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Aug 22, 2023

Automatización: hoy y más allá

Es hora de repensar la fabricación y el papel que desempeña nuestra fuerza laboral (o la falta de ella) en su éxito. Décadas de deslocalización junto con una mentalidad social de que "el comercio es sucio" han dejado a Estados Unidos

Es hora de repensar la fabricación y el papel que desempeña nuestra fuerza laboral (o la falta de ella) en su éxito.

Décadas de deslocalización, junto con una mentalidad social de que el comercio es sucio, han dejado a la industria manufacturera de Estados Unidos firmemente atrapada entre la espada y la proverbial situación difícil. Los talleres mecánicos, las casas de fabricación de moldes, los fabricantes de láminas de metal y los moldeadores de inyección de plástico comparten la misma triste historia: no podemos encontrar trabajadores, y cuando los encontramos, ellos A) quieren mucho dinero, B) no están calificados, C) no quedarse mucho tiempo, o D) todo lo anterior.

No va a mejorar nada. Según un estudio de 2021 realizado por Deloitte y la Asociación Nacional de Fabricantes (NAM), la brecha de habilidades manufactureras en Estados Unidos podría generar 2,1 millones de puestos de trabajo vacantes para finales de la década, lo que podría costarle a la economía 1 billón de dólares solo en 2030.

¿La solución? Ethan Karp, presidente y director ejecutivo de Manufacturing Advocacy and Growth Network (MAGNET), un grupo consultor sin fines de lucro, afirmó en un artículo de Forbes lo que muchos en la industria ya han aprendido: “La automatización puede ayudar a los fabricantes a aumentar los trabajadores humanos y liberarlos. centrarse en tareas más valiosas, lo que permite un nuevo nivel de productividad”.

Decir que el éxito en la fabricación es ahora una propuesta de automatizar o morir podría ser hiperbólico, pero sólo ligeramente.

FANUC America Corp. de Rochester Hills, Michigan, tiene mucho que decir sobre el tema y, como explica rápidamente el Director Ejecutivo de Cuentas Globales, John Tuohy, hay muchos frutos al alcance de la mano. “De los millones de máquinas herramienta CNC en América del Norte, menos del 5% tienen un robot al frente”, dijo.

FANUC pretende cambiar esta desafortunada estadística haciendo que la implementación de robots sea más rápida y sencilla, al menos para quienes poseen uno de los controles de máquina de la empresa. Hace aproximadamente un año, el conocido proveedor de automatización de fábricas y CNC presentó Quick & Simple Startup of Robotization (QSSR), que lleva el proceso de instalación de un día o más a unas pocas horas, según Greg Buell, experto y personal en cobots. ingeniero del segmento de manipulación de materiales de FANUC.

Buell añadió dos advertencias a su declaración. Tanto el robot como el control de la máquina deben tener el logotipo de FANUC y se requiere una conexión Ethernet. Pero, considerando que todos los controles FANUC de los últimos 20 años tienen Ethernet o la opción de instalarlo, cumplir con estos requisitos es pan comido para gran parte del universo del mecanizado.

"Dada la actual escasez de mano de obra, es cada vez más difícil encontrar personas incluso para tareas básicas como el cuidado de máquinas", explicó Buell. “Es por eso que los talleres necesitan la capacidad de automatizar rápidamente sus máquinas, para poder cortar virutas y ganar dinero. Lo hemos logrado eliminando la necesidad de un PLC (controlador lógico programable) y otras formas tradicionales de interfaz de máquina. En cambio, el robot puede utilizar una conexión Ethernet y el protocolo FOCAS2 de FANUC para leer y escribir variables macro dentro del CNC”.

Esto debería ser una buena noticia para muchos propietarios de CNC, pero el cuidado de las máquinas es sólo una de las tareas que los robots (FANUC o no) deberán realizar en los próximos años. En la planta de fabricación, estas actividades incluyen lavado y desbarbado de piezas, montaje e inspección, y pintura y embalaje. Pero como programa de integración de máquinas-herramienta, una sociedad puede esperar ver a los robots como parte de nuestra vida cotidiana, y antes de lo que cualquiera de nosotros espera.

