrar recursos financieros y de tiempo. La automatización integral de la producción es un tipo de automatización industrial en el que todas las etapas del proceso de producción, incluidos el transporte y el control de calidad de los productos, se llevan a cabo con la ayuda de equipos especiales, controlados mediante programas y modos, unidos por un sistema de control común. La automatización compleja incluye casi todas las etapas de preparación y realización de los productos: diseño, control de los equipos de las máquinas durante la producción, recogida y distribución de la información, paletización, envío y contabilidad. La sustitución de humanos por robots facilitará la introducción de procesos automatizados con un coste mínimo. Con el tiempo, las fábricas reducirán el número de empleados al mínimo, si no crean una producción sin hombres. Las profesiones asociadas a la empatía y la creatividad "durarán" más que otras. Aunque un robot ya ha pintado un cuadro que salió a subasta por 432,5 mil dólares, la demanda de especialistas inteligentes y cualificados crecerá en el fondo de la sustitución de personas por robots.
Objetivos de automatización de la empresa
Los objetivos de la modernización de los procesos de producción que pueden lograrse mediante la automatización son:
- Rápida adaptación de la producción a los cambios realizados,
- Aumento de la calidad de los productos,
- reducción de los costes de producción,
- mayor capacidad de producción,
- un lanzamiento más rápido de productos en el mercado,
- factores de seguridad y ergonomía mejorados.
Los principales tipos de automatización son el ámbito de su aplicación
Complejos de hardware y software
Los complejos de hardware y software son el sistema de soluciones de hardware y software que trabajan en paralelo para completar una o más tareas homogéneas. Debido a la introducción de dichos complejos, los propietarios de negocios en cualquier campo pueden mejorar la eficiencia y la rentabilidad de la producción y reducir el volumen de activos circulantes. Muchas veces la administración del dispositivo se puede hacer con cualquier navegador de Internet, lo que minimiza el costo de mantenimiento. Dichos complejos están equipados con monitoreo de rendimiento, lo que permite la restauración automática de la funcionalidad en caso de errores. El software optimizado ayuda a que los procesos de producción se inicien lo más rápido posible. Los ejemplos de complejos de software y hardware incluyen estaciones de trabajo automatizadas, análisis de video, vigilancia por video y sistemas de control de acceso.
Líneas de producción automatizadas
Las líneas de producción automatizadas se utilizan para la producción en masa de productos que requieren un procesamiento de varios pasos. La línea de producción consta de estaciones de trabajo distribuidas geográficamente en una fábrica y conectadas por un sistema de transporte de trabajo mecanizado que entrega las piezas de una estación de trabajo a otra en una secuencia predeterminada. El funcionamiento de las líneas tiene lugar principalmente sin la intervención del operario. El trabajo del ajustador consiste en controlar periódicamente el funcionamiento del equipo, cargar las piezas al principio de la línea y retirarlas al final de la misma. Gracias al uso de líneas automatizadas, se consigue un alto nivel de economía en la producción: se minimiza el número de trabajadores y máquinas, y se reduce el área de producción. Además, las líneas automatizadas mejoran la calidad de las piezas y la estabilidad de la producción.
Robótica en la automatización
La robótica como método de automatización de la producción es cada vez más popular. Es una parte importante de la automatización integral. A menudo se asume que la introducción de la robótica es específica de la producción a gran escala, pero esto es un concepto erróneo. Las pequeñas empresas también están a favor de los robots industriales, guiadas por las numerosas ventajas de estos equipos. Entre los principales beneficios se encuentran un corto periodo de amortización, la reducción de los costes de producción, a largo plazo, la minimización del factor humano y de la tasa de rechazo, la garantía de la calidad de las operaciones realizadas, el aumento de la capacidad de trabajo y la velocidad de producción, la programabilidad y la facilidad de reconfiguración. En la actualidad, la mayoría de los robots se aplican en operaciones de fabricación, divididas en tres categorías: carga/descarga, operaciones de mecanizado, montaje e inspección. La primera categoría incluye el transporte y la carga/descarga de materiales en una cinta transportadora o una máquina. En el transporte, la tarea de los robots consiste en trasladar piezas de un lugar a otro. Otras operaciones son más complejas, como colocar las piezas en los palés en un orden calculado por el propio robot. Para la carga y descarga de materiales, se utiliza un robot equipado con una pinza única. En las operaciones de mecanizado automatizadas, el robot controla una herramienta específica, por ejemplo, en la soldadura por puntos y la pintura. La soldadura por puntos de carrocerías es una de las aplicaciones más comunes de los robots industriales en Estados Unidos. Otras operaciones de esta categoría son el lijado, el pulido y el fresado. Hoy en día, los robots industriales se utilizan en diversas aplicaciones, como la medicina, la alimentación, la automoción, la metalurgia, los equipos ópticos y muchas otras.
