Tendencias de automatización en la industria del packaging

Autor: Malte Schlüter

Como muchas otras industrias, el sector del embalaje se adapta constantemente a las exigencias del mercado. Los cambios están siendo influenciados por factores como la regulación, la escasez de personal cualificado y la transformación digital. Para convertir estos retos en oportunidades, las empresas innovadoras confían cada vez más en soluciones como la colaboración entre humanos y robots y el uso de la inteligencia artificial para gestionar el procesamiento intensivo de datos.

Robots colaborativos

La diversificación, la personalización y los tamaños de lote cada vez más pequeños no siempre se pueden gestionar de forma económica mediante procesos automatizados de alta velocidad en la producción en serie. Las tareas correspondientes se transfieren a menudo a envasadores por contrato (copackers), que tienden a emplear costosos recursos humanos intensivos para realizar tareas de procesamiento complejas en lotes pequeños y envases de alta calidad. Por lo tanto, los robots industriales convencionales tienen más probabilidades de desempeñar un papel secundario en esta área.

Una tendencia clara es la creciente demanda de robots colaborativos (cobots) para uso directo junto a personas sin equipo de protección: "No se trata de desplazar robots industriales clásicos, sino de complementarlos y añadir avances en automatización, especialmente en el sector del co-packing", dice Schlüter. Por otro lado, el apoyo de los humanos con el aporte de cobots representa una oportunidad: Equipados con un sistema de visión, pueden aliviar a las personas de tareas monótonas, agotadoras y físicamente estresantes, por ejemplo, orientando correctamente las piezas o levantando cargas. De esta manera, aumentan la eficiencia y la calidad del trabajo humano.

Los cobots están diseñados desde el principio para ser utilizados muy cerca de los seres humanos, lo que significa que funcionan con fuerzas y parámetros de aceleración que son inofensivos para los seres humanos y que se especifican en la norma de seguridad ISO TS15066. "Mitsubishi Electric está desarrollando actualmente un nuevo robot de colaboración con características que incluyen: sin riesgo de lesiones por aplastamiento de bordes y una superficie que es fácil de limpiar y evita la acumulación de suciedad, al tiempo que alcanza la misma precisión de repetición de ±0,02 mm que nuestros robots industriales. Los prototipos están aún en fase de prueba, pero ya han sido presentados a un público más amplio en ferias internacionales", afirma Malte Schlüter.

Otra característica de los cobots en general es la sencillez de sus requisitos de control y programación, que pueden ser llevados a cabo por personal formado en la empresa del usuario final. Esto elimina la necesidad continua de integradores de sistemas o programadores externos. Además, pueden utilizarse de forma rápida y flexible en muchas áreas de aplicación dentro de la industria del embalaje. El prototipo de Mitsubishi Electric ofrece varias opciones para "enseñar" cobots. Estos van desde el movimiento manual controlado por la fuerza del brazo del robot hasta la posición deseada, pasando por la programación visual y las interfaces de usuario en tabletas o dispositivos móviles para la calibración y parametrización.

Robots sin barreras de protección

Para los robots industriales, la demanda del mercado es de soluciones de seguridad alternativas a las vallas, barreras, jaulas y celdas. Al fin y al cabo, estas medidas de seguridad ocupan un valioso espacio de producción, conllevan elevados costes adicionales de limpieza en las zonas higiénicas e impiden una cooperación significativa con los trabajadores. Además, se requieren complejos procedimientos de reinicio después de una parada de emergencia o si se han abierto barreras de protección. En su lugar, se pueden aplicar sistemas ópticos de seguridad. Los escáneres láser se utilizan ampliamente para supervisar zonas definidas alrededor del robot. "Una característica especial que ofrece Mitsubishi Electric es una reducción relevante para la seguridad en la velocidad de movimiento de nuestros robots industriales. Tan pronto como un humano entra en su zona exterior, disminuye la velocidad. Cuando una persona entra en la zona donde existe peligro de contacto directo con el robot, éste se detiene inmediatamente", explica Malte Schlüter, describiendo la solución.

