La fábrica automatizada en tiempos de crisis

Si tiene la edad suficiente para leer esto, recordará este momento en su vida para siempre. También quedará escrito en la historia para aquellos que son demasiado jóvenes para recordar y los que le siguen. Ninguno de nosotros podía imaginarse este mundo, donde la vida se detuvo repentinamente. Todos sacudimos la cabeza con incredulidad al pensar que hace solo unos  meses nuestra economía estaba en alza, en algunos de los mejores momentos de la historia, y veíamos cómo nuestro futuro se expandía ante nuestros ojos.

Entonces, un día, todo se detuvo. Nuestros gobiernos emitieron órdenes de quedarse en casa, esencialmente cerrando nuestro mundo. La COVID-19 se había convertido en una pandemia global que cambió todo para nosotros.

En tiempos de incertidumbre y crisis nuestras necesidades humanas primordiales se afianzan. Cuando ocurren desastres, buscamos nuestras necesidades básicas: refugio, comida, agua y seguridad. Estos son los elementos esenciales y nuestras más altas prioridades para la supervivencia.

Uno podría preguntarse: "¿Cuál es la correlación entre la catástrofe global y las fábricas automatizadas?" El punto en común es que también somos parte de la primera línea. Nuestra capacidad para fabricar bienes ayuda a proporcionar los elementos esenciales que hacen que nuestras vidas y el mundo sigan avanzando.

La guerra, los desastres ambientales y el brote de enfermedades son algunos ejemplos de crisis que tienen la capacidad de cambiar el panorama de nuestra economía mundial. Con artículos como suministros médicos y alimentos (incluidos los envases) en los primeros lugares de nuestra lista de artículos esenciales durante una crisis, ¿cómo ayuda la automatización a mantener el flujo de esas cadenas de suministro?

¿Qué sucede cuando las personas no pueden ir a trabajar o se les permite ir a trabajar? Aunque otros aspectos de nuestro mundo pueden estar cerrándose, es primordial que nos aseguremos de que nuestras líneas de fabricación no lo hagan. Como mínimo nuestro objetivo debería ser reducir el impacto de posibles interrupciones. ¿Cómo mantenemos nuestras fábricas funcionando con una intervención humana limitada?, ¿es posible?

¿Existe una solución?

Sí, en muchos casos podemos seguir operando nuestras fábricas y limitar la dependencia de la interacción humana. Ahora, entiendo que este es un tema delicado para algunos. La discusión sobre la fabricación automatizada puede evocar imágenes de puestos de trabajo perdidos. Aunque eso puede ser cierto en cierto sentido, la automatización también ha sido responsable de crear muchos puestos de trabajo. La automatización también ha sido fundamental para alejar a las personas de los procesos de fabricación peligrosos.

Los robots y la automatización permiten, a quienes se encuentran en países con costos más altos la capacidad, competir mejor con los de países con costos más bajos. En última instancia, esto ayuda a conservar los trabajos de fabricación. Si la empresa A sin automatización no puede competir con la empresa B que está automatizada, o la empresa C que tiene una tasa de mano de obra baja, la empresa A corre el riesgo de no poder permanecer en el negocio. ¿Qué significa eso para todos esos empleados?

Durante años, los proveedores de automatización han promovido los beneficios que pueden aportar al proceso de fabricación. El aumento de la producción, la consistencia del ciclo y una mejor calidad de las piezas son solo algunas de las formas en que la automatización puede ayudar a los fabricantes a competir y prosperar. La reducción de la mano de obra directa en las líneas de fabricación es otro beneficio potencial.

La fábrica de luces apagadas

¿Cuál es la realidad de todo esto y cómo funciona? Veamos el concepto de una fábrica "apagada" (lights-out factory). La idea de la fabricación sin luces es una fábrica que puede dejarse desatendida durante un período de tiempo, sin afectar la producción. Esa cantidad de tiempo es la variable que necesitamos comprender mejor. ¿Se puede dejar desatendida una operación durante un turno? ¿Se puede dejar desatendido durante la noche o durante el fin de semana? ¿Puede durar más tiempo sin la intervención del operador?

