En las trincheras robóticas

Historias de fabricantes que implementaron la automatización: por qué lo hicieron, cuáles fueron los resultados y consejos para otros que están considerando un nuevo droide

¿Comprar una nueva camioneta? ¿Qué tal un reemplazo para ese motor de arrastre cansado, o tratar de decidir si el restaurante tailandés que abrió el mes pasado es bueno? En estas y otras innumerables situaciones de compra, el mejor consejo suele ser hablar con los clientes que compraron esos productos o cenaron en esa cocina cuestionable. ¿Cuáles fueron sus experiencias? ¿Recibieron un buen servicio y el producto cumplió con sus requisitos? Quizás lo más importante, ¿lo comprarían de nuevo?

Lo mismo es cierto para los robots. Especialmente los robots. Esto se debe a que, dada la continua escasez de mano de obra y el esperanzador resurgimiento de los esfuerzos de reubicación en los EE. UU. y en otros lugares, la automatización robótica es clave para el crecimiento y el aumento de la eficiencia de la industria manufacturera. En ninguna parte esto es más cierto que en pequeñas empresas como MT Solar Co. de Charlo, Mont., donde el propietario y presidente Travis Jordan ha enfrentado un rápido crecimiento desde la fundación de la empresa. Jordan recurrió recientemente a los robots colaborativos (cobots) como solución. Al final resultó que, su decisión fue un cambio de juego.

"Comenzamos haciendo fabricación general y fabricación hace unos 12 años, luego pasamos a la industria solar a fines de 2014 con el lanzamiento de nuestra primera línea de productos insignia", dijo Jordan. "Habíamos invertido en una mesa de plasma CNC poco antes de eso, por lo que nuestro flujo de trabajo en ese entonces implicaba el corte automatizado de las piezas individuales y luego soldarlas a mano. Ese enfoque funcionó bien hasta hace unos años, cuando el mercado solar realmente comenzó despegando y tuvimos que acelerar rápidamente. Pero como la mayoría de los talleres en estos días, tuvimos dificultades para encontrar mano de obra calificada. Decidimos considerar la robótica como una forma de aumentar el rendimiento en algunos de nuestros trabajos de soldadura repetidos".

A pesar de su rápido crecimiento y su creciente demanda, Jordan se apresura a señalar que su equipo de producción se centra en los principios de fabricación ajustada y, por lo tanto, fabrica sus sistemas de montaje personalizables en lotes pequeños justo a tiempo. Su búsqueda de una solución escalable pero flexible finalmente lo llevó a Universal Robots USA Inc. (UR), con sede en Ann Arbor, Michigan, donde encontró un sistema capaz de satisfacer las necesidades de mezcla alta y bajo volumen de la compañía. La herramienta de soldadura Cobot del socio de UR Vectis Automation en Loveland, Colorado, está equipada con un cobot UR10e, un colgante integrado y software de "programación de bricolaje", y está conectada a una mesa de fijación modular portátil con fuente de alimentación integrada de Rhino Cart.

Jordan dijo que probaron varios sistemas de alta calidad durante su búsqueda, pero la mayoría estaban orientados a mayores volúmenes de producción, no a las docenas de piezas y lotes más pequeños que MT Solar necesitaba procesar, a menudo cada hora. La mayoría también requería jaulas de seguridad, un gasto que Jordan quería evitar en la medida de lo posible. "Nuestras necesidades de fijación también son mucho más simples de lo que serían con un robot convencional", dijo. "Si una pieza no encaja y requiere soldadura manual, alguien puede saltar allí y hacerlo en la misma mesa, luego dejar que el cobot vuelva a trabajar. Eso no es posible cuando se trata de todo tipo de protección y mesas giratorias giratorias como las que se ven en la mayoría de las celdas de soldadura automatizadas".

Quizás lo único que lamenta es que no compró dos de ellos. "Más adelante este año, estamos planeando traer otro cobot para poder dedicar uno a la configuración y programación y un segundo a la producción", dijo Jordan. "Eso nos permitirá lograr un flujo continuo, según sea necesario en un entorno Lean".

Steve Dillon comparte una historia de éxito de cobot similar, aunque con una lógica completamente diferente. El vicepresidente de CDP Diamond Products en Livonia, Michigan, pertenece a la tercera generación de fabricantes de herramientas de la familia Dillon. Pero cuando les propuso a sus hermanos que invirtieran en robots para mantener sus ocho máquinas de electroerosión por hilo (WEDM) de FANUC funcionando las 24 horas, se mostraron escépticos, pero aceptaron intentarlo.

Como sugiere su nombre, CDP Diamond Products diseña y fabrica una amplia gama de herramientas de corte de diamante personalizadas. Un paso en el proceso consiste en cargar la herramienta soldada en una mesa giratoria y cortar con alambre el perfil deseado en cada flauta, una operación que normalmente requiere alrededor de tres horas. Para maximizar el tiempo de actividad de la máquina y aumentar el rendimiento, Dillon equipó la mayoría de los WEDM con un par de mesas giratorias, pero esto solo le proporcionó seis horas de mecanizado desatendido. Se puso en contacto con su distribuidor de FANUC, Methods Machine Tools Inc. en Sudbury, Massachusetts, para pedirle consejo.

