Resumen La producción y desarrollo de las industrias ha propiciado el surgimiento de tecnología capaz de generar mejores productos evitando pérdidas y reduciendo el uso de energía.






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títuloResumen La producción y desarrollo de las industrias ha propiciado el surgimiento de tecnología capaz de generar mejores productos evitando pérdidas y reduciendo el uso de energía.
fecha de publicación28.06.2016
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Francisco José Rizo Ventura A01372980 H2001 Grupo 1

Expresión Verbal en el Ámbito Profesional 25 de abril de 2014

Robots: La optimización del mundo

Palabras Clave: Internet Industrial, actuador lineal, reACTION, retroalimentación, Fábrica Inteligente

Resumen

La producción y desarrollo de las industrias ha propiciado el surgimiento de tecnología capaz de generar mejores productos evitando pérdidas y reduciendo el uso de energía. El procedimiento actual para mejorar el rendimiento de un robot consiste en la selección de componentes óptimos para realizar la función deseada y agregar movilidad a la unidad. Investigaciones recientes demuestran que la intercomunicación dentro de una planta aumenta el rendimiento general, reduce errores y advierte sobre el estado de la maquinaria para realizar un mantenimiento adecuado y a tiempo. La conjunción de elementos de una planta vislumbra una optimización industrial única.

A partir de la segunda mitad del siglo XVIII el concepto de producción cambió con la llegada de maquinaria capaz sustituir las tareas manuales sencillas, esta maquinaria combinada con el método de producción en serie permitió aumentar la cantidad de mercancía disponible para el público y satisfacer las necesidades de transporte del mismo. Posteriormente surgió el Internet, capaz de habilitar la comunicación entre computadoras de todo el mundo para la obtención de información, que impactó en el pensamiento de la industria llevándolo al nivel global. Como estrategia para la competencia global diversos métodos de producción aparecieron, uno de ellos es la utilización de robots, máquinas capaces de realizar una función específica sin necesidad de la intervención humana en su manejo, algunas de ellas con capacidad de procesamiento de información externa, utilizados para realizar tareas elaboradas, incapaces de ser realizadas por máquinas convencionales. El objetivo es revelar las metodologías que se están investigando con la finalidad de optimizar los recursos y así determinar los métodos adoptados por industrias globales y su impacto, para poder adaptar mi carrera a las proyecciones futuras y continuar con el desarrollo

Los robots en la industria participan activamente en el proceso de manufactura puesto que se aprovecha la capacidad de procesamiento para poder llevar a cabo tareas repetitivas de un grado de complejidad elevado. Se utiliza la capacidad de retroalimentación y procesamiento de información del mundo externo del robot para poder calibrarse a sí mismo y mantener un error mínimo de dispersión similar, es decir, mantener un rango de error similar, con semejantes variaciones respecto a los ejes “X”, “Y” y “Z”. Entre las funciones que realizan comúnmente se encuentran: soldadura, pintura y revisión de calidad; tareas que usualmente son peligrosas o necesitan una precisión específica para cumplir con las normas de calidad del producto.


Accuracy VS Repeatability www.google.com
http://www.atechauthority.com/images/accuracy_repeatable_full.png

Tanto la repetición como la precisión de un robot dependen del tipo de sensores y actuadores utilizados. En general se consideran factores de selección como rendimiento, economía, facilidad de aplicación y la aplicabilidad. Los actuadores en robótica tienen características únicas que permitían que su selección fuera sencilla, sin embargo los actuadores lineales, motores lineares que usan electromagnetismo para convertir la energía eléctrica en un movimiento corto y preciso, han sustituido a la mayoría dentro de los robots, principalmente a los neumáticos, debido a su confiabilidad y velocidad; al basarse puramente en fenómenos electromagnéticos el desgaste de las piezas es menor a todos los demás actuadores y tanto la velocidad como el torque es manipulable con el uso de controladores y alimentación de energía, éste último posee en los actuadores lineales un 90% mínimo de eficacia, que puede reducir los costos hasta en más de un 2000% en comparación con los sistemas neumáticos.

