Aprovechamiento de la visión artificial para lograr eficiencia, velocidad y flexibilidad en las operaciones de carga y descarga

La Industria 4.0 ha dado una relevancia todavía mayor a la calidad y la flexibilidad en todas las áreas de la fabricación global. El incumplimiento de los estándares previamente acordados es inaceptable, sobre todo en aplicaciones de fabricación de precisión en las que incluso las desviaciones más pequeñas respecto a las tolerancias prescritas pueden hacer que las piezas sean inservibles. Esto provoca retrasos costosos en la preparación de los pedidos a los clientes, con consecuencias sobre la reputación y de tipo comercial.

Todos los fabricantes actuales, y en todo el mundo, han de ser capaces de responder casi al instante a los cambios en las prioridades de la producción y cumplir al mismo tiempo unas condiciones cada más exigentes por lo que se refiere a la calidad y el plazo de entrega si quieren seguir siendo competitivos. La visión artificial – es decir, reconocimiento avanzado de imágenes y la toma de decisiones basada en los datos adquiridos – forma parte de ello y, según Bloomberg, el valor del mercado de las tecnologías de visión artificial superará los 18.000 millones de dólares en 2025.

Este aspecto ha ganado importancia debido a la pandemia de covid-19 pero es algo que iba a ocurrir de todos modos. La Industria 4.0 lleva ya algún tiempo entre nosotros y dentro de unos años se verá superada por la Industria 5.0. La quinta revolución industrial se caracterizará por el trabajo en armonía de personas y máquinas, con trabajadores muy cualificados que asumirán tareas personalizadas de valor añadido para los clientes.

A medida que se generaliza el uso de la visión artificial, acompañado por al aprendizaje automático profundo, las capacidades de los robots en la carga y descarga de máquinas, así como en otras tareas en la Industria 4.0 (y 5.0) solo pueden verse potenciadas

El paso de la Industria 4.0 a la Industria 5.0 refleja otra tendencia importante, esta vez en el mercado laboral. Con independencia de la pandemia de covid-19, en algunos países existe una grave falta de mano de obra. Sea cual sea el grado de sofisticación de una planta de producción, no puede funcionar sin la supervisión y la interacción con las personas. Sin embargo, en EE.UU. por ejemplo, las cifras oficiales indican que casi tres cuartas partes de los operarios de maquinaria tienen más de 45 años, mientras que solo un 2% de ellos tienen menos de 35. Algo parecido ocurre en otros mercados industriales de importancia.

Esto supone una brecha enorme y para los jóvenes que llegan al mercado laboral supone un trabajo más estimulante con oportunidades reales de ascenso. El trabajo aburrido y repetitivo como la carga y descarga de la máquina, que aún suele representar alrededor del 40 por ciento de todo el trabajo en las fábricas, no resulta atractivo para este grupo de edad, en especial si se tienen en cuenta también el riesgo de lesión por un esfuerzo repetitivo.

Algunos fabricantes han intentado superar este reto mediante alimentadores convencionales. Es indudable que pueden formar parte de algunas aplicaciones, pero muchos de estos sistemas son caros, ruidosos es imposibles de modernizar. Quizás lo más importantes que siguen necesitando una significativa interacción humana.

Los robots suponen siempre una mejor solución ya que los sistemas que integran visión artificial pueden responder y adaptarse a lo que sucede a su alrededor. No obstante, si bien algunos sectores y algunas empresas han aprovechado rápidamente las prestaciones de los robots y la visión artificial, en otros casos no ha sido así.

Resulta fácil ver por qué. La introducción de los robots en las áreas de producción, especialmente cuando el espacio disponible es escaso, puede resultar muy complicado. Aunque haya suficiente espacio, la reconfiguración para dejar sitio a un robot conlleva un coste, al igual que las necesarias vallas de seguridad. Además, estos ajustes exigen un considerable tiempo de inactividad que ejerce una presión añadida sobre unos planes de producción ya exigentes de por sí. Para las empresas que utilicen robots por primera vez puede ser difícil convencer a los accionistas de que inviertan en los propios robots y en otros elementos auxiliares y en su amortización futura.

Los robots suponen siempre una mejor solución ya que los sistemas que integran visión artificial pueden responder y adaptarse a lo que sucede a su alrededor

Incluso los robots de “pick and place”, si bien son capaces de realizar muchas tareas repetitivas de modo más que aceptable, suelen necesitar que las piezas se coloquen ante ellos de una determinada manera con el fin de que su funcionamiento sea efectivo. El resultado puede ser lo peor de ambos mundos: una costosa inversión en capital que no suprime una interacción humana de bajo nivel.

