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Robots colaborativos versus robots tradicionales en el proceso de envasado
Resumen: En este blog, se comparan los robots colaborativos y los robots industriales tradicionales en el proceso de envasado y se destacan las diferencias en cuanto a velocidad, seguridad, costo y rendimiento. Se explica por qué los robots industriales dominan las operaciones de alta velocidad y alto rendimiento, mientras que los cobots son más adecuados para tareas de baja velocidad asistidas por humanos. En el artículo también se describen los factores clave, como el tiempo de ciclo, el entorno y la integración, al seleccionar la solución robótica adecuada.
En 2025, el mercado global de automatización del proceso de envasado fue de más de 78 mil millones de USD. Se espera que supere los 158 mil millones de USD para 2034. En la actualidad, la división de automatización del proceso de envasado debe ser eficiente y precisa. Es por eso que los robots de envasado dominan la industria. Son rápidos, repetibles y manejan la complejidad con facilidad.
Muchas industrias confían en la automatización del proceso de envasado, incluida la industria de alimentos y bebidas. El envasado no solo debe ser preciso y rápido, sino que también se debe considerar la seguridad alimentaria. Las ciencias biológicas son otro sector que depende en gran medida de los robots.
Cuando se le asigna la tarea de elegir el equipo adecuado para las necesidades de envasado de su planta, ¿por dónde comienza? Uno de los debates más importantes es sobre las diferencias entre los robots industriales tradicionales y los robots colaborativos, o “cobots” para abreviar. Los cobots en el proceso de envasado ciertamente tienen sus beneficios, pero no siempre son más baratos, más rápidos o más eficientes que los robots industriales tradicionales.
La realidad del trabajo conjunto entre las personas y los cobots
El principal argumento de marketing de los cobots se centra en su simplicidad. Se supone que deben trabajar junto a operadores humanos sin requerir espacio en planta ni protección perimetral. La realidad es que esto sucede a veces, pero no es tan útil en las operaciones de envasado de alta velocidad.
Los cobots no siempre son más baratos, rápidos o eficientes. La forma en que operan depende de la física subyacente y de los marcos regulatorios de seguridad requeridos. Se supone que un cobot limita la energía cinética o la fuerza en caso de un impacto. Esto evita lesiones graves, por lo que los cobots son útiles.
Sin embargo, la industria del envasado a menudo se reduce a piezas por minuto, recuentos de ciclos o cargas útiles estrictas. La velocidad constante lo es todo. Si los cobots ajustan continuamente su energía cinética para evitar una colisión, sus alimentos, medicamentos u otros materiales sensibles al tiempo o a la temperatura terminan quedándose en un cuello de botella durante más tiempo del que desea, lo que provoca el desperdicio de producto.
Ahorrar dinero termina costando más
Otro concepto erróneo es que los cobots pueden hacerlo todo. No es necesaria la protección física. De acuerdo con las normas ISO 10218-2 e ISO/TS 15066, las evaluaciones de riesgos de seguridad son obligatorias para todas las instalaciones robóticas. El robot es parte de un sistema, no es todo el sistema. Si su cobot maneja elementos pesados de vidrio y objetos afilados, o funciona a velocidades más altas que un trabajador humano, es posible que ya no sea una aplicación colaborativa.
Elementos adicionales como cortinas de luz, barreras físicas y escáneres de seguridad son necesarios para mitigar el riesgo. Estas adiciones cuestan dinero, por lo que el cobot que le ahorró dinero ya no es tan asequible como pensaba.
Los cobots también suelen experimentar desgaste mecánico acelerado cuando se operan a velocidades máximas o en ciclos repetitivos de trabajo pesado. Esto también afecta los costos de mantenimiento y reparación a largo plazo, la pérdida de ingresos por las paradas de equipos y el pago a los trabajadores por sentarse y esperar.