En lo que corresponde a utilización de sensores Niku recomienda considerar el costo, tamaño, peso, tipo de salida, conectividad con controladores y microprocesadores, resolución, sensibilidad, relación entre la entrada y la salida, el rango tiempo de respuesta, frecuencia de respuesta, confiabilidad, precisión y repetitividad, concluyendo así que para elegir los sensores adecuados deben de considerarse tanto las especificaciones del modelo como la función que tendría en el robot.

A pesar de que los robots otorgan ventajas en la producción su utilización no va más allá de conectores entre maquinaria puesto que su movilidad es restringida, es decir, las piezas con las que trabajará el robot tienen que ser trasladadas y entregadas directamente al robot y éste al terminar el proceso predeterminado que debe realizar entrega el producto a otro robot o máquina. El lapso de tiempo de entrega del material a un robot es un tiempo consumido sin utilidad para la industria, además que requiere maquinaria de transporte que no usualmente no está ligada a los robots y las diferencia de programación así como las diferencias mecánicas ponen en riesgo materiales y componentes sensibles. KUKA, empresa alemana de robótica con más de 50 años de experiencia que se especializa en la investigación y desarrollo de robots, desarrolló una estrategia para combatir tal problemática, el programa “MOIROS”: en vez de que las piezas necesiten trasladarse al robot, el robot puede ir hacia ellas, tomarlas y continuar la producción bajo el control de una misma programación, esto no sólo evita daños en los materiales sino que reduce el consumo general de energía, puesto que el robot efectúa tareas simultáneas (manipulación-transporte). El trabajo fue reconocido con el premio 2013 Robotics Awards por la innovación de automatización asistida por robots en el tema de Robótica Móvil Industrial.

Ahora bien hemos abordado métodos actuales que permiten ahorrar energía y materiales para manufactura, elegir bien los componentes y moverse, sin embargo son solo sistemas aislados dentro de una planta de producción, pero ¿qué nuevos métodos surgirán en estos últimos años? Hoy en día diversas investigaciones se realizan para poder enlazar todos los sistemas de producción y alcanzar la completa automatización de una planta, dos investigaciones que resaltan a nivel mundial son: el Internet Industrial, desarrollado por la compañía General Electric (GE) y Fábrica Inteligente por parte del Centro Alemán de Investigaciones sobre Inteligencia Artificial de Kaiserslauten. Ambas concepciones proponen una comunicación entre los elementos de la planta, sin embargo difieren en el tipo de comunicación. El Internet Industrial busca la creación de una red entre toda la maquinaria de la planta de producción, la Fábrica Inteligente busca más que nada la comunicación producto como lo expresa el Dr. Loskyll “El producto lleva la información consigo y le dice a la máquina cómo debe ser producido”.

En el primer caso GE, se busca una forma centralizada de manejo de información con una capacidad de procesamiento conjunta con todos los elementos para auto-administrarse. Un sistema puede “leer” el mundo externo así como el propio, si cada elemento es capaz de llevar a cabo una retroalimentación y corrección con sus mismas lecturas la productividad aumenta aunque no esté integrado a la red. Si una central posee toda la información de todos los procesos, tiempos y precisión también puede determinar el estado de los equipos, programar mantenimientos cuando sea necesario e incluso reducir la producción para evitar pérdidas de equipo, material o ineficiencia energética.


Industrial Internet and Optimization GE
La idea esencial es crear una central con toda la información y que aproveche todos los sistemas para aumentar la velocidad de procesar la información para dar una respuesta, así la retroalimentación de un elemento del sistema aumenta. Un ejemplo claro sería: si un robot detecta una falla de 0.5mm la corrige, pero si el siguiente detecta una desviación de 0.59mm la unidad de procesamiento actualiza la información y añade la retroalimentación del elemento. Además se implementa un nuevo método, pues el sistema “piensa”, es capaz de tomar decisiones lógicas basadas en el conocimiento total de la red con el fin de optimizar el proceso o corregir los errores; si el producto resulta con una falla de embotellamiento o contenido inexacto el sistema “decide” modificar los elementos que generaron el error.



