12 conclusiones clave para la automatización en soldadura

A medida que crece el uso de robots en la industria de la soldadura, los expertos en automatización creen que hay una docena de cosas que los talleres deberían considerar al reflexionar sobre la automatización en la soldadura.

Nota del editor: Lo siguiente se basa en “Cómo agregar automatización a su negocio”, un panel de discusión organizado por la Sociedad Americana de Soldadura en FABTECH 2022, del 8 al 10 de noviembre de 2022, Atlanta.

La automatización se encuentra en un punto de inflexión en la industria de la soldadura debido a una convergencia de factores. Para profundizar en cómo las empresas podrían aprovechar la automatización, la Sociedad Estadounidense de Soldadura (AWS) abordó el tema con cuatro expertos de la industria de la automatización:

• Vicepresidenta de la Zona de Matheson, Karen Gilgenbach, CWI, CWS, CRAW-T. También es presidenta del Comité AWS D16 sobre soldadura robótica y automática, autora de la Especificación AWS D16.4 para la calificación del personal de soldadura por arco robótico.
• Doug Rhoda, presidente y fundador de Vectis Automation.
• Lou Finazzo, vicepresidente del Grupo de Sistemas Automatizados de FANUC America Corp.
• Robby Komljenovic, presidente y director ejecutivo de Acieta. Acieta es un integrador de sistemas autorizado por FANUC.

Tuve el placer de moderar este panel de discusión. Para explorar más a fondo la automatización, hicimos un seguimiento con estas personas. A continuación, se presentan 12 conclusiones clave de nuestra conversación.

1. La automatización no es sólo robots

La automatización puede ser rígida (a veces llamada automatización fija o soldadura mecanizada) o flexible (lo que implica flexibilidad de programación). La automatización rígida incluye cosas como tractores, cerradoras, sistemas de soldadura circular, posicionadores y otras tecnologías similares que carecen de la capacidad de programación flexible de un robot.

"Los tractores son un gran ejemplo de automatización rígida", afirmó Gilgenbach. "Si tiene una soldadura larga y recta, los tractores pueden reducir la variación y el número de arranques y paradas, lo que puede ser un área común en la que se produzca un defecto de soldadura".

La automatización flexible se puede dividir en células robóticas prediseñadas o células robóticas personalizadas. Las celdas prediseñadas suelen tener un precio excelente y pueden soldar una variedad de piezas. Las celdas diseñadas a medida generalmente se diseñan alrededor de una pieza o una familia de una sola pieza, además pueden ofrecer funcionalidad adicional y acomodar piezas más grandes.

"Ahora existe una tercera categoría de automatización y son los robots colaborativos o cobots", dijo Gilgenbach. Un cobot puede comprender una mesa o carro de soldadura para soportar un brazo robótico, y el brazo puede guiarse manualmente para crear una ruta de soldadura. Un cobot también incluye funciones para programar el robot de forma intuitiva, así como los componentes del sistema de soldadura o corte por plasma.

2. La automatización aborda la brecha de habilidades

"La brecha de habilidades (la brecha entre las tareas que debemos realizar y las habilidades de la fuerza laboral disponible) crea la necesidad de sistemas de robots y cobots fáciles de usar que puedan implementarse rápidamente", dijo Komljenovic.

Roda estuvo de acuerdo. “Si el operador del cobot está familiarizado con computadoras y tabletas, eso es útil; pero ahora, su soldador manual de 59 años puede enseñarle al robot guiando el brazo por la ruta de soldadura deseada. No necesitas un ingeniero fuera de línea para crear los caminos”.

3. Los robots crean empleos

El consenso abrumador fue que la automatización crea oportunidades profesionales.

La mayoría asocia robots y cobots con la automatización. Sin embargo, elementos como tractores, cerradoras, sistemas de soldadura circular, posicionadores y otras tecnologías similares brindan opciones de automatización difíciles cuando la capacidad de programación flexible de un robot no está disponible.

“Los robots son fundamentales para el éxito de cualquier instalación de fabricación en los Estados Unidos. Con la automatización para aumentar la productividad, se pueden aprovechar más oportunidades y eso crea más empleos”, dijo Finazzo. “Cuando visito a los clientes, siempre les pregunto dos cosas: '¿Qué te mantiene despierto por la noche?' y '¿cuál es tu plan de automatización?' Ya no se discute si las empresas pueden seguir haciendo las cosas manualmente o no. Cuando eso sucede, tienden a encogerse muy rápidamente. La pregunta es, ¿con qué rapidez desea adoptar la automatización y cuál es su plan?

