Versión actualizada a 18. Junio. 2025
Álvaro Ballesteros
Caso
Piloto nº1: Soldaduras manuales de todo tipo, hasta en sitios inaccesibles para
robots montados en Gantries o sobre raíles en el suelo, al ponerle guías /
caminos apoyados en pilares al AGV / carro motor sobre el que va montado el
Cobot
Caso
Piloto nº2: Inserción y soldadura de transistores en una placa electrónica,
atornillado con control de par de las placas en carcasas / armarios y sellado
de toda la estructura para evitar corrosiones
La
implantación de este Co-Worker para automatizar operaciones de Alto Valor
Añadido supondrá una mejora radical de los KPI´s estratégicos de todo tipo de
fábricas, por ejemplo, caldererías de lotes pequeños y numerosos con alta carga
de soldadores, fábricas de electrónica, Astilleros, Sector Ferroviario,
Maquinaria para Obras Públicas, grandes Estructuras Metálicas, Eólico,
Automóvil, etc.
Resumen Caso Piloto nº1
Automatización de soldaduras manuales de todo tipo, hasta
en sitios inaccesibles para robots montados en Gantries o sobre raíles en
el suelo, al ponerle guías / caminos apoyados en pilares por donde entra el AGV
/ carro motor sobre el que va montado el Cobot
Situación de partida
En los procesos clave de soldadura de multitud de fábricas
hay una ausencia muy preocupante de soldadores con la experiencia que se
necesita
Y lo que es más grave, en muchos casos esta carencia de
soldadores está limitando de manera decisiva los Planes de Negocio de estas
Empresas, dado que esta operación es el Cuello de Botella que condiciona la
capacidad de todo el proceso industrial
Por otro lado, los costes de estos operarios son muy altos,
limitando de manera clara los beneficios de esas Cuentas de Resultados: estamos
hablando en muchos casos de unos 50.000 € / operario-año, coste empresa
Estas operaciones de soldadura se llevan a cabo en, como
mínimo, tres turnos de trabajo, y en muchos casos hasta turnos de fin de semana
con un coste / hora mucho más alto que los de días laborables
Además, a estas operaciones de soldadura manual, dada su
naturaleza crítica, hay que añadir unos costes considerables de las operaciones
de inspección de la calidad de esas soldaduras (inspectores que, además, tienen
unos costes / hora más altos que los de los operarios de soldadura)
Claves del Proyecto integral
Solución integral LEAN + COBOT´s + AGV´s + VISIÓN
ARTIFICIAL + INTELIGENCIA ARTIFICIAL
La programación del COBOT será sencilla y fácil de
implantar, con el objetivo final de que el programador sea el propio
soldador
El AGV estará dotado de herramientas clave de navegación
autónoma, tipo LIDAR, radares, cámaras RGB y de infrarrojos, para asegurar una
correcta circulación autónoma por los entornos cambiantes típicos de las naves
de soldadura
El software de Navegación llevará a los COBOT´s a las
localizaciones / estaciones que se definan, con la precisión que sea necesaria,
vía GPS diferencial / SLAM Navigation y los aparcará en las estaciones que se
definan con la precisión que se requiera, por medio de códigos QR o tecnología
similar
El escaneado 3D de la estructura antes de empezar las
operaciones de soldadura permitirá, tras la pasada inicial, hacer marcados por
láser de las posiciones de las piezas en la estructura
La Visión Artificial guiará al COBOT para asegurar el
progreso adecuado de los cordones que se vayan llevando a cabo en una
determinada unión, hasta terminar con la calidad que se haya definido
La Visión Artificial aportará al COBOT, antes de la
operación de soldadura propiamente dicha, imágenes precisas de las piezas a
soldar y del interior de la estructura donde van a ir las piezas
En la versión final, uno de los brazos robóticos sostendrá
la pieza a soldar mientras que el otro brazo realiza la operación de soldadura
propiamente dicha
Habrá COBOTS para llevar a cabo labores de inspección de la
calidad de la soldadura, mediante equipos de ultrasonidos, rayos X, etc., u