Por ejemplo, muchas empresas de comida rápida están estudiando con atención los robots de Miso Robotics Inc. para automatizar las cocinas. La empresa de robótica con sede en Pasadena, California, actualmente está aceptando reservas para su sistema de fritura Flippy2 y, a 3.000 dólares al mes, presenta un modelo de retorno de la inversión que compite favorablemente con pagarle a un empleado 15 dólares la hora. Cuando tenemos vendedores automatizados, trabajadores de almacén, mecánicos y técnicos de talleres de carrocería, así como camiones y vehículos de reparto autónomos (sin importar la posibilidad de médicos, abogados y, con suerte, políticos) impulsados ​​por IA, surge una pregunta inquietante: ¿Qué trabajos nos quedarán a los humanos?

Joe Campbell no puede hablar del futuro de la humanidad, pero ofrece dos ejemplos de la industria de la construcción donde los robots están dejando su huella. Campbell, gerente senior de marketing estratégico y desarrollo de aplicaciones de Universal Robots (UR) USA Inc. en Ann Arbor, Michigan, señala a Canvas SF, con sede en San Francisco, una empresa asociada que ha desarrollado una “solución digital de paneles de yeso” equipada con UR. llamado Basilio. “Tomaron nuestro robot colaborativo y lo montaron en una plataforma móvil. Escanea la pared, rocía barro según las especificaciones exactas del perfil y puede lijar la superficie hasta obtener un acabado de Nivel 5 (premium)”.

Luego está Hilti North America, un fabricante de equipos de construcción que ha encargado a las máquinas UR una tarea miserable: sostener un taladro percutor sobre la cabeza todo el día. "El Hilti Jaibot descarga instrucciones de la nube, utiliza un escáner láser para orientarse en la habitación y se pone a trabajar perforando los orificios de montaje para tuberías de agua y canales de cables", dijo Campbell.

Según Campbell, el crecimiento continuo de la automatización se puede atribuir a la disminución de la mano de obra disponible más que al aumento de los costos laborales. “Los directores de obra y los propietarios de plantas no buscan ahorrar dinero. Necesitan cumplir con los pedidos de los clientes, o tendrán máquinas herramienta de medio millón de dólares inactivas”, dijo. “La automatización es la única solución. Y como predico todo el tiempo, la situación no va a desaparecer. Todos los Boomers se están jubilando y la generación más joven simplemente no está interesada en los oficios”.

Para los Millennials, la Generación Z y la próxima fuerza laboral de la Generación Alfa (nacidos colectivamente desde principios de los 80 hasta mediados de los 2020) que deciden seguir una carrera técnico-vocacional, la automatización promete hacer que sus días sean más interesantes y agradables. Los fabricantes de robots nos han estado diciendo durante décadas que sus productos están diseñados para realizar trabajos aburridos, sucios y peligrosos, y a medida que estos pequeños droides se vuelven más capaces, la lista de tareas adecuadas se hace cada vez más larga.

Un soldador cualificado ahora puede dedicar su turno a los desafiantes trabajos de "uno y dos" mientras el robot realiza el "trabajo de soporte de gran volumen", dijo Campbell, y agregó que los maquinistas CNC están asumiendo el papel de robot maestro de rebaño en lugar de cargar y descargar piezas. todo el dia. Si Hilti y Canvas se salen con la suya, los trabajadores de la construcción pronto tendrán responsabilidades similares, al igual que aquellos en el negocio de comida rápida, donde Flippy hará que las quemaduras en las freidoras, una experiencia dolorosa y demasiado frecuente para los trabajadores humanos, sean cosa del pasado. "A las empresas de todo tipo también les resultará mucho más fácil retener a los empleados si se les ofrece un trabajo interesante y satisfactorio", dijo Campbell.

Si bien incluso un robot ciego puede encontrar una tuerca, encontrará tuercas (y pernos) más rápido y con mayor precisión si puede "verlos". Puede que Eric Petz no se ría de esta analogía, pero es casi seguro que estaría de acuerdo con ella. Petz es el jefe de marketing de Apera AI, una startup con sede en Vancouver cuyo software Apera Vue equipa a los robots con velocidad, vista y percepción "humanas".

"Creamos software que brinda a los robots la capacidad de planificar de forma autónoma el mejor camino dentro, a través y fuera de un entorno de trabajo, y evitar colisiones mientras lo hace", dijo Petz. “Además, proporcionamos al robot inteligencia de agarre, para que sepa cuándo ha cogido un objeto y luego pueda orientarlo adecuadamente según la tarea encomendada.

