La automatización es clave en la industria 4.0 y es un valor en alza entre las empresas industriales. Según publica Fortune Business Insights, el mercado de la automatización industrial a nivel mundial alcanzó los 157,04 mil millones de dólares en 2018 y se espera que el año 2026 alcance los 296,70 mil millones de dólares, casi el doble que hace un año.
El interés de las organizaciones por tecnologías que faciliten la automatización como IoT, Artificial Intelligence (AI) o Blockchain se debe a los beneficios que les aportan. Ventajas destacadas en muchos aspectos, pero sobre todo en términos de ahorro en tiempo y costes.
Para aprovecharse de estos beneficios, hoy en día, las empresas necesitan llevar a cabo procesos de industrial automation a través de industrial automation systems.
¿Qué es un sistema de automatización industrial?
Los sistemas de automatización industrial son sistemas utilizados para controlar y monitorear un proceso, máquina o dispositivo de manera informatizada que por lo regular cumple funciones o tareas repetitivas. Tienen el objetivo de operar de forma automática para así reducir y mejorar el trabajo humano en la industria.
Reemplazan las tareas repetitivas y mecánicas principalmente que realiza una persona y las decisiones que toma en los procesos de manufacturación. Esto se lleva a cabo gracias al uso de comandos lógicos de programación y maquinarias potentes.
Los sistemas de automatización industrial aportan a las organizaciones distintos beneficios.
Beneficios de un sistema de automatización industrial
Según distintas empresas como Sure Controls y Big Sky Engineering y la Enciclopedia Británica (en su artículo Advantages and disadvantages of automation), las organizaciones implementan un sistema de estas características por las siguientes ventajas que les aportan:
1.- Productividad. Estos sistemas permiten automatizar fábricas y procesos industriales permitiendo una producción en masa continuada 24/7, 24 horas del día, siete días a la semana. Esto mejora la productividad y reduce los tiempos de montaje.
2.- Calidad. Mediante control y monitoreo adaptativo en diferentes etapas y procesos industriales estos sistemas permiten eliminar el error humano y, de esta manera, se mejora la calidad y la homogeneidad de los productos ofrecidos. El rendimiento no se ve reducido después de varias horas de trabajo continuo.
3.- Mayor consistencia. Las máquinas y los ordenadores trabajan a un ritmo constante y continuo. Por lo tanto, los procesos productivos automatizados cuentan con una mayor duración, estabilidad y solidez cuando se gestionan con un sistema de automatización.
4.- Flexibilidad. Implementar una nueva tarea en una cadena de producción tradicional implica horas o días de entrenamiento del usuario. En cambio, con un sistema automatizado reprogramar un robot o una máquina es un proceso sencillo y rápido que aporta una mayor flexibilidad en el proceso productivo..
5.- Información más precisa. La automatización de la recolección de los datos mejora la precisión y reduce el coste de la recopilación de los mismos. Esta mayor precisión permite a los responsables de la empresa tomar decisiones más acertadas.
6.- Seguridad. Es más seguro utilizar robots en líneas de producción con condiciones de trabajo peligrosas para el ser humano. En Estados Unidos la Ley de Seguridad y Salud Ocupacional se promulgó el año 1970 con el objetivo de mejorar la seguridad del trabajo y proteger al empleado. Desde su aprobación, ha promovido la automatización y la robótica en las fábricas del país y el uso de sistemas de automatización.
7.- Reduce los costes. Aunque la inversión inicial de los sistemas de automatización industrial es elevada, gracias a esta tecnología se pueden reducir costes de análisis de datos. Además, gracias a este análisis automatizado de los datos el riesgo de fallo de maquinaria e interrupciones de servicio se reduce al máximo.
8.- Mejores condiciones laborales. Los trabajadores que desarrollan sus funciones en una fábrica donde se ha implementado un sistema de automatización industrial trabajan menos horas y dedican su tiempo a realizar tareas con alto valor añadido.
9.- Mayor valor añadido. Los sistemas de automatización liberan a los empleados de tener que desarrollar funciones tediosas y rutinarias. Cuando la acción de las máquinas y los ordenadores libera a los empleados de realizar estas funciones, pueden llevar a cabo tareas de más valor añadido en otras áreas de la empresa que proporcionen un beneficio mayor.
10.- Mejora la capacidad humana. Los sistemas que implementan las empresas para automatizar sus servicios no solo realizan las tareas que haría un ser humano, sino que son capaces de llevar a cabo funciones que sobrepasan las capacidades de una persona de carne y hueso. Son mejores en tamaño, en peso, en velocidad y resistencia, entre otras características.
Tipos de sistema de automatización industrial
Las compañías que se decantan por iniciar un proceso de automatización industrial tienen a su disposición diferentes tipos de automatización en función de los diferentes grados de adopción, la gama de productos y el volumen de la producción.
Automatización dura o automatización fija
Se refiere a un proceso de automatización en el que el robot o la máquina ha sido diseñada para llevar a cabo una tarea específica, altamente repetitiva y para un volumen de producción muy alto.
Estos procesos son rígidos y no admiten cambios, pero son muy rápidos, precisos, seguros y con elevadas tasas de producción..