“Todas las habilidades que tienen nuestros grandes soldadores son transferibles a la soldadura automatizada. Simplemente se utilizarán de otra manera”, añadió Gilgenbach.

4. Considere la velocidad de aceptación

No deje que lo perfecto sea enemigo de lo bueno.

"Una célula robótica prediseñada podría cumplir el 90% de sus criterios, y el 90% es mejor que cero", afirmó Finazzo.

Komljenovic estuvo de acuerdo y señaló que estos sistemas de celdas son una puerta de entrada al crecimiento. "Cuando las empresas vean el éxito del primer sistema robótico, cuando obtengan respuestas a las incógnitas, descubrirán muy rápidamente cómo crecer a partir de ahí".

"Los cobots reducen la barrera para las pequeñas y medianas empresas", añadió Rhoda. “Incluso las empresas muy grandes que tienen aplicaciones de bajo volumen y gran variedad son excelentes candidatas para los robots colaborativos. Lo bueno de la soldadura robótica colaborativa es que las empresas pueden recibir su cobot unas semanas después de realizar el pedido. Cuando llega a su muelle de carga, pueden cortar la envoltura retráctil por la mañana y comenzar a soldar en producción por la tarde”.

5. Comience con una victoria rápida

Komljenovic señaló que existe una tendencia general con respecto a la automatización, según la cual las empresas quieren tomar su problema más complejo y automatizarlo porque tienen dificultades para que las personas brinden la calidad requerida.

"Por favor, no utilice la parte más compleja para comenzar su viaje de automatización", dijo. “El enfoque correcto es obtener una victoria rápida y luego asegurarse de tener un campeón de la automatización que impulse esa victoria. De esa manera, generará confianza en la automatización”.

"Busque piezas que sean repetibles, en las que tenga un buen proceso o esté seguro de que puede desarrollar un proceso", añadió Gilgenbach. "Entonces los robots pueden ayudarle a mejorar la productividad".

Rhoda, que trabaja con robots desde los años 80, está de acuerdo. “El lugar correcto para comenzar es con esos subconjuntos simples y mundanos que también son los más aburridos para el operador. Cambie esas tareas a la automatización de la soldadura”.

Los talleres deben identificar a una persona clave, un “campeón de la automatización”, que se convertirá en un experto en programación, operación, mantenimiento, resolución de problemas y enseñanza a otros.

6. Encuentre un campeón de la automatización

"Quiero reforzar el punto de contar con un defensor de la automatización", dijo Gilgenbach. “Parte de nuestro trabajo como proveedores de automatización es ayudar a preparar a las organizaciones para su nuevo compañero de equipo robótico. Para una implementación exitosa, tenemos que identificar una persona clave que se encargará de la programación, operación, mantenimiento, resolución de problemas y enseñanza a otros”.

"El ingrediente clave para un campeón es el deseo", dijo Rhoda. “Por ejemplo, había un fabricante de puentes en Connecticut que tenía a un rectificador principiante de 19 años quien estaba intrigado con el cobot en turno. Quería aprenderlo y ser ese campeón.

"Ahora ha aumentado su nivel de habilidad hasta el punto de producir soldaduras estructurales de puentes con certificación D1.5 con el cobot, lo que demuestra que los campeones pueden provenir de cualquier lugar dentro de una organización".

7. Repensar las métricas de retorno de la inversión

Todo el mundo depende de alguien, por lo que es importante ser consciente de los costes y justificar un gasto de capital, pero la mentalidad sobre el retorno de la inversión ha cambiado.

"La calidad del producto que se produce es más importante ahora", dijo Finazzo.

Como resultado de la escasez de mano de obra calificada, las empresas no tienen capacidad adicional para contabilizar la chatarra. Con los crecientes costos de los materiales, producir chatarra duele aún más.

"Si eres un proveedor de automóviles, debes tener 100% de calidad", continuó. “Las empresas necesitan asignar un valor a la calidad. También hay un valor por la oportunidad perdida”.

Gilgenbach hizo hincapié en calcular el costo de las oportunidades perdidas. “Anteriormente, la recuperación de la inversión podría haberse basado en el salario por hora o en la tasa de carga. Ahora son los trabajos los que no vas a conseguir porque no tenías la capacidad o porque tu plazo de entrega fue demasiado largo. Creo que es un cambio clave en la forma en que la gente ve la rentabilidad de la automatización”.