Para averiguarlo, necesitamos mirar varios elementos diferentes. Primero, necesitamos evaluar todo el proceso de fabricación. Debemos considerar cómo fluyen las materias primas y las materias primas a través de la celda. Dado que trabajo principalmente con automatización en la industria del moldeo por inyección de plásticos, lo usaremos para nuestros ejemplos. Sin embargo, muchos de los mismos principios y conceptos se aplicarán a otros tipos de industrias manufactureras.

Automatización de una línea de moldeo por inyección

La principal materia prima en la que pensamos en un proceso de moldeo por inyección es el plástico. Normalmente se suministra en forma de gránulos. ¿Cómo mantenemos ese suministro y por cuánto tiempo? El material proviene del proveedor en bolsas, Gaylords, camiones y vagones. Muchas veces, para operaciones más grandes, el material se carga en silos, lo que les permite funcionar durante largos períodos de tiempo antes de tener que reponer el suministro. El tiempo que se puede alimentar el material sin reabastecimiento depende del tiempo de ciclo de la máquina y del tamaño del disparo. Cada operación deberá considerar las mejores formas de almacenar el material a granel.

A granel, el material se puede alimentar automáticamente a la máquina de moldeo por inyección (IMM) con el uso de cargadores de vacío u otras formas de equipo de manipulación de materiales. Muchos moldeadores ya están implementando este paso en su proceso. Por supuesto, existen otras consideraciones relacionadas con el material plástico, como el secado y la mezcla, pero estos pasos también se pueden automatizar con relativa facilidad.

Ahora veamos el proceso de moldeo y la extracción de las piezas de la máquina. La propia máquina de moldeo por inyección automatiza el proceso desde la alimentación de los plásticos en bruto hasta las piezas acabadas. Una vez moldeadas las piezas, ¿cuáles son los siguientes pasos del proceso?

Durante muchos años, los moldeadores han estado incorporando robots de manipulación de piezas en sus celdas. Permiten la extracción automática de las piezas del IMM. Luego, las piezas se mueven hacia abajo para los siguientes pasos del proceso. Para muchos, se trata simplemente de colocar las piezas en un transportador y dejar que un operador las inspeccione y proporcione el empaque final. En mi opinión, aquí es donde definimos los pasos más críticos para determinar qué tan factible será avanzar hacia una fábrica sin luces.

Ejemplo básico

Tomemos el escenario básico de un molde dedicado, que produce piezas que se empaquetan a granel en cajas, se paletizan y se envían. Primero, debemos considerar cualquier medida de control de calidad para el proceso de moldeo. Muchas máquinas de moldeo son capaces de monitorear el proceso y enviar alertas si algún parámetro cae fuera de las ventanas de calidad definidas.

Si se detectan variaciones en el proceso, el IMM enviará una señal de producto defectuoso al robot de manipulación de piezas. A continuación, el robot puede separar las piezas rechazadas del buen flujo de trabajo del producto. También podemos incorporar sistemas de visión, para buscar una variedad de defectos en las piezas moldeadas terminadas.

En este punto, nuevamente necesitamos evaluar cómo se introducen otros materiales en el sistema. En este caso, debemos considerar las cajas. ¿Será necesario montar las cajas? ¿Será necesario aplicar etiquetas que constituirían otro material? En todos estos escenarios, se puede utilizar la automatización.

Podemos utilizar montadores de cajas y sistemas de transporte automáticos. Las etiquetas también se pueden aplicar automáticamente. Todas estas son operaciones relativamente comunes en nuestra industria, para las que vemos que se utiliza la automatización.

Una vez que se completa la fase de empaque de la caja, necesitamos colocar esas cajas en paletas. Entonces, ¿será necesario engarzar o envolver el palet? ¿El palet completo necesitará algún tipo de etiqueta u otro código? ¿Cuántos palets vacíos y llenos podemos gestionar razonablemente? Nuevamente, estas son todas las cosas que pueden suceder con la automatización. La gran pregunta es qué tan factible es todo esto.