"Al principio, sugirieron más mesas giratorias, pero esas cosas son muy caras y sabía que probablemente podría conseguir un robot por el mismo precio", dijo Dillon. "El problema era el espacio del piso. Construí salas con control de temperatura alrededor de las máquinas de alambre para maximizar la precisión de las piezas, y eso significaba que no había espacio para protecciones, jaulas y todo eso. Afortunadamente, FANUC acababa de presentar su serie de robots colaborativos por esa misma época".

Similar a la solución de soldadura de MT Solar, Methods proporcionó a CDP Diamond Products un soporte móvil que contenía cavidades para dos docenas de portaherramientas HSK 63. A esto, adjuntaron un robot colaborativo FANUC CRX, que tiene suficiente alcance de brazo para dar servicio a dos máquinas. Dependiendo de la combinación de herramientas, Dillon y su equipo ahora pueden ejecutar dos o más turnos completamente desatendidos, y si un operador necesita intervenir y trabajar en una de las máquinas, la otra puede continuar como estaba.

"Es tan difícil encontrar gente que, cuando mi hijo estaba en la escuela secundaria, le pedía que viniera por la noche para alimentar las máquinas", dijo Dillon. "Justo el otro día, llamó desde la universidad, preguntándose si teníamos algún trabajo para él. Tuve que decirle: 'Lo siento, hijo. Fuiste reemplazado por un robot. Ahora ve a estudiar'".

Ron Douglas, propietario y presidente de Associated MetalCast LLC de Oxford, Alabama, no tiene ningún problema con las jaulas. Su empresa instaló un robot FANUC en uno de sus tornos CNC Okuma Genos L300 hace varios años y, desde entonces, Douglas se ha convertido en un firme creyente en la automatización. La compañía ahora tiene tres celdas de este tipo y planea implementar dos más durante el verano. Dado que estos son los llamados "robots industriales" y no son colaborativos, se necesitan jaulas para mantener seguros a los humanos, aunque una celda usa solo una cortina de luz. Independientemente, todos tienen la tarea de cargar y descargar piezas, limpiarlas en las estaciones de lavado de las celdas y, en un caso, realizar una inspección del 100 % en una CMM integrada.

Associated MetalCast no funde ni forja piezas. Douglas fundó la empresa en 1998 y eligió su nombre debido a una estrecha asociación con fundiciones de todo el país. Ofrece maquinado de precisión, pintura, tratamiento térmico, ensamblaje y otros procesos de valor agregado para una variedad de industrias, incluida la agricultura, la maquinaria pesada y la infraestructura. Y aunque muchas de sus piezas terminadas comienzan como piezas fundidas o forjadas, Associated MetalCast y sus 96 empleados también mecanizan una gran cantidad de barras y placas, lo que brinda a sus clientes una solución de fabricación de "fuente única".

Cuando se le preguntó por qué comenzó a automatizar, la respuesta de Douglas no fue sorprendente. "Dados nuestros desafíos para encontrar mano de obra calificada aquí en Alabama, la automatización seguirá siendo una parte muy importante de nuestro futuro. No solo aumenta la eficiencia, el rendimiento y la consistencia de las piezas, sino que también libera a nuestros empleados para que participen en tareas más interesantes. que el cuidado de máquinas. Todo esto es muy importante en el mundo del mecanizado actual".

Señaló otro punto importante, que es conseguir que los miembros del equipo participen al comenzar cualquier proyecto de automatización. "Sorprendentemente, eso fue todo un desafío al principio", dijo Douglas. "Luché por conseguir la aceptación de la gente de ingeniería y producción porque era algo nuevo para ellos y estaba completamente fuera de su alcance. Pero una vez que comenzaron a ver los resultados y se dieron cuenta de que la automatización era el paso correcto para la empresa, se quedaron atrás. Entre su apoyo y el de nuestro integrador de robótica, la implementación ha sido muy exitosa".

Duane Manth, gerente general de Manth Manufacturing Co., Tonawanda, NY, tiene una larga historia con los robots. En las últimas dos décadas, ha invertido en varias formas de automatización, incluidos varios tornos CNC estilo grupo Wasino con cargadores de pórtico integrados que utilizó para algunos de los componentes de mayor volumen del taller. Y aunque esas máquinas le han hecho un buen trabajo, quería un robot que fuera más flexible que esos pórticos de dos y tres ejes, y que pudiera usarse en una configuración celular que incluyera trabajadores humanos.

"A lo largo de nuestros 40 años de historia, siempre hemos tratado de ser más competitivos y, cuando correspondía, la automatización ha desempeñado un papel en eso", dijo Manth. "Entonces, cuando mi gerente de fabricación, Mike Rex, y yo comenzamos a hablar sobre aumentar el rendimiento en una de nuestras celdas de producción manual, sucedió que el vendedor de Absolute Machine Tools se detuvo unos días antes y dejó un folleto para el OB7. Alguien lo puso en mi escritorio, y seguí leyéndolo y mirando la etiqueta del precio y muy pronto lo llamé y le dije: 'Cuénteme más sobre esto'".