Los beneficios que aporta este tipo de automatización a la industria son ideales para procesos con un alto volumen de carga y una baja variabilidad del trabajo.
Este tipo de automatización es el más económico.
Automatización flexible
Está relacionado con aquellos equipos que están diseñados para adaptarse a una gran variedad de configuraciones de productos.
El proceso está controlado por un ordenador que puede programarse para ajustar su funcionamiento a distintos productos.
Es muy útil cuando en una industria se lleva a cabo la fabricación de distintos artículos que requieren configuraciones diferentes y variadas.
Este tipo de automatización tiene un coste mayor que la hard automation y opera a una velocidad menor.
Sobre todo está indicado en instalaciones que se dedican a la fabricación de una gama limitada de productos similares que se ejecutan en lotes.
Este tipo de automatización se puede dividir en dos: Automatización programable o automatización flexible.
Automatización programable
Los procesos industriales automatizados que entran dentro de esta tipología están controlados por un programa que está formado por un conjunto de instrucciones codificadas para que el sistema las pueda interpretar.
En estos procesos pueden actuar nuevos programas para producir nuevos productos, ya que el sistema es completamente flexible. se cuenta con la posibilidad de reconfigurar y ajustar el equipo tanto a nivel de software como de hardware.
Se recomienda utilizar este tipo de automatización en industrias con una producción baja, ya que el proceso de reprogramación de la máquina para adaptarla a los nuevos productos es complejo y requiere de un tiempo específico. Por este motivo, los procesos se realizan por lotes.
Automatización flexible
La automatización flexible permite configurar una máquina para adaptarse a un nuevo producto en poco tiempo. De esta manera, prácticamente no se pierde tiempo en el cambio de configuración de un artículo a otro.
Como con este tipo de automatización no se pierde el tiempo en reprogramar el sistema ni en alterar la configuración física de las máquinas, no hace falta que se lleven a cabo los productos en lotes separados. Se recomienda utilizar este tipo de automatización en producciones medianas.
Gracias a la implementación de una automatización flexible, la producción es continua y se adapta a los distintos tipos de productos a los que se enfrenta una planta industrial.
Sistemas de automatización industrial
La automatización elimina el trabajo manual de una fábrica, pero todavía requiere de operarios que supervisen las máquinas y lleven a cabo tareas de mantenimiento. En cambio, un sistema de automatización industrial ya no necesita la intervención humana en el proceso.
De esta forma, cuando una empresa implementa un sistema de estas características permite que todo el proceso de producción se lleve a cabo de principio a fin, sin asistencia humana.
Se pueden utilizar diferentes sistemas de automatización, teniendo en cuenta las distintas funciones que se quieran desarrollar:
- Redes neuronales artificiales. Es un modelo matemático o computacional que emula las conexiones neuronales y, como sucede en estas redes biológicas, la estructura de la red se adapta a los cambios dependiendo de la información. Se utilizan para clasificar relaciones e identificar patrones en conjuntos de datos. Algunas de sus aplicaciones son filtros de spam en email, sistemas de control, reconocimiento de patrones en sistemas (radares), discursos hablados o textos escritos y sistemas financieros comerciales automatizados.
- Sistema de control distribuido. En estos sistemas los controles no están centralizados y se encuentran expandidos por el sistema. Estos controles se expanden en función de la parte del sistema que se tenga que monitorizar. Se utilizan en sistemas de control de semáforos, refinerías petrolíferas y estaciones eléctricas.
- Interfaz humano-máquina. Estos sistemas dependen de una intervención humana para que funcionen. Los ordenadores y los cajeros automáticos son un ejemplo de sistemas de interfaz-humano-máquina.
- Sistema de control supervisor y adquisición de datos. Este sistema puede estar compuesto por otros sistemas como una interfaz humano-máquina conectados a unidades terminales remotas, que trabajan para traducir señales de sensores en datos comprensibles. Se trata de un sistema que controla por completo el lugar de manufacturación e incluso distintas plantas de producción. Son muy parecidos a los sistemas de control distribuido. La principal diferencia es que en los sistemas SCADA el control no se realiza en tiempo real. No obstante, la línea que difiere los dos sistemas es muy difusa y a menudo se usan en aplicaciones parecidas.
- Controlador lógico programable. Son sistemas que funcionan en tiempo real y que controlan máquinas en una línea de producción industrial. Los PLCs son pequeños computadores programables que controlan y automatizan procesos en tiempo real. Están diseñado para controlar múltiples señales de entrada y de salida. Estos sistemas tienen distintas aplicaciones y, por lo tanto, tiene distintos usos como controlanr la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, etc.
Los sistemas de automatización industrial son muy diversos y responden a distintas necesidades. Con Nexus Integra podrás gestionar, operar y explotar los datos generados por productos, máquinas, plantas de producción y sistemas corporativos, gracias a los diferentes sistemas de automatización industrial, como los SCADA mencionados anteriormente, pero en el caso de Nexus Integra estos son gestionados en tiempo real, lo que permite generar valor y aprovechar la gran cantidad de datos generados por las empresas al momento.