Por otro lado la Fábrica Inteligente está orientada a la fabricación personalizada Zulhke lo explica como la búsqueda de flexibilidad total en el menor tiempo posible. El prototipo de la Fábrica Inteligente es una cadena de envase de jabón, lo que la diferencia de las demás es un chip que posee el envase que tiene la “memoria del producto”, donde viene especificado la variante a componer entre los elementos existentes, pues el gusto del público es diferente. Gucher nos explica un poco mas a fondo que las nuevas soluciones de automatización no solo van a ser exactas sino flexibles sin comprometer la calidad del producto final. En este método Zulhke enfatiza “Lo esencial es más flexibilidad y el ser humano es el elemento más flexible de todo el sistema”, por lo que limita la capacidad de procesamiento de la unidad involucrando al ser humano en la toma de decisiones.

Los estudios realizados por GE y el Centro de Alemán de Investigación sobre la Inteligencia Artificial difieren en todo aspecto del método de producción de la empresa Sidel, especialista en botellas de PET, llenado y etiquetado principalmente, con el fin de agilizar sus procesos dividió en partes los sistemas para que un error generado en alguno no afecte la producción total, la tecnología está actualmente en uso y parece ser más eficiente que la anterior pero no se ha hallado alguna otra aplicación práctica en la industria.

Un último avance que se ha hecho en materia de robótica es la tecnología reACTION de B&R, la máxima relación entre software y hardware, se procesa la información y se envía directamente sin necesidad de un almacenamiento, el hardware actúa inmediato del procesamiento sin utilización de memoria. Siendo directo el proceso de señal-acción, se reduce la reacción del sistema hasta una micra de segundo, además la falta de almacenamiento reduce la necesidad energética.

Conclusión

Los robots en la actualidad tienen un peso importante en la industria, sin embargo no se han ocupado al máximo de su capacidad, para ello es necesario desarrollar por completo 4 aspectos: optimización con el correcto uso de sensores y actuadores, movilidad, comunicación y reacción. Para poder optimizar los procesos es crucial reducir los errores, que generan desperdicio de recursos naturales, reducir la cantidad de energía consumida y aumentar la eficiencia, para ello es necesario mantenerse en un estado activo, dispuesto a la adaptación como dice Zulhke “Debemos reflejar mejor un mundo que se transforma cada vez más rápidamente”. Se tiene que incursionar paso a paso, iniciando desde la selección del material, la precisión del material para poder avanzar a una etapa de organización compleja que involucra la completa comunicación del sistema. El papel que jugarán los robots en el futuro será elemental para el desarrollo mundial, la optimización es la clave para alcanzar un futuro sustentable de constante crecimiento.

Fuentes

Fuentes Bibliográficas:

Niku, S. (2011) Introduction to Robotics Analysis, Control, Applications Estados Unidos Joh Wiley and Sons Inc.

Piedrafita R. (2004) Ingeniería de Automatización Industrial España Editorial Alfaomega

Fuentes Electrónicas:

KUKA (2013) KUKA Robotics Expert Lecture on “MOIROS” Concept Study Recuperado el 24 de abril de 2014 de:

http://www.kuka-robotics.com/en/pressevents/news/NN_140217_Expert_lecture.htm

Evans, P., Annunziata, M. (2012, Noviembre 26) GE Industrial Internet: Pushing the Boundaries of Minds and Machines Recuperado el 23 de abril de 2014 de http://www.ge.com/docs/chapters/Industrial_Internet.pdf

Sibum, H. (2014, Enero 13) Deutschland.de Smart Factory Recuperado el 3 de marzo de 2014 de: https://www.deutschland.de/es/topic/economia/innovacion-tecnica/smart-factory

Fuentes hemerográficas:

B&R (2013) B&R Automation Ultrafast Automation reACTION TECHNOLOGY España B&R

B&R (2013) B&R Automation Boosting the Sustainability of linear movements España B&R

B&R (2013) B&R Automation A Great Leap Forwardin Bottling Line Performance España B&R


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