Campañas inhumanas
La industria automotriz es el segmento de robótica más grande. Además, las industrias de alimentos, plásticos y productos químicos están mostrando un rápido crecimiento. Las empresas de los países desarrollados no solo están reemplazando a los humanos por robots, sino que también están construyendo pasillos o almacenes en los que los humanos no tienen cabida.
Amazon ahorra 22 millones de dólares al año gracias a los robots. Más de 100 mil robots están trabajando en los sitios del minorista. La empresa planea enviar 100 mil empleados a cursos de capacitación para 2025, habiendo gastado $700 millones en ello.
En la planta de Philips en Drachten, Países Bajos, 128 robots producen máquinas de afeitar eléctricas en talleres sin iluminación. Antes de montar la fábrica, la empresa fabricaba afeitadoras de primera calidad. Por lo tanto, el trabajo manual se redujo al mínimo en la fábrica.
La empresa se enfrentó a la necesidad de cambiar rápidamente los modelos de las afeitadoras producidas. El portafolio de la compañía incluye 60 líneas de dispositivos y 600 modelos. La fábrica puede cambiar de un modelo a otro en horas sin gente.
La empresa no sabe cómo serán las afeitadoras dentro de diez años, pero eligió equipos que se pueden reconfigurar a nuevos modelos a un costo mínimo. La maquinilla de afeitar consta de tres componentes principales ensamblados en líneas independientes. El sistema de montaje es modular, con cada celda desconectada y conectada sin parar la producción. Nueve personas supervisan la calidad de salida.
La planta de Audi en Ingolstadt (Alemania) estampa hasta 2.500 coches diarios. El taller de montaje funciona sin luces pero está equipado con sensores de movimiento. La luz se enciende en cuanto alguien entra en la tienda. Los 800 robots de soldadura de precisión realizan continuamente su trabajo en segundos.
La singularidad de la fábrica está en la producción de máquinas por encargo. Si el cliente quiere techo corredizo, volante en el lado izquierdo o colores vivos, los robots tienen en cuenta todos los caprichos. Se aplica un módulo particular para gestionar los pedidos.
Anteriormente, los soldadores realizaban miles de soldaduras de precisión. La automatización permitió reducir la cantidad de personal y, al mismo tiempo, aumentar el nivel de calidad. Los empleados vivos se quedaron en la línea de montaje final y en el taller de acabado, donde se instala el interior del vehículo.
En la fábrica de teléfonos móviles de Changying Precision Technology Company en Dongguan (China), los robots han reemplazado a casi todos los humanos. Sesenta brazos robóticos producen componentes de teléfonos inteligentes en diez líneas de montaje sin parar todos los días. Un brazo robótico reemplaza el trabajo de 6-8 empleados. La compañía planea aumentar la cantidad de robots a mil.
Las líneas están equipadas con un transportador automatizado, cuyo trabajo es controlado por tres personas. El seguimiento se realiza de forma remota. La mejora de los robots permitió reducir el número de defectos del 25% al 5%. El aumento de la productividad fue del 250%.
En 2012, L'Oréal (Francia) automatizó la línea de envasado en blister en su fábrica de Somerset, Inglaterra.
Durante varios años, el envasado en blíster en la fábrica se realizaba manualmente porque no muchos productos se envasaban de esta forma. Las principales desventajas del envasado manual son el costo, la baja seguridad y la baja eficiencia. L'Oréal necesitaba robots para cumplir con los estándares requeridos de velocidad, confiabilidad y facilidad de uso.
La introducción de robots satisfizo la gran demanda de los productos, satisfaciendo los requisitos de productividad, mano de obra, costo y eficiencia previstos al inicio del proyecto.
La empresa holandesa MQ Statieven ha automatizado su línea de producción. MQ Statieven produce trípodes para la industria, movimiento de tierras, construcción y ferrocarriles. Para automatizar procesos, eligieron un robot colaborativo diseñado para operaciones de trabajo pesado. El robot es capaz de levantar piezas de hasta doce kilogramos.
En MQ Statieven, el robot se utiliza exclusivamente para cargar la máquina. El sistema recoge la materia prima, toma el material mecanizado del mandril, coloca la materia prima en su lugar y coloca el material mecanizado en la cinta transportadora. De esta manera, los empleados se liberan del trabajo tedioso, permitiéndoles dedicar tiempo a tareas más importantes para expandir la producción.