otros dispositivos que se montarán en los brazos robóticos
Cada soldadura realizada por el COBOT, con sus parámetros de
velocidad, ángulo e intensidad, alimentará a una Inteligencia Artificial para
que el correspondiente aprendizaje de las redes neuronales nos vaya aproximando
al "State of the Art" de todas las soldaduras que se hayan
llevado a cabo para este tipo de problemáticas específicas
Enfoque global
Proponemos enfocar el Proyecto en tres fases:
Fase nº1 Piloto:
Técnicas LEAN + Operario + COBOT de soldadura susceptible de poder ser trasladado
por medio de un carrito dotado de sistema de elevación y ruedas motorizadas
Fase nº2:
Integración COBOT + AGV + Visión Artificial
Fase nº3:
Inteligencia Artificial + Computación Cuántica
NOTA. Al tener el COBOT en marcha, con todo lo que implica
de grabación de históricos de secuencias de soldadura, la Fase nº3 se podrá
arrancar en cualquier momento, alimentando a la Red Neuronal de la Inteligencia
Artificial para que vaya aprendiendo de las sucesivas soldaduras robotizadas que
se vayan realizando
Resumen Caso Piloto nº2
Inserción y soldadura de transistores de componentes en
una placa electrónica, atornillado con control de par de las placas en carcasas
y sellado de toda la estructura para evitar corrosiones
Las operaciones están situadas en un Lay-out con forma de
las células en U promovidas por Toyota / el LEAN
El Cobot va desde un puesto a otro, llevando a cabo las
operaciones de cada estación y moviéndose entre estaciones por medio del AGV de
navegación autónoma que asegura la precisión en el posicionamiento en cada
caso
Inserción y soldadura de componentes en una placa
electrónica
-Nuestro Co-Worker explora la placa donde van a
ser insertados los componentes, vía barrido 3D
-Coge el cabezal de manipulación de componentes
-Coge los componentes a insertar, uno a uno, y
los inserta en sus posiciones, apoyado por Visión
-Nuestro Co-Worker deja el cabezal de inserción de
componentes, coge el de manipulación de tarjetas y le da la vuelta a la
tarjeta
-Coge el cabezal de soldadura de estaño inteligente, por
ejemplo, uno de JBC
-Nuestro Cobot de 6 ejes es capaz de llevar a cabo los
movimientos necesarios para enfrentar el cabezal de soldadura de estaño a la
posición idónea que se necesite en cada caso
-Realización de un escaneo 3D de la zona a soldar
-Tras esta primera pasada, la soldadura puede comenzar,
adaptándose el cabezal al relieve real 3D de la zona a soldar
-Al estar hablando de un Cobot, las trayectorias de
soldadura se pueden llevar a cabo guiando la cabeza por los propios operarios,
lo que reduce enormemente las horas de programación
-Al llevarse a cabo esta reducción de horas, se puede decir
que nuestra solución de Cobot es ideal para resolver problemáticas de lotes
cortos
Atornillado de tarjetas en carcasas
-El Co-Worker deja el cabezal de soldadura y se dirige a la
zona donde se montan las tarjetas en las carcasas
-Coge el cabezal de atornillado que tiene control de par
-Hace un escáner 3D para saber dónde están los agujeros
-Realiza el atornillado
Sellado de carcasas / armarios / estructuras
finales para evitar corrosiones en campo
-El Co-Worker deja el cabezal de atornillado y se dirige a
la zona donde están las estructuras terminadas
-Coge un cabezal de sellado, que tiene control de parámetros
sellado y gestión de principio y fin de operación
-Realiza, montado en el AGV, una vuelta a la estructura,
para escanear por Visión la zona a sellar
-Arranca la operación, y va sellando moviendo el cabezal de
acuerdo a los parámetros que le indica la Visión / IA
Esta solución supondrá una mejora radical de los KPI´s estratégicos de todo tipo de fábricas, por ejemplo caldererías de lotes pequeños y numerosos con alta carga de soldadores, fábricas de electrónica, Astilleros, Sector Ferroviario, Maquinaria para Obras Públicas, grandes Estructuras Metálicas, Eólico, Automóvil, etc.