"Esto podría ser algo tan simple como sacar un artículo de un contenedor no estructurado y colocarlo en una cinta transportadora o en una máquina CNC, o podría ser una actividad más compleja, como alinear una serie de ranuras durante una operación de ensamblaje", explicó. continuado. “Es más, la pieza puede ser translúcida, reflectante o sin textura, y no hay necesidad de iluminación especial como ocurre con muchos sistemas de visión artificial. Es muy indulgente”.

Estas capacidades avanzadas han sido durante mucho tiempo el Santo Grial de muchas aplicaciones robóticas, pero eran inalcanzables hasta hace relativamente poco tiempo. Al igual que el software de reconocimiento facial, los chatbots de modelos lingüísticos de gran tamaño y los asistentes de voz digitales, Apera AI utiliza inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático para lograr sus objetivos. También utiliza cámaras disponibles comercialmente que “funcionan como un par de ojos humanos” y pueden cubrir áreas más grandes en pares.

El aprendizaje del sistema comienza con un modelo CAD o un escaneo 3D de la pieza de trabajo. Pero, explicó Petz, la inteligencia se ve aumentada por “datos sintéticos”: imágenes generadas artificialmente que se introducen en una red neuronal. "No es inusual que ejecutemos un millón de simulaciones antes de lograr la confiabilidad deseada", dijo Petz.

"Dicho esto, toda la capacitación se puede realizar fuera de línea y, una vez completada, el programa robótico se puede instalar en la computadora de una celda y operar en aproximadamente media hora".

Sin embargo, incluso cuando están dotados de visión e inteligencia, los robots pueden hacer poco más que saludar sin herramientas en los extremos de sus brazos. Desafortunadamente, decidir entre las muchas opciones puede ser un ejercicio confuso, especialmente cuando los robots adquieren capacidades adicionales.

"Para las pinzas, ciertamente, no existe un sistema único que sirva para todos", señaló Kristian Hulgard, director general de la sede estadounidense de OnRobot Americas, con sede en Dinamarca, en Irving, Texas.

Al elegir una pinza, añadió, el primer paso es identificar a qué tipo de pieza de trabajo se intenta sujetar, ya sea un cilindro, un cubo o una forma más aleatoria, como una pieza fundida. Debe haber suficientes dedos para agarrar las piezas de forma segura pero sin dañarlas, y el sistema debe ser fácil de configurar para minimizar el tiempo de inactividad.

“¿Se trata de un pesado bloque de acero o de una delicada pieza de trabajo de aluminio mecanizada con precisión? Obviamente, cada uno tiene necesidades diferentes en términos de fuerza de agarre, y se debe tomar la decisión en cuanto a accionamiento eléctrico, hidráulico o neumático”, continuó Hulgard. “Pero para cargas útiles de 50 libras (22,7 kg) o menos, la electricidad suele ser la mejor opción, principalmente porque está controlada por software y no hay que preocuparse por válvulas y tubos. Simplemente lo conecta al robot y listo... si aparece una pieza nueva, simplemente cambia la configuración del software”.

Esta ecuación cambia drásticamente a medida que el robot pasa a lijar, soldar, ensamblar y, sí, voltear hamburguesas. Es por esta razón que OnRobot desarrolló D:PLOY, una plataforma de software que proporciona una interfaz unificada para robots, sensores, herramientas de extremo de brazo e incluso máquinas CNC, con todos los periféricos controlados a través de la interfaz D:PLOY. "Todo se conecta a nuestro software y luego creamos la lógica de movimiento, los parámetros de agarre y todo lo que sea necesario para controlar y operar toda la celda de aplicación del robot", dijo Hulgard.

La programación simplificada y la facilidad de uso son cruciales para la amplia aceptación futura de la automatización, pero es esencial reconocer que no toda la automatización es robótica. Bob Baldizzi es el gerente regional de ventas para la región de la costa este de Fastems LLC USA en West Chester, Ohio, una empresa conocida por sus sistemas de manejo de paletas estilo contenedor a gran escala. Sin embargo, le dirá que la oferta del proveedor de automatización se ha ampliado enormemente en respuesta a la demanda de la industria.