La razón de la automatización en la empresa es la escasez de técnicos. Con un número limitado de personas, la fábrica sólo podía trabajar duro durante un tiempo, pero eso no era una solución a largo plazo. La solución fue utilizar un robot que se encargue del trabajo monótono.
Los especialistas de MQ Statieven hicieron el robot móvil. Lo trasladan rápidamente de una máquina a otra con un carro con una bomba, y sólo se tarda 15 minutos en ponerlo en marcha, por lo que la automatización en la pequeña producción es más eficiente. Según el propietario de la empresa, el coste del cobot se recupera en un año, siempre que se utilice sólo durante los turnos de día.
La eficiencia del robot es mucho mayor que la de un ser humano. El robot puede trabajar sin interrupción, lo que aumenta la productividad diaria en un 12%. Además, el robot puede cambiar de material a un ritmo de 12 a 20 segundos. En menos de un año de uso, su productividad ha aumentado alrededor de un 30%. Y eso no es todo lo que ofrece el robot.
Isomo (ISOlation Modern) es una famosa marca belga que produce tableros de espuma de poliestireno. Isomo vende el 40% de sus productos en Bélgica. Luego está Francia, un mercado potencialmente creciente para paneles de tamaño pequeño, que la empresa quería aprovechar lo más rápido posible. El problema era que la línea de envasado de aislamiento en uso no estaba adaptada a los pequeños formatos y, por tanto, dificultaba el desarrollo del nuevo mercado. Inicialmente, el proceso de envasado era medio manual.
En agosto de 2011, se implementó una nueva línea automatizada para manejar tableros más pequeños de manera más rápida y eficiente.
La nueva línea está equipada con dos robots para la descarga y manipulación de pilas de tableros. El primer robot toma los paneles del primer robot y el segundo, equipado con pinzas especiales, recoge la cantidad necesaria de tableros y los envía a la empaquetadora. Un ordenador controla toda la instalación.
Además de duplicar la capacidad de aislamiento de los envases (considerando que ese era el principal obstáculo) y aumentar la escala de producción, la empresa redujo el proceso de producción de tres a dos turnos.
No tripulado y caro
La transición a la fabricación digital implica diseñar y construir una fábrica desde cero. Crear fábricas inteligentes implica robotizar e implementar un concepto digital. Los sistemas se vuelven más complejos y la inteligencia artificial analiza los datos y toma decisiones sin la participación humana: estos procesos conducen al surgimiento de un concepto como una fábrica apagada. La fábrica no tripulada comienza con la etapa de diseño del producto, el gemelo digital y otras tecnologías. El siguiente es el establecimiento de la producción, logística y uso del producto terminado. Los proyectos de fábricas sin humanos requieren inversiones significativas no solo en equipos sino también en infraestructura. Lanzar un proyecto a gran escala implica principalmente riesgos económicos y lleva mucho tiempo. La economía de un proyecto está determinada por el período de recuperación, que tradicionalmente es de menos de tres años. Otro problema al que se enfrenta una empresa que decide construir una planta de este tipo es la suficiencia de experiencia, recursos y equipos de la calidad adecuada. Es un desafío construir instalaciones de producción no tripuladas en industrias de rápido crecimiento. A menudo, las empresas que buscan la automatización acortan el momento de la prueba. Por eso los robots producen rechazos. Por lo tanto, incluso las fábricas no tripuladas requieren humanos. Muchos expertos creen que se necesitan uno o dos especialistas por área de producción, y se necesita un equipo de al menos 5-6 personas para una planta completa con 8-10 regiones. Al mismo tiempo, creen que es razonable abandonar por completo los servicios humanos en las instalaciones de producción peligrosas.
El hombre es subestimado
El multimillonario Elon Musk quería sustituir por completo a los humanos en la fábrica de automóviles Tesla, pero devolvió a los empleados a la sección de instalación de asientos de la sala de exposiciones. La cuestión es que los robots no pueden duplicar los movimientos de un humano y realizar bien la tarea. Elon Musk admitió que tenía prisa por sustituir al personal. Cree que se subestima a los humanos porque un humano y un robot juntos conseguirán mejores resultados que trabajando solos. Una nueva dimensión surgirá cuando el intelecto humano y la inteligencia artificial se unan. El futuro de la fabricación pasa por la cooperación entre humanos y máquinas. Por esta razón, el mercado de los robots colaborativos aumentará en breve, a un ritmo del 44,5% anual hasta 2025, hasta alcanzar aproximadamente 8.500 millones de dólares. La demanda de robots colaborativos para el ensamblaje inteligente de piezas y componentes electrónicos, donde la acción mecánica por sí sola no es suficiente, es la que más crece.