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Estudio de caso: Hella

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Cobots hacen más ágil y eficiente la automatización de fábrica de Hella

El concepto de robots colaborativos, o “cobots”, no es nuevo, pero han tenido que pasar un par de décadas para que los cobots sean lo suficientemente ligeros y ágiles como para resultar atractivos para una empresa como Hella Electronics Corporation. Ubicada en Flora, Illinois, Hella diseña y fabrica una gama de productos de iluminación y electrónica para la industria automotriz en rápida evolución.

Curtis Garrard, jefe de Servicios Técnicos de Hella, afirma que la combinación de los brazos robóticos ASSISTA de Mitsubishi Electric Automation con la programación visual y la planificación dinámica de trayectorias de Realtime Robotics, está cambiando el enfoque de la empresa en la automatización de la fábrica.

Al principio, dice Curtis, la decisión de elegir los robots industriales ASSISTA de Mitsubishi Electric se basó en una relación de larga data con Mitsubishi Electric. Explica: “Cuando comenzamos a buscar robots colaborativos, quedarnos con Mitsubishi fue algo obvio. Tenemos una muy buena relación. Tenemos varios de sus productos robóticos ya implementados y, para nosotros, encontrar un robot colaborativo que se ajuste a nuestra actual tecnología no solo nos facilita el soporte, sino también la integración.”

Programación visual

El robot colaborativo ASSISTA está diseñado para cambiar la percepción de lo que puede ser un robot. Ligero, ágil y de bajo mantenimiento, el ASSISTA requiere menos protecciones de seguridad que un robot industrial tradicional. Los empleados humanos no solo pueden trabajar en su entorno de forma segura, sino que hay menos hardware que deba moverse junto con el brazo robótico. El brazo puede volver a desplegarse y “entrenarse” más fácilmente para nuevas tareas en otros lugares.

ASSISTA también ofrece educación directa. Al mover el brazo robótico a mano, se fija cada posición memorizada, lo que permite reducir al mínimo los tiempos de preparación y puesta en marcha.

Para cumplir con los requisitos únicos de Hella, Mitsubishi Electric Automation trabajó con Realtime Robotics, con sede en Boston, en dos funciones sofisticadas: programación visual y planificación de rutas dinámicas. Las dos empresas también colaboraron con Power Motion, un distribuidor autorizado de Mitsubishi Electric, que apoyó a Hella durante todo el proceso.

“Cuando Mitsubishi vino a nosotros y nos explicó su relación con Realtime Robotics, nos pareció un concepto muy, muy interesante”, recuerda Curtis. “Tuvimos varios casos de uso en los que pensamos que el cobot ASSISTA podía resolver problemas específicos. La conexión con la solución de Realtime Robotics realmente amplía las capacidades de resolución del problema.”

Tim Kalhorn, gerente de cuentas de canal de Mitsubishi Electric Automation que trabaja con Hella, afirma que la programación visual es increíblemente sencilla. “Hace diez años, casi se necesitaba un doctorado para programar robots. Ahora, gracias al entorno de programación gráfica, uno puede programar un cobot ASSISTA desde una tableta. Utiliza comandos de pellizco, zoom y arrastre.

El ingeniero de automatización de Hella, Ralph Barbre, está de acuerdo. Por ejemplo, dice Ralph, la reasignación de tareas es simple. “Lo único que tengo que hacer es ir a la pantalla gráfica y cambiar el lugar del punto de recolección. En el código PLC, cada punto se identifica por nombre. No tengo que reprogramar el código del PLC. Lo único que tengo que hacer es mover ese punto a otro lugar. El robot arranca y ejecuta la tarea en cuestión de minutos.”

La capacidad del sistema de identificar y recordar los nombres de los puntos de recolección y colocación también permite reubicar el brazo del robot y luego regresarlo a la misma mesa sin tener que reprogramarlo. “Siempre y cuando se vuelva a colocar el robot en el mismo lugar donde está fijado a la mesa”, explica Ralph, “el punto de recolección o de colocación será el mismo. El punto se identifica dentro del entorno de esa ubicación.”


Cobots ASSISTA

El robot colaborativo ASSISTA está diseñado para cambiar la percepción de lo que puede ser un robot. Ligero, ágil y de bajo mantenimiento, el ASSISTA requiere menos protecciones de seguridad que un robot industrial tradicional.


Fácil configuración de múltiples robots

Mientras que la facilidad de programación y reprogramación de puntos de recolección y colocación ahorra tiempo y aporta flexibilidad a las aplicaciones de un solo brazo, la planificación de rutas dinámicas de Realtime Robotics ahorra aún más tiempo, ya que el robot opera en situaciones en las que más de un brazo robótico opera en la misma celda de trabajo.

“Antes”, recuerda Ralph Barbre, “había que tener varias líneas de código para evitar que los robots entraran en contacto entre sí. Se intentaba predecir dónde estaría uno sobre el otro y luego se escribía el código de una ruta para mantenerlos separados en todo momento. Eso crea un problema con la latencia, por lo que se tienen problemas de velocidad.”

Y lo que es peor, si los robots terminan chocando entre sí, lo que Barbre dice que solía ocurrir varias veces en un turno, “la línea de producción se detenía durante el tiempo en que un técnico tardaba en restablecer el robot, volver a colocar todo en la celda en una posición de inicio y luego reiniciarlo.”