Índice
1.
Caso Piloto nº1: soldaduras manuales de
todo tipo, hasta en sitios inaccesibles para robots montados en Gantries o
sobre raíles en el suelo, al ponerle guías / caminos. Principios LEAN a aplicar
2.
Fase Piloto: creación del Equipo Soldador
/ COBOT móvil que pueda ser trasladado por medio de un carrito dotado de
sistema de elevación y ruedas motorizadas
3.
Equipo base: Integración COBOT + AGV +
Visión Artificial
4.
Integración de AI + Computación Cuántica
5.
Empleo de los AGV´s del equipo COBOT /
AGV para otras operaciones distintas a las soldaduras de piezas en estructuras
6.
Empleo del equipo COBOT / AGV para
realizar operaciones de montaje
7.
Implantación de AGV´s para mover estructuras
/ tramos por toda la fábrica
8.
Estimación, en grandes números, de costes
/ beneficios
9.
Caso Piloto nº2: Inserción y soldadura de
transistores de componentes en una placa electrónica, atornillado con control
de par de las placas en carcasas y sellado de toda la estructura para evitar
corrosiones
10. Próximos pasos
ANEXOS
ANEXO
2. Best practices de Robótica en Quirófanos que pueden ser aplicables en
procesos de soldadura de Calderería Pesada
ANEXO
3. Gemelos digitales, Inteligencia Artificial y Softwares de simulación
ANEXO 4. Ideas de partida que ayuden a sentar las bases
de este Proyecto
1.
Caso Piloto nº1: soldaduras manuales de
todo tipo, hasta en sitios inaccesibles para robots montados en Gantries o
sobre raíles en el suelo, al ponerle guías / caminos. Principios LEAN a
aplicar
La solución buscada, en el más puro sentido LEAN, tiene los siguientes
objetivos clave:
-Romper los cuellos de botella de soldadura que se montan
alrededor de instalaciones fijas como robots montados sobre gantries o que se
mueven por el suelo a través de un track
-Llevar la soldadura robotizada a sitios imposibles para los
robots montados sobre gantries o para los que corren sobre tracks por el suelo,
por ejemplo, al interior de submarinos, costillas internas de grandes
estructuras, etc.
-Cambiar el paradigma de que las piezas se deben mover hacia
estaciones robotizadas que están en ubicaciones fijas y poder lograr que los Robots
/ Cobots de soldadura sean capaces de moverse de forma inteligente a lo largo y
ancho de grandes piezas que estén situadas en cualquier parte de las fábricas
Por eso, optaremos por una serie de Cobots de soldadura susceptibles
de ser montados sobre AGV´s si el suelo
es normal y/o en unos carros motorizados que vayan montados sobre guías apoyadas
en pilares para poder salvar los obstáculos que haya en el suelo que se vaya a
soldar
La tecnología para llevar los Cobots a sitios de accesos
complicados sería similar a los sistemas de electrovías que hay en las fábricas
de automóviles para, por ejemplo, llevar vía aérea las puertas ya soldadas hasta
las estaciones de Framing 1, donde se realiza el ensamblaje total de la
carrocería, antes de ser enviada a Pintura
Con esta solución, la soldadura de piezas nunca será cuello
de botella porque pondremos tantos equipos autónomos como necesitemos, capaces
de soldar simultáneamente en diferentes partes de la estructura y /o diferentes
estructuras
Por otro lado, siguiendo otro de los principios clave de
TOYOTA cuando definió el LEAN, habría que evitar riesgos de una implantación en
la que todo sea nuevo, lo que implica basarse en tecnologías ya contrastadas, a
las que les vamos a ir añadiendo integraciones sucesivas
Ejemplos:
-El COBOT debe poder funcionar con cualquier tipo de
soldadura robotizado
-El objetivo del enunciado anterior es que debemos poder
adaptarnos a las marcas de fuentes de soldadura que tenga cada Cliente,