En lugar de asegurar un área con barreras de luz y escáneres láser, salas enteras están siendo monitoreadas cada vez más con sistemas de cámaras. En el futuro, los sistemas de visión equipados con inteligencia artificial (IA) reconocerán cuándo y dónde las personas entran en el espacio de trabajo del robot y regularán su velocidad en consecuencia. De esta manera, las personas pronto podrán moverse libremente y con seguridad alrededor de los robots. Con el fin de alcanzar este objetivo, Mitsubishi Electric ya está trabajando activamente con sus socios para desarrollar soluciones prácticas listas para lanzarlas al mercado.

Inteligencia artificial

En robótica, la inteligencia artificial describe la capacidad de reaccionar adecuadamente ante situaciones imprevistas y no programadas. Si, por ejemplo, un robot recibe un producto que se desvía del estándar en términos de orientación, geometría o embalaje, entonces sin AI no podría identificar estas irregularidades y reaccionar en consecuencia. Los sistemas de robots equipados con IA y los correspondientes sistemas de visión como sensores pueden ahora aprender a identificar estas desviaciones y adaptar sus procesos. Hoy en día, la nueva serie de robots MELFA FR de Mitsubishi Electric está disponible con funciones AI y puede aumentar el rendimiento en industrias como la alimentaria y la de ciencias de la vida.

La IA también se utiliza cuando robots inteligentes detectan defectos de calidad en los productos que se van a envasar y los sustituyen por productos impecables durante el proceso, incluso dentro de unidades de envasado individuales. Los robots que se pueden mover manualmente o incluso montar en sistemas de transporte sin conductor también pueden detectar rápidamente su nueva posición y adaptar sus secuencias de proceso mediante la IA.

Data Mining

En el contexto de un deseo de aumentar la OEE (eficacia global de los equipos) mediante la digitalización, existe una gran demanda de análisis de los datos extraídos (data mining) de la producción. En primer lugar, hay una receta y datos de fabricación para la evaluación interna.

Además, se puede registrar el estado y el perfil de funcionamiento de dispositivos como los componentes del robot, como los servoaccionamientos. Esto proporciona información valiosa, por ejemplo, el estado de las piezas de desgaste y cualquier tipo de contaminación. La información de la base de datos resultante permite estrategias de mantenimiento predictivo con un importante potencial de ahorro en los costes de mantenimiento. Para mejorar aún más estas estrategias, Mitsubishi Electric está desarrollando una nueva tecnología informática de vanguardia llamada MELIPC que se comercializará en su totalidad en el transcurso del próximo año. Su objetivo es aprovechar el valor de los datos del fabricante mediante el uso de algoritmos analíticos avanzados ejecutados en el borde del área de producción.

Otra categoría importante de datos de proceso es la que se utiliza para la trazabilidad y la información al consumidor, especialmente en el sector alimentario. Esto se puede utilizar, por ejemplo, para demostrar el cumplimiento de la cadena de frío o para adjuntar información sobre el

origen a los envases de los alimentos que se pueden llamar mediante un código QR. "En Mitsubishi Electric, podemos recopilar todos los datos de PLCs, controles y accionamientos de forma centralizada y procesarlos localmente utilizando tecnologías informáticas especiales de vanguardia. Esto reduce la factura del espacio de almacenamiento en la nube, además de ofrecer muchas otras ventajas para el control y la monitorización de la producción.

"Los robots están lejos de reemplazar todo el trabajo manual en la industria del embalaje", resume Malte Schlüter. "Como 'colegas' totalmente integrados e inteligentes, ayudarán a que las tareas sean más cómodas y eficientes. Esto ya no es un sueño de futuro, porque ahora mismo tenemos la tecnología necesaria y su uso es económico".

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