Las tareas de envasado determinan la mejor opción en tecnología robótica
Antes de elegir entre robots industriales tradicionales de envasado y cobots, debe considerar el trabajo que necesita hacer. En lugar de elegir la mejor tecnología basada en las tendencias de la industria, los ingenieros de producción deben considerar los parámetros operativos de la línea de envasado.
1. Requisitos de tiempo y rendimiento del ciclo
¿Cuáles son sus tiempos de ciclo? Los procesos como la selección primaria de productos, el envasado rápido y el envasado de cajas de múltiples líneas y de alta velocidad requieren una aceleración y una velocidad extremadamente altas. Es posible que los cobots no alcancen las velocidades que necesita. Si la velocidad, el rendimiento y los tiempos de ciclo de menos de un segundo son su prioridad, los robots tradicionales de envasado son la mejor opción.
2. Consideraciones ambientales y de seguridad del producto
Cuando sus líneas de envasado forman parte de las industrias de procesamiento de alimentos, productos farmacéuticos y lácteos, la velocidad es importante, pero también debe cumplir con los estrictos requisitos de la Administración de Alimentos y Medicamentos (Food and Drug Administration, FDA) en torno a la seguridad de los alimentos y los medicamentos. El equipo estéril es esencial y se requieren lubricantes de grado alimenticio. Los robots industriales de envasado están diseñados para cumplir con esos estándares. Los cobots pueden ofrecer algunas opciones de protección, pero sus controladores y sensores los hacen menos adecuados para entornos estériles.
3. Limitaciones de espacio e integración
Los cobots suelen ocupar poco espacio, ya que no necesitan las mismas cercas y restricciones de seguridad que los robots industriales tradicionales. Sin embargo, no siempre es el caso. La tecnología MELFA SafePlus de Mitsubishi Electric permite que los brazos robóticos industriales funcionen sin cercas físicas. En su lugar, tienen sensores de seguridad que rastrean la ubicación de los trabajadores humanos.
Si un trabajador ingresa a la zona restringida, el robot industrial reduce su velocidad de manera segura. Una vez que el área está despejada, el robot vuelve rápidamente a la velocidad máxima. Este enfoque equilibra el deseo de un espacio reducido sin renunciar a un alto rendimiento.
4. Variabilidad del producto y frecuencia de cambio
Los requisitos de producción de su empresa también influyen en su selección. Si se dedica a la fabricación de productos variados, con decenas de unidades de mantenimiento de existencias (Stock Keeping Unit, SKU) y cambios frecuentes, los cobots suelen ser una opción atractiva. Sin embargo, los robots industriales se destacan en la fabricación de alto volumen y poca variedad, donde la velocidad, la constancia y la confiabilidad son sus especialidades.
¿Por qué los robots industriales dominan la industria del envasado?
Los robots industriales tradicionales siguen siendo la única opción si necesita envasado de precisión y de alta velocidad y operaciones de alta exigencia. En aplicaciones como la selección de alta velocidad, la clasificación de productos, el envasado en cajas rígidas y la paletización de alto nivel, los brazos industriales tradicionales superan continuamente a los cobots.
Las plataformas de envasado industrial proporcionan acceso a una línea más amplia y escalable de opciones de hardware.
Por ejemplo, la serie MELFA FR de Mitsubishi Electric ofrece una línea prémium de brazos articulados y configuraciones SCARA diseñados para procesos complejos y de alta velocidad. Para aplicaciones que requieren una solución más rentable pero rígida, la serie MELFA CR es una alternativa que mantiene el control, la precisión y la vida útil de grado industrial, a la vez que optimiza sus gastos.
Elija cobots para flujos de trabajo de baja velocidad
Si bien los robots industriales son la opción principal para operaciones de alta velocidad, los cobots desempeñan un papel importante en entornos de envasado especializados y específicos. Considere los cobots como herramientas diseñadas específicamente para trabajar con humanos en flujos de trabajo de baja velocidad. Es posible que no sean la solución ideal en situaciones de automatización industrial de alto rendimiento.
