Digitalización en la pista

La digitalización por sí sola no basta para lograr una verdadera personalización a gran escala y producción por lotes individualizados. Estos hitos del IIoT dependerán por igual de nuevos enfoques en el diseño mecánico y el hardware de control de movimiento. Las novedades revolucionarias en estas dos áreas forman el corazón del ACOPOStrak - un sistema de transporte inteligente cuyo diseño revolucionario permite sistemas de fabricación adaptables y promete una nueva era en la producción flexible y eficiente.

Las empresas manufactureras buscan constantemente soluciones para poder ofrecer nuevos productos al mercado con mayor rapidez, de forma que sean más competitivas en los mercados globales. La clave del desafío es encontrar la manera de maximizar la eficacia general del equipo (OEE) y la productividad, incluso al producir a gran escala productos personalizados en lotes individuales. "El tan discutido tema de la digitalización basada en la tecnología de la comunicación y el software a menudo se plantea de forma demasiado limitada", sostiene Robert Kickinger, gerente de tecnologías mecatrónicas de B&R. Un nuevo conjunto de requisitos también exige replantearse de forma radical el transporte de los productos a través de máquinas y sistemas de producción, y B&R ha afrontado el desafío: "Con el desarrollo del sistema de transporte inteligente ACOPOStrak", prosigue, "hemos preparado el camino para nuevos y revolucionarios conceptos de maquinaria".

Entonces, ¿qué hace que el sistema de transporte inteligente sea tan adecuado para automatizar los procesos de adaptación? "El desviador es, literalmente, un componente fundamental del sistema", detalla Kickinger. "Es 100% electromagnético y, por lo tanto, está completamente libre de desgaste". Al igual que en los desvíos de una autopista, el desviador ACOPOStrak permite que los flujos de productos diverjan y converjan. "El desviador permite a las lanzaderas cambiar de pista a toda velocidad sin comprometer la productividad", enfatiza.

Los artículos producidos en masa, como las bebidas embotelladas, se pueden agrupar sobre la marcha en seis paquetes personalizados (tres de un sabor, dos de otro y uno de un tercero) sin realizar ningún cambio en el hardware. El desviador también permite descartar los productos defectuosos tan pronto como se identifican, en lugar de continuar hasta el final de la línea como sucede en un sistema convencional. Todo ello tiene un efecto positivo en la productividad general.

ACOPOStrak y sus desviadores también añaden una nueva dimensión en flexibilidad para implementar el procesamiento en paralelo. El flujo de productos puede dividirse, pasarse por múltiples estaciones de procesamiento y fusionarse posteriormente en la misma línea de producción. De esta forma, la velocidad de producción ya no se ve limitada por la estación con el tiempo de procesado más lento. "El cliente final puede aumentar la productividad sin que ello suponga aumentar también el tamaño de la máquina", explica Kickinger. En otras palabras, ACOPOStrak aumenta la producción por metro cuadrado. "En última instancia, eso significa un mayor retorno de la inversión", agrega. Cuando se construye una máquina o una línea de fabricación utilizando este sistema de transporte inteligente, se dispone de la modularidad y flexibilidad necesarias para añadir segmentos de pista individuales y estaciones de procesamiento en respuesta a los cambios en la demanda. Las máquinas adaptables y escalables previstas para la IoT industrial ya son una realidad.

Los sistemas de fabricación basados en ACOPOStrak también son excepcionalmente tolerantes frente a los fallos. Si se produce algún problema en una válvula de una línea de embotellado, simplemente las botellas dejan de enviarse a dicha válvula. La válvula defectuosa no genera desperdicios, lo que supone una gran diferencia en el factor de calidad de la eficacia general del equipo.

Las lanzaderas intercambiables en caliente pueden sustituirse sin herramientas y sobre la marcha para conseguir una disponibilidad sin precedentes. Al cambiar de producto, todo lo que debe hacer el operario es colocar las ruedas de la nueva lanzadera en las guías. Las lanzaderas se sostienen en la pista únicamente mediante la acción de imanes permanentes. Las operaciones de cambio y de mantenimiento pueden llevarse a cabo de forma más eficiente incluyendo una zona de «boxes» en el diseño de la pista. "Una forma de imaginar este proceso es como si fuera el banquillo de un equipo de hockey sobre hielo", dice Kickinger. Las nuevas lanzaderas se montan en la zona de «boxes» y luego se canalizan hacia las líneas de producción reales de la pista a través de un desviador. De la misma manera, todas las lanzaderas que ya no se necesitan simplemente pueden desviarse hacia la zona de "boxes". "Todo ello tiene lugar a la velocidad real de producción", enfatiza.

La absoluta flexibilidad del diseño de ACOPOStrack le permite adaptarse a todo tipo de diseños abiertos y cerrados, organizando los segmentos en diferentes combinaciones en una cuadrícula. El núcleo del sistema de pistas es un motor lineal ensamblado a partir de cuatro tipos de segmentos modulares: un segmento recto, un segmento a 45° y dos segmentos a 22,5°, uno de ellos curvado hacia la derecha y el otro hacia la izquierda. "ACOPOStrak se adapta perfectamente a cualquier planta de producción", explica Kickinger. "Y, al mismo tiempo, permite unos diseños de máquinas completamente nuevos que nunca antes habían sido posibles".

Pero el sistema de transporte inteligente no ofrece solo flexibilidad: también resulta imbatible en cuanto a rendimiento. El sistema puede desarrollar una aceleración de hasta 5 g y alcanza velocidades máximas de más de 4 metros por segundo, con un desplazamiento mínimo del producto de solo 50 milímetros. "Cuando se combinan estas cifras de rendimiento con las ventajas de los desviadores y la extremada flexibilidad del diseño, es un conjunto de características nunca vistas en el mercado", explica el experto en mecatrónica, convencido de que la industria está a punto de experimentar un salto generacional tanto en productividad como en retorno de la inversión acelerado.

B&R ofrece una amplia gama de funciones de software para poner en marcha ACOPOStrak con un mínimo de tiempo y esfuerzo. El mismo código de aplicación puede ejecutarse en simulaciones o en el hardware real sin limitaciones. "Los desarrolladores pueden alternar entre la simulación y el hardware real tantas veces como sea necesario", detalla Kickinger. De esta forma se reducen considerablemente los tiempos de desarrollo y puesta en marcha. "Ello representa una ventaja increíble en términos de tiempo de comercialización".

Los desarrolladores también se benefician de la programación orientada a procesos. Basta con describir las reglas que definen el flujo de productos en la pista, en lugar de tener que programar individualmente una gran cantidad de ejes y lanzaderas. El control autónomo del tráfico con prevención de colisiones integrada permite aligerar el trabajo de los desarrolladores.

Con ACOPOStrak, B&R ha diseñado una solución para que los sistemas de fabricación flexibles y modulares tengan un funcionamiento altamente rentable. "Nuestro sistema permite una alta eficacia general del equipo, un elevado retorno de la inversión y un tiempo de comercialización reducido", resume Kickinger. De esta forma, la industria se encuentra totalmente preparada para afrontar una auténtica personalización a gran escala.

Autor: Carmen Klingler-Deiseroth, periodista independiente