El OB7 es un robot colaborativo de Productive Robotics Inc., una escisión de ZBE Inc. con sede en Carpinteria, California, que construye sistemas de cámaras robóticas para la industria cinematográfica. A Manth no le importaba cómo se inició la empresa de 12 años; todo lo que le importaba era reducir los costos de mano de obra en su celda de mecanizado de tres personas. Compró dos OB7 y los usó para atender los tornos CNC de la celda, dejando atrás a una persona para operar la amoladora cilíndrica y vigilar a los cobots.

La solución fue tan eficaz que Rex no tardó en buscar otras aplicaciones OB7 y, finalmente, las puso a trabajar en el funcionamiento de máquinas bruñidoras y brochadoras. "También tenemos un OB7 que alimenta una trituradora cilíndrica en otra celda, lo que liberó a uno de los operadores para trabajar en otras cosas", dijo Manth. "Han sido un gran éxito".

Su impulso continuo y el de su equipo para lograr una mayor eficiencia es lo que condujo a la adquisición de Manth Manufacturing a fines del año pasado por parte de su mayor cliente, Dynabrade USA de Clarence, NY "Creemos firmemente que la automatización es el futuro de la fabricación, por lo que continuaremos invirtiendo en las capacidades de Manth mientras que al mismo tiempo trabajamos en nuestra propia oferta de automatización", dijo el presidente de la compañía, Mike Buffamonti. "Dynabrade ve muchas oportunidades para la eliminación de materiales y el acondicionamiento de superficies mediante robots, por lo que ha comenzado a trabajar con varios fabricantes de cobots para proporcionar soluciones de prueba de concepto a nuestros clientes. Estamos muy entusiasmados con este próximo paso en nuestra evolución".

Nada de esto sorprende a Douglas Bingham, director sénior de tecnología de fabricación en las instalaciones de Honeywell International Inc. en Phoenix. Con cinco divisiones, más de 100 000 empleados en todo el mundo y $34 000 millones en ventas el año pasado, el fabricante con sede en Charlotte, NC, tiene una amplia experiencia en automatización. Ya sea que se trate de líneas de detectores de humo automatizados en Trieste, Italia, o celdas de soldadura robótica en Mexicali, México, esta empresa Fortune 100 ha implementado tecnología de automatización en cientos de sitios de fabricación. Lo que falta, dijo Bingham, es una estrategia integral a nivel corporativo. "A lo largo de los años, cada sitio se ha encargado de automatizar todo lo que vio para proporcionar un retorno de la inversión razonable. Y si bien eso ha brindado buenos resultados en la mayoría de los casos, también podría ser mucho más eficiente y rentable. Es por eso que formó el equipo del Centro de excelencia de automatización (COE), que incluye un líder de automatización dedicado de cada negocio.

En lugar de reinventar la rueda cada vez que se abre una nueva fábrica o se lanza un producto, Bingham y sus colegas trabajarán para estandarizar las soluciones de automatización de la empresa. Evaluará las operaciones en sitios clave, identificará qué tecnologías o procesos de fabricación son los adecuados para automatizar, definirá puntos de referencia y desarrollará soluciones modulares, y luego escalará esas soluciones a las áreas donde brindarán el mayor beneficio.

Con este fin, Bingham habló recientemente en una reunión de casi 200 empresas de integración. Describió el proyecto y las prioridades de automatización de su grupo (soldadura, mantenimiento de máquinas, desbarbado e inspección entre ellas) y ofreció la siguiente declaración de misión: "Implementar tecnologías de automatización inteligente en procesos clave en nuestra huella central para crear operaciones predecibles, resistentes y eficientes". ."

Luego sugirió que se necesitaría su experiencia externa para que Honeywell completara esta misión y los invitó a compartir cualquier idea que pudieran tener. "Sabíamos que era importante comprometernos con estos y otros expertos desde el principio para crear las soluciones correctas de la mejor manera posible y luego estandarizarlas", dijo Bingham.

Esta estandarización es crucial, agregó, al igual que las declaraciones de trabajo detalladas y las simulaciones precisas de cualquier solución propuesta. "Eso no es algo que siempre pediríamos en proyectos de automatización anteriores. Ahora es imprescindible. Queremos ver cómo funcionará la celda antes de realizar una orden de compra. Con eso viene el requisito de usar solo hardware preaprobado". —marcas específicas de PLC y robots, por ejemplo— y el desarrollo de módulos estandarizados que luego podemos copiar y pegar en nuestras diferentes instalaciones. Eso ayudará a eliminar el popurrí de equipos que se ven actualmente en algunas de nuestras fábricas, al tiempo que también se automatizará. más fácil y rentable de implementar. Comenzamos este proyecto el año pasado, pero debo decir que vemos muchas oportunidades por delante".

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