“Por lo general, hay una relación de ahorro de 3 a 1 con la soldadura automática versus la semiautomática, pero a menudo hay ahorros en calidad que son más difíciles de reconocer”, dijo Rhoda. “Por ejemplo, hay un exceso de soldadura desenfrenado, como cuando el WPS exige una soldadura de filete de ¼ de pulgada, pero el operador hace una soldadura de 5/16 de pulgada. Es posible lograr enormes ahorros con la automatización, no solo en el material y la mano de obra, sino también en la eliminación de la distorsión y el trabajo adicional de post-procesamiento”.

8. No escatime en herramientas

"El costo de las herramientas suele ser el mayor obstáculo para que un cliente pueda avanzar con la automatización", dijo Finazzo.

“Las herramientas siempre son más caras de lo que nadie quisiera. Esa es la naturaleza de la bestia”, añadió Komljenovic.

Considere las herramientas y sus otras necesidades cuando evalúe un socio de automatización, recomendó Gilgenbach. “¿Vas a comprar una celda a un socio y luego comprar herramientas personalizadas en otro lugar? ¿Ya tienes herramientas modulares en tu taller y solo necesitas la celda robótica? ¿Va a querer un socio que diseñe las herramientas con usted, lo instale todo, haga la programación y el primer escurrimiento? Creo que es importante comprender el nivel de apoyo que va a necesitar”.

Rhoda señala que parte del atractivo de un cobot y de celdas prediseñadas equipadas con plataformas giratorias y accesorios modulares es que eliminan gran parte del costo y el tiempo de ingeniería adicionales que eran una barrera para la automatización.

9. La automatización expone deficiencias y cuellos de botella

La automatización obliga a mejorar los procesos aguas arriba.

“El corte por plasma controlado por CNC, el corte por láser y las prensas dobladoras permiten la automatización porque presentan al robot piezas consistentes”, dijo Rhoda. “Antes de automatizar, pregúntese si tiene buenos procesos aguas arriba. Si no, concéntrese en ellos primero”.

"Nunca se gasta suficiente dinero en procesos aguas arriba", añadió Finazzo. “No intente eludir esas mejoras y compensar sus deficiencias con la automatización. Busque un socio de automatización que pueda ayudarle a controlar las tolerancias de las piezas que entran en la celda y tendrá mucho más éxito”.

Una vez que una empresa introduce la automatización, su alta precisión y repetibilidad revelarán inmediatamente cuellos de botella en la productividad aguas arriba y aguas abajo de la celda automatizada.

"Uno de mis libros favoritos se llama 'La Meta'", dijo Rhoda. "Ahora es un libro clásico que trata sobre la teoría de las limitaciones y cómo establecer el ritmo de su fábrica basándose en saber dónde están los cuellos de botella y abordarlos".

10. Los sistemas de visión y los sensores han avanzado

"La visión y otros sistemas de detección, combinados con mejores algoritmos de toma de decisiones y aprendizaje automático, nos permiten implementar robots de manera más rápida e inteligente", dijo Komljenovic. "Elegir aplicaciones que eran complicadas hace unos años es pan comido hoy".

"La tecnología de visión 2D y 3D es muy fácil de adoptar ahora", añadió Finazzo. “Como cuestan menos y son fáciles de configurar, ahora puedes darte el lujo de explorar y decir: 'Resolví este problema y puedo reducir los costos aquí, así que puedo gastar más allí'”.

11. Los cobots son seguros

La AWS y la Association for Advancing Automation (A3) tienen estándares para la seguridad de robots y cobots.

"Para acelerar la adopción, hay que asegurarse de que se hará de forma segura", dijo Finazzo. “Aunque un cobot tiene medidas que limitan el poder y la fuerza, existe un proceso exhaustivo de evaluación de riesgos. La capacitación también es parte de las tácticas de mitigación”.

“Como no hay valla ni barrera de luz, la gente se pregunta si los cobots son seguros. La respuesta es sí”, afirmó Komljenovic. “Sin embargo, todavía tienes una antorcha al final del brazo del cobot. ¿Qué tan segura es una antorcha caliente? Bueno, es tan seguro como soldar a mano. Por eso es necesario elegir un socio de automatización que le ayude a comprender cómo evaluar el riesgo”.

12. Invertir en educación

Las empresas de los expertos invierten en programas que llegan a las instituciones educativas, crean programas de tutoría y ofrecen oportunidades educativas para desarrollar las habilidades de automatización.

"Cuando se piensa en el retorno de la inversión de una corporación, en realidad se trata del retorno de la inversión de un país: retribuir y ser competitivo en la manufactura", dijo Komljenovic. "Tenemos un largo camino por recorrer, pero estamos en una buena trayectoria".