Beneficios de la alimentación de máquinas con robots colaborativos
Descubra cómo los cobots optimizan la alimentación de máquinas, aumentan la productividad, reducen costos y hacen la manufactura más flexible.
La alimentación de máquinas, es decir, la carga y descarga de equipos de fabricación, es una de las principales aplicaciones de los robots industriales. Desde 1961, cuando el primer robot industrial de Unimation fue instalado en una planta de fundición a presión de GM, esta aplicación se mantiene vigente y estratégica.
El concepto es simple: retirar una pieza terminada de la máquina, insertar una pieza en bruto y repetir el ciclo. Aunque la lógica sigue siendo la misma, el alcance y los beneficios han evolucionado significativamente con el tiempo.
Máquinas que pueden automatizarse
La lista de equipos que pueden automatizarse con robots es extensa. Entre ellos se encuentran:
- Máquinas herramienta CNC
- Máquinas de moldeo por inyección
- Equipos de fundición a presión
- Sistemas de ensamblaje
- Máquinas de manufactura aditiva
En algunas aplicaciones, solo se automatiza la retirada de la pieza terminada. En otras, la carga de piezas en bruto o componentes también forma parte del proceso.
El impacto de la crisis de mano de obra
La escasez de profesionales en la manufactura continúa siendo uno de los principales impulsores de la automatización de la alimentación de máquinas en todo el mundo. En abril de 2023, el Bureau of Labor Statistics registró 694.000 vacantes abiertas únicamente en el sector manufacturero de Estados Unidos. Aunque representa una disminución frente al pico de 1.000.000 de vacantes en enero de 2021, la cifra sigue estando por encima de los niveles previos a la pandemia y no muestra una mejora significativa.
La alimentación de máquinas se considera un trabajo del tipo DDD, Dull, Dirty and Dangerous, es decir, Monótono, Sucio y Peligroso. Son funciones difíciles de cubrir y con alta rotación.
El enfoque tradicional
Sin una solución inmediata a la escasez de mano de obra, empresas de todos los tamaños necesitan aumentar la productividad y la producción con sus equipos actuales. En este contexto, la automatización robótica cobra relevancia.
Aunque la alimentación de máquinas con robots tradicionales se utiliza desde hace décadas, este enfoque presenta limitaciones que lo hacen inviable para muchas operaciones.
Espacio físico
Las protecciones de seguridad exigidas por la automatización tradicional consumen grandes áreas de la planta de producción. En muchos casos, es necesario reubicar máquinas, redes eléctricas de alta tensión y otros servicios.
Complejidad
Los robots tradicionales son complejos de programar, operar y mantener. Las pequeñas empresas generalmente no cuentan con profesionales especializados para este tipo de automatización, mientras que las grandes deben afrontar costos elevados.
Plazos de implementación
Los proyectos de automatización tradicional suelen tardar entre 3 y 5 meses en entrar en operación. Para empresas que enfrentan desafíos diarios de mano de obra, este plazo resulta demasiado largo.
Flexibilidad limitada
Los robots tradicionales son difíciles de mover y de reprogramar para nuevas piezas. Esto reduce la flexibilidad operativa y limita la eficiencia global.
Costo total
Considerando todos estos factores, la alimentación de máquinas con robots tradicionales se convierte en una inversión elevada y, en muchos casos, difícil de justificar.
Uso de cobots para la alimentación de máquinas
La alimentación de máquinas con robots colaborativos, o cobots, surge como una evolución de este escenario. Universal Robots lanzó el primer cobot en 2008 y ya ha entregado más de 100.000 unidades en todo el mundo. La alimentación de máquinas fue la primera aplicación de los cobots de UR y continúa siendo el principal segmento.
A continuación, se presentan las principales ventajas de implementar un cobot en aplicaciones de alimentación de máquinas:
Espacio optimizado
Con una evaluación de riesgos adecuada, los cobots pueden operar a lo largo de líneas manuales sin necesidad de cercas, enclavamientos o barreras físicas. En la mayoría de los casos, no es necesario reubicar máquinas ni infraestructura.