Los robots industriales de cualquier tipo solo son tan efectivos y seguros como los sistemas que guían y controlan su funcionamiento. En el caso de la visión artificial, el tiempo más largo de desarrollo del sistema, los problemas de compatibilidad al integrar componentes de hardware y los problemas relacionados con el mantenimiento y la inspección de los sistemas de visión artificial también han aumentado la resistencia a adoptar un mayor grado de automatización.

Algunas de estas dificultades se están viendo solucionadas gracias a los robots colaborativos, un segmento en el que los avances tecnológicos han permitido crear una serie de sistemas capaces de funcionar de forma segura junto s sus compañeros humanos en entornos en los que el espacio puede ser limitado.

Los avances que ha experimentado la tecnología de visión artificial han hecho que la visión artificial haya llegado también a la carga y descarga de máquinas.

La capacidad que tienen los sistemas de visión artificial de guiar a los robots para asegurar la orientación correcta y la presentación de las piezas suministradas a los equipos de producción se están aprovechando más, sobre todo en el creciente número de aplicaciones en las que el posicionamiento y la exactitud son tan importantes como el tiempo de ciclo.

Se trata de un área impulsada por empresas como Pickit 3D, que fundada en 2016 para resolver los retos que presenta la carga y descarga de máquinas.

“Muchas empresas ya están utilizando robots en sus plantas de producción pero exigen una mayor flexibilidad, especialmente cuando hay que fabricar menores cantidades de una mayor variedad de productos”, explica Tobias Claus, de Pickit 3D. “También quieren ‘formar’ al robot para que sea capaz de manejar nuevos componentes con su propio personal, sin recurrir a técnicos expertos”.

Pickit halló una oportunidad para un sistema de visión artificial tridimensional destinado a robots pick-and-place. Esta tecnología propietaria abarca cálculos complejos e iteraciones para detector y recoger piezas desde un contenedor y colocarlos sobre una máquina con la orientación requerida y lista para su procesamiento. La tecnología está preinstalada en un potente procesador industrial de Advantech, un líder global en sistemas inteligentes y plataformas embebidas para IoT (Internet de las Cosas), con el consiguiente ahorro en el tiempo de instalación y configuración.

Advantech fue escogida ya que la tecnología de Pickit necesitaba una CPU (Central Processing Unit) de mayor capacidad con suficientes hilos para manejar la información procedente de la cámara 3D de Pickit con el fin de procesar aún más datos ya que el sistema incorpora inteligencia artificial (IA). El hecho de que el procesador de Advantech, formado por una placa madre ACP-2010 y una placa de servidor ASMB-786G4, sea un producto comercial y disponible en todo el mundo, así como un soporte técnico rápido y reactivo, también fue un factor clave.

Todos los fabricantes actuales, y en todo el mundo, han de ser capaces de responder casi al instante a los cambios en las prioridades de la producción y cumplir al mismo tiempo unas condiciones cada vez más exigentes

El cambio a diferentes piezas o configuraciones se puede lograr con rapidez y solo exige cambiar el receptáculo y pulsar un botón sin necesidad de una gran cantidad de clasificadores, accesorios y alimentadores; los algoritmos de visión simplemente se pueden guardar en un PC.

El sistema se adapta bien a aplicaciones con componentes superpuestos que pueden diferir en tamaño y forma, si bien se le puede “enseñar” a detectar y manejar una gran variedad de objetos.

Entre los clientes de Pickit que disfrutan de una mayor productividad y de una menor necesidad de esfuerzo humano es Talen Tools, un fabricante de herramientas con sede en los Países Bajos. El director gerente de la empresa, Roelof Talen, quiere que sus empleados estén cómodos además de aumentar el rendimiento. Talen destaca: “Antes acabábamos 400 unidades al día con seis personas en un entorno de alta presión; tras automatizar con Pickit ahora podemos acabar fácilmente 1000 unidades con tan solo tres personas que sufren menos presión y en general están más satisfechas”.

A medida que se generaliza el uso de la visión artificial, acompañado por al aprendizaje automático profundo, las capacidades de los robots en la carga y descarga de máquinas, así como en otras tareas en la Industria 4.0 (y 5.0) solo pueden verse potenciadas.

Para muchas empresas que aún no han invertido en esta área, no obstante, es mucho más una cuestión de “cuándo” que de “si” lo harán para seguir siendo competitivas.

Marinho Wagemakers,
Account Manager de Advantech