Fastems ha pasado a sistemas de automatización de herramientas de corte y manipulación de piezas, explicó Baldizzi, así como a células de fabricación basadas en robots que reciben instrucciones de una plataforma de software de gestión de fabricación (MMS) centralizada. "La demanda ha aumentado exponencialmente, especialmente desde el COVID", dijo. "En cada show, cada visita de un cliente o llamada telefónica, las preguntas son siempre las mismas: no podemos encontrar personas, ¿qué pueden hacer para ayudarnos y qué tan pronto podremos conseguirlo?".

Como resultado, las responsabilidades laborales del equipo de Fastems han evolucionado, asumiendo funciones de asesoramiento más que de ventas, ya que "ayudan a la gente a entender cómo automatizar", dijo Baldizzi. Pero como él y cualquiera que haya intentado hacerlo explicarán, hay mucho más que hardware y software. "No se puede simplemente abofetear a un robot amarillo frente a una máquina y decir que es bueno", bromeó. "Hay muchas cosas que deben cambiar en un entorno de fabricación típico y hay muchas cosas que se deben tener en cuenta al iniciar un proyecto de automatización, cualquiera que sea su forma".

En la parte superior de esta lista se encuentran procesos estables y predecibles, seguidos de consideraciones más mundanas pero que a menudo se pasan por alto: sujeción de piezas hidráulica o neumática, control de virutas y refrigerante, gestión de la vida útil de las herramientas, sistemas de sondeo en línea y operaciones posteriores de desbarbado y lavado de piezas. Sin soluciones sólidas en cada una de estas áreas, la automatización no producirá los resultados deseados.

De alguna manera, los humanos serán más relevantes que nunca a medida que aumente el uso de la automatización, aunque en menor número. También lo hará el software, incluidas las herramientas de programación y el MMS antes mencionado. En estos y en muchos otros ejemplos, los trabajadores humanos no sólo deben aprender nuevas tecnologías, sino también desarrollar una nueva mentalidad: ¿Cómo puedo conseguir que un robot u otro sistema automatizado se haga cargo de esta tarea para que yo pueda hacer algo más importante?

Courtney Ortner, directora de marketing de Absolute Machine Tools Inc., Lorain, Ohio, está de acuerdo. Su empresa ofrece una gama de sistemas de automatización, desde los cobots “verdaderamente enseñables” de Productive Robotics hasta las células de cuidado de máquinas LoadMate Plus de Mitsubishi Electric. Absolute también ha creado el equipo de automatización A+, un grupo de ingenieros de aplicaciones y especialistas en integración centrados en este negocio de rápido crecimiento.

Sin embargo, a pesar de las numerosas ofertas de automatización y el soporte que las respalda, Ortner todavía considera que demasiados talleres se muestran reacios a subirse al tren robótico. “Sobre todo las empresas más pequeñas se muestran entusiasmadas hasta que ven el precio. Incluso cuando les muestra el retorno de la inversión, simplemente no se sienten cómodos gastando lo que perciben como un gran fajo de dinero en efectivo en un equipo con el que A) su gente no está familiarizada y B) proporcionará resultados inciertos”.

Es una verdadera lástima, se lamentó. Quienes han dado el salto disfrutan de beneficios de productividad inmediatos. Y una vez superada la inquietud inicial, los empleados empiezan a idear formas de darles a los robots el trabajo del burro, para que puedan hacer algo más interesante. Es más, los talleres que dominan la automatización abren la puerta al gran premio de la fabricación: la operación sin luces, que promete duplicar o incluso triplicar la producción sin máquinas herramientas adicionales, espacio o empleados calificados que nadie puede encontrar de todos modos.

Aún así, Ortner comprende la desgana, por lo que ofrece este sencillo consejo a cualquiera que esté indeciso sobre la automatización: comience poco a poco. "Da el primer paso e invierte en un cobot", dijo. “Son económicos, se implementan en menos de un día y se pueden utilizar para múltiples tareas en el taller. ... Ahora tenemos bastantes clientes que han asumido un turno de operación desatendida sin mucho esfuerzo”, dijo Ortner.

“También puedo decirles que nadie ha vuelto a pedirnos un reembolso, y la mayoría regresa por un segundo o tercer cobot, o comienza a buscar otras formas de automatizar. Este es un caso en el que todos los que dan ese acto de fe son una historia de éxito”.

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