Facilidad de programación
Las soluciones basadas en cobots UR pueden ser programadas y operadas por ingenieros de manufactura, técnicos y operarios de línea. No es necesario depender exclusivamente de ingenieros especializados en robótica.
Implementación rápida
Los largos plazos quedaron en el pasado. Es común que las soluciones con cobots estén operando en 3 o 4 semanas después del pedido.
Máxima flexibilidad
Las nuevas piezas pueden programarse en minutos. Esto es especialmente importante en entornos de alta variedad y bajo volumen de producción.
Costo reducido y ROI acelerado
El costo total normalmente varía entre un tercio y la mitad del valor de la automatización tradicional. Con una implementación rápida, el retorno sobre la inversión se logra en tiempo récord.
Mayor productividad
El aumento de la productividad con cobots se da de diversas formas, pero siempre con foco en potenciar al equipo calificado existente.
La configuración más común es un cobot por cada máquina. Dependiendo del tiempo de ciclo y del layout, un solo cobot puede atender dos o incluso tres máquinas, con un único operario responsable del abastecimiento.
Lea también: Guía completa para la implementación de cobots UR
Máquinas detenidas e impacto financiero
En muchas empresas, la falta de operarios ha dejado máquinas inactivas. Esto reduce los ingresos, mientras el equipo continúa depreciándose, ocupando espacio y, en algunos casos, generando gastos financieros. Además, los retrasos en las entregas afectan la relación con los clientes.
Beneficios incluso sin escasez de mano de obra
Incluso en empresas que no enfrentan falta de profesionales, la automatización con cobots aumenta la productividad. En la operación manual, la producción se detiene durante los descansos, el almuerzo y al final del turno.
Mantener la operación durante dos descansos de 15 minutos y un almuerzo de 30 minutos puede incrementar la producción en un 12,5% en un turno de 8 horas. Además, recursos como alimentadores flexibles, monitoreo de procesos y compensación de desgaste de herramientas permiten extender la producción después del horario habitual, muchas veces con un segundo turno sin supervisión.
"Desde que esta solución fue implementada en los procesos de mecanizado, nuestra empresa ha añadido más de 1.200 a 1.600 horas de producción por cada máquina automatizada anualmente"
Uzi Rave, COO de EMI
Consistencia
En operaciones manuales, el tiempo de ciclo depende directamente del ritmo del operario. Mantener el menor tiempo posible a lo largo de un turno completo es extremadamente desafiante.
Con cobots, el tiempo de ciclo pasa a estar controlado por el sistema automatizado, garantizando una producción máxima y constante.
Además, la carga manual puede generar desalineaciones y posicionamientos incorrectos, lo que produce desperdicio. La automatización con cobots es precisa y repetible ciclo tras ciclo. El sensor de fuerza integrado de los cobots UR contribuye a garantizar una alineación y un ajuste correctos.
Utilización del robot y de la máquina
En la automatización tradicional, como la instalación suele ser permanente, es necesario contar con un volumen suficiente de piezas para justificar la inversión.
Con cobots, es posible mover el equipo de una máquina a otra según el plan de producción diario o semanal. En muchos casos, los cobots se instalan en carros móviles, manteniendo una alta tasa de utilización y acelerando el retorno sobre la inversión.
Lea también*: *Retorno de inversión en robótica colaborativa: vea cómo calcular
Más sobre mano de obra
El desafío de la mano de obra no se limita a la contratación, sino también a la retención y satisfacción de los colaboradores actuales.
Trabajar todo el día de pie, cargando y descargando piezas mientras se intenta mantener ciclos cortos y cero desperdicio, resulta agotador. Automatizar tareas Monótonas, Sucias y Peligrosas aumenta la seguridad, reduce reclamaciones por accidentes y eleva la satisfacción laboral.
Cuando los candidatos perciben que trabajarán con robots y no como robots, el proceso de contratación se vuelve más sencillo.
"Si no hubiéramos construido toda la empresa en torno al concepto de automatización, nuestros 65 colaboradores no tendrían esos empleos. Y los productos que fabricamos, si hubiéramos logrado estructurar una empresa en torno a ellos, solo serían accesibles para una parte muy pequeña de las personas."
Wiley Davis, CEO y cofundador, Go Fast Campers
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