Como señala Tom Munger, director de ventas de Realtime Robotics, detener una línea de producción para restablecer un robot es una propuesta costosa. “Normalmente, en una planta automotriz, en el momento en que la línea se detiene, aparecen decenas de miles de dólares en costos potenciales cada minuto. La tecnología de Realtime Robotics mantiene esa línea en funcionamiento por más tiempo gracias a nuestro comportamiento automático para evitar colisiones.”

Munger continúa: “Cuando los usuarios finales implementan celdas multirrobots, utilizan un proceso conocido como ‘interbloqueo’ para asegurar que los robots que comparten un espacio nunca choquen entre sí. Realtime Robotics emplea ese concepto de una forma mucho más dinámica. Nuestro sistema dinámico de planificación de rutas, que incluye nuestro software Realtime Robotics Controller y RapidPlan, administra automáticamente todos los movimientos de los robots que están en una celda de trabajo determinada y comunica hacia dónde va cada robot en tiempo real.”

Como resultado, según Munger, los usuarios finales han experimentado una reducción de hasta un 80 % en el tiempo dedicado a la planificación de movimiento durante la programación y la optimización.

En la planta de Hella en Illinois, Curtis Garrard estima que “hemos llevado lo que probablemente debería haber sido un período de integración de dos semanas a apenas un par de días. Es más, hemos podido hacer la mayor parte de ese trabajo fuera de la línea, donde no tenemos que afectar nuestro entorno de producción para hacer ajustes.”

El ahorro de tiempo también se aplica a la planta de producción, con ventajas como la recuperación automática de fallas y el reinicio automático. A final de cuentas, Tom Munger dice que “los usuarios consiguen un tiempo de actividad del robot mucho mayor y no necesitan que vayan costosos programadores de robot a hacer modificaciones en las celdas de trabajo si algo sale mal. En cuanto al ahorro de tiempo en la planta de producción, nuestra tecnología generalmente se paga en la primera instancia de recuperación de fallas.”


Realtime Robotics

La solución de Realtime Robotics permite que dos robots trabajen dinámicamente uno cerca del otro, por lo que puede reducirse el tiempo del ciclo casi a la mitad.


Conclusión: mayor seguridad y eficiencia

Munger explica la planificación de rutas dinámicas con esta analogía: “Es como un GPS para automóviles. Simplemente se le entrega al robot una meta inicial y una meta final, y el robot calculará varias rutas diferentes para llegar ahí. Si se reconoce un obstáculo a lo largo de una ruta, el robot evaluará qué otras rutas puede tomar que no resulten en un comportamiento de colisión.”

Y no es solo otro robot lo que podría obligarlo a tomar otra ruta. También podría ser una persona que entra al espacio de trabajo del robot. En última instancia, eso es lo que permite que el cobot ASSISTA tenga una relación de verdadera colaboración con un empleado humano. El cobot puede encargarse de las tareas molestas, arriesgadas o tediosas mientras el empleado trabaja de forma segura a su lado para encargarse de la operación y de realizar otras tareas más apropiadas.

Curtis Garrard señala que dejar que los robots se encarguen de algún trabajo es bueno tanto para el negocio como para los empleados de Hella. “Mucha gente no toma en cuenta lo que una lesión le cuesta a su empresa. Colocar un robot colaborativo donde tal vez un operador esté haciendo algún giro inusual, o tareas muy, muy repetitivas, mitigará ese riesgo desde el punto de vista de las lesiones.”

Una de las razones clave de ese delicado toque es la integración de los servomotores con otro controlador lógico programable (PLC) de la empresa especificado por el cliente final.

Cita de Curtis Garrard

Incluso antes de la pandemia de COVID, señala Curtis, era difícil encontrar trabajadores para las fábricas. En 2021, la escasez de mano de obra empeoró aún más. Una encuesta de la Cámara de Comercio publicada en junio de 2021 reveló que el 90,5 % de las empresas señalaba que la falta de trabajadores disponibles estaba desacelerando la economía en su área, el doble de lo que se indicaba antes de la pandemia.

Curtis dice que cobots como el ASSISTA de Mitsubishi Electric ayudan a Hella a encontrar y retener buenos empleados porque hacen que los trabajos en la planta de producción sean más seguros y atractivos para los candidatos a los puestos de trabajo.

Agrega que esos beneficios funcionan en conjunto con la eficiencia final de la automatización de la fábrica. “Gran parte de su costo-beneficio viene de lo mucho que y lo rápido que se puede trabajar. Así que los períodos de descanso y del almuerzo son cosas que no existen con un robot colaborativo y que realmente ayudan a mejorar la eficiencia general y a reducir los costos.”

Curtis concluye que trabajar con Power Motion para implementar los robots colaborativos ASSISTA de Mitsubishi Electric con la programación visual y la planificación dinámica de rutas de Realtime Robotics ha sido todo un éxito para Hella. “La solución de Realtime Robotics permite que dos robots trabajen dinámicamente uno cerca del otro, por lo que puede reducirse el tiempo de ciclo casi a la mitad. Además, los robots pueden moverse alrededor de los obstáculos en el entorno de trabajo, como de material entrante o saliente, o tal vez de un operador que se acerca para hacer un control de calidad, lo que realmente ayuda a maximizar la eficiencia y la seguridad. Es una solución de fabricación muy efectiva, ágil y flexible.”

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