Creo que la mayoría de los procesos en una fábrica se pueden automatizar, pero ¿a qué costo y tiempo implementar? Estas son siempre las grandes preguntas cuando se trata de automatización ... ¡presupuesto y tiempo! Además, hemos estado usando el ejemplo básico de un molde dedicado. Muchos moldeadores personalizados, así como talleres exclusivos, ejecutan una variedad de moldes en cualquier máquina. ¿Cómo manejamos esto? Existen sistemas automáticos de cambio de molde, pero estos se suman a las crecientes listas de costos y complejidades a considerar. Al observar cada paso del proceso, podemos ver que pueden surgir muchas más preguntas. Es importante dar un paso atrás y mirar la imagen, pero también profundizar en los detalles de cada paso de la secuencia.

Industria 4.0

A estas alturas, muchos han escuchado el término Industria 4.0, pero ¿qué significa eso en términos de fabricación sin luces? La industria 4.0 y la Internet de las cosas (IoT) han impulsado los dominios de cómo nuestras máquinas se comunican y trabajan juntas. Las máquinas y las computadoras se pueden integrar sin problemas para ayudar a proporcionar datos, como nunca antes se habían visto. Las propias máquinas pueden buscar anomalías en la configuración del hardware y del proceso y realizar ajustes automáticos para paliar cualquier desviación en las piezas terminadas.

Las máquinas y las celdas de trabajo pueden realizar un autoanálisis para determinar si se requerirá mantenimiento y cuándo. A medida que el equipo infiere problemas potenciales en el horizonte, ellas (las máquinas) pueden preordenar los componentes y el hardware necesarios. Con todos estos datos compilados, la demanda de material y el reabastecimiento pueden ocurrir automáticamente. Esta información incluso se puede enviar directamente a los proveedores de materias primas para programar automáticamente los envíos y reponer el stock.

Mucho de lo que antes teníamos que hacer en persona, ahora se puede lograr de forma remota. Desde nuestros hogares (o donde sea que estemos), podemos monitorear nuestras celdas de trabajo y ajustar los parámetros de procesamiento según sea necesario. Los fabricantes de equipos pueden conectarse de forma remota al equipo para diagnóstico y asistencia para la resolución de problemas, en cualquier momento del día o de la noche. Todas estas son realidades en nuestro mundo de fabricación actual.

En conclusión

Ahora estoy seguro de que hay muchos leyendo esto que dicen que esto suena bien, pero mi empresa no está en condiciones de implementar toda la automatización necesaria para lograrlo. Quizás para muchos, la fabricación sin luces no debería ser el objetivo final. Quizás deberíamos esforzarnos por encontrar un punto medio feliz. Creo que debemos hacer lo que podamos, dentro de los medios de nuestras organizaciones para minimizar el impacto de una fuerza laboral potencialmente reducida. Si podemos extender el tiempo que nuestras líneas de fabricación pueden producir en tiempos de crisis, esto ayuda no solo a nuestras empresas, sino también a nuestra economía y bienestar en general.

Aunque esto no es algo que suceda de la noche a la mañana, es algo que debemos contemplar. Necesitamos mirar nuestros objetivos a corto y largo plazo y los pasos necesarios para alcanzarlos. Necesitamos considerar cómo los cierres en nuestra vida diaria podrían afectar nuestro mundo y cómo podemos planear seguir operando a través de ellos. Habiendo trabajado en fabricación automatizada por más de 25 años, estoy muy orgulloso y emocionado de todos los increíbles desarrollos que están sucediendo a nuestro alrededor. Hay tantas personas y empresas increíbles en todo el mundo que continúan contribuyendo al avance de la fabricación.

Al final, se requerirá la intervención humana en algún momento. Y como humano, estoy agradecido por eso. No queremos eliminar la necesidad de personas en la fabricación. Es la forma en que utilizamos la automatización que podemos minimizar el impacto cuando ocurren diferentes crisis. Si podemos mantener las plantas funcionando durante más tiempo, de manera más eficiente y cuando sea necesario, con menos interacción humana, podremos capear mejor las tormentas de incertidumbre en el mundo.