Las tareas colaborativas ideales incluyen operaciones ligeras de selección y envasado, asistencia en inspección y algunas operaciones de armado de kits. En estas operaciones, un trabajador humano realiza tareas visuales más complejas, mientras que el cobot se encarga de la elevación o el transporte repetitivo de materiales.
Mitsubishi Electric ofrece una ventaja de diseño de un solo proveedor
Elegir diferentes componentes de diversos proveedores puede no ser la mejor opción para su negocio. Ha ahorrado dinero, pero el controlador lógico programable (Programmable Logic Controller, PLC) de un proveedor no funciona con los variadores de frecuencia (Variable Frequency Drive, VFD) y las interfaces de otros. Su sistema no funciona mientras el equipo de solución de problemas intenta identificar el problema.
La automatización del envasado prospera cuando un único sistema unificado incluye componentes diseñados para trabajar en conjunto. Mitsubishi Electric proporciona una solución integral de un solo proveedor. Combine nuestros PLC y sistemas de control de movimiento con nuestros VFD, controladores del servo, interfaces hombre-máquina (Human Machine Interface, HMI) y robótica. Usted tiene un único ecosistema donde los componentes funcionan perfectamente juntos, lo que reduce el tiempo de integración y desarrollo.
Redes y sincronización
Nuestra automatización de envasado requiere una sólida conexión en red y sincronización. Estos aspectos son elementos clave para el envasado. El uso de CC-Link IE TSN (redes sensibles al tiempo), la primera red industrial abierta que combina la tecnología de redes sensibles al tiempo (Time-Sensitive Networking, TSN) y Ethernet gigabit, significa que su tráfico esencial, como la sincronización de servos con respuesta en microsegundos, puede ejecutarse en el mismo cable de red que los flujos de inspección de visión de alta intensidad de datos.
Como resultado, los robots industriales de Mitsubishi Electric se comunican con los servos MELSERVO-J5 a través de una sola red. Si su aplicación de envasado requiere que los robots rastreen y recojan con precisión productos que no están espaciados uniformemente, esta tecnología es de gran ayuda. Ya no necesita agregar módulos de seguimiento costosos para garantizar una sincronización precisa.
Desde el punto de vista operativo, este enfoque de plataforma única ofrece beneficios importantes:
- Seguridad de red integrada: la estructura de red CC-Link IE TSN permite la transmisión directa de datos de seguridad. Toda una línea de robots industriales, sistemas de servos y VFD opera de manera sincronizada con paradas de seguridad gestionadas, sin necesidad de relés de seguridad cableados.
- Plantillas de HMI prediseñadas: las pantallas HMI prediseñadas proporcionan al operador un diagnóstico completo para el robot industrial y los ejes de movimiento periféricos.
- Arquitectura de control unificada: los programadores configuran la lógica, los parámetros de movimiento y las rutas robóticas mediante software centralizado. No se necesitan tablas complejas de E/S ni controladores de comunicación personalizados.
Hable con Mitsubishi Electric sobre sus necesidades de automatización de envasado
Si bien los cobots en el proceso de envasado ofrecen algunas ventajas para tareas de envasado especializadas, no los considere la solución predeterminada para su producción de alto rendimiento. Los mecanismos colaborativos están restringidos por los requisitos regulatorios de seguridad y físicos. Nunca igualarán la velocidad, la aceleración y el rendimiento de un robot industrial tradicional.
Para los fabricantes de equipos originales (Original Equipment Manufacturer, OEM) de envasado y las instalaciones de fabricación que necesitan maximizar el rendimiento, mantener tiempos de ciclo ajustados y garantizar la confiabilidad mecánica a largo plazo, los robots industriales tradicionales, como la serie MELFA FR y CR de Mitsubishi Electric, ofrecen un rendimiento confiable. Llame o envíe un correo electrónico a nuestros expertos en automatización de envasado para obtener más información.