incluidas soldaduras con estaño en fábricas electrónicas
-Los AGV´s tendrán sistemas LIDAR y SLAM Navigation (que le
permitan navegación autónoma) ya existentes en el mercado
-Los AGV´s irán
dotados de ruedas tipo Mecanum ya existentes en el mercado, capces de girar
cada una de ellas 360º sin moverse, para poder tener una máxima capacidad de
maniobra sobre caminos complicados
-El equipo podrá disponer de un doble brazo robótico, con el
objetivo final de que un brazo sea capaz de coger la pieza y el otro soldar
-La Solución será tipo COBOTS, para que desde el principio
haya una coexistencia / integración armónica persona-máquina
Esta solución tipo COBOTS tiene además una ventaja
fundamental respecto a automatizaciones al 100% donde haya un porcentaje bajo o
medio de operaciones complejas: podemos comenzar automatizando con los Cobots las
operaciones repetitivas / penosas / de bajo valor añadido y dejar que las
operaciones más complejas las sigan haciendo las personas
-De esta forma, vamos automatizando poco a poco operaciones,
lo que implicará implantaciones progresivas sencillas, en vez de abordar una gran
automatización compleja
De hecho, sugerimos una Fase Piloto inicial exclusivamente
basada en la pareja Soldador-COBOT
En la etapa inicial dejaríamos al COBOT las tareas más
penosas y repetitivas
Por ejemplo, en una primera fase el soldador haría las
operaciones de puntear y el COBOT iría detrás para hacer la soldadura
propiamente dicha
Detrás del equipo vendría otro AGV con un brazo robótico
provisto de sonda + Visión, para comprobar inmediatamente después de la
operación de soldadura la correcta calidad
2.
Fase Piloto: creación del Equipo Soldador /
COBOT móvil que pueda ser trasladado por medio de un carrito dotado de sistema
de elevación y ruedas motorizadas
Siguiendo la más
pura filosofía de los COBOT´s, buscando la máxima sencillez, la parte más
importante de la puesta en marcha de las primeras piezas deben hacerse por
parte del soldador, guiando el brazo robótico según su experiencia de 20 / 30
años
Estamos firmemente
convencidos de que los soldadores aprobarán la idea de dejar que sus tareas más
tediosas / poco ergonómicas sean hechas por su nuevo compañero
De esta forma,
estos buenos profesionales podrán dedicar su tiempo en lo que es realmente
importante: lograr soldaduras de alta calidad, en el 100% de los casos
Hay que recordar
que una de las magias de automatizar una soldadura es que todas las secuencias
quedan grabadas, por lo que poder escoger las que han dado los mejores
resultados es de vital importancia para la Empresa
Hay que recordar
que una de las magias de automatizar una soldadura es que todas las secuencias
quedan grabadas, por lo que poder escoger las que han dado los mejores
resultados es de vital importancia para la Empresa
Lo anterior implica
que en este Piloto no incluiríamos nada relacionado con AGV´s ni con
Visión Artificial
En este caso
piloto, el COBOT y el equipo de soldadura sería trasladado por medio de un
carrito dotado de sistema de elevación y ruedas motorizadas
Lo que sí proponemos
es sentar las bases en este Proyecto Piloto para incluir herramientas de
Inteligencia Artificial desde el principio
En este Proyecto Piloto
haremos las cosas lo suficientemente sencillas para que la necesidad de
recursos de programación del Cliente sea mínima (lo que, por otra parte, está
dentro de la filosofía de implantación del concepto de COBOT)
De hecho, buscamos
que el "programador" del COBOT sea el propio operario
Las tareas
iniciales del COBOT servirían como ayuda para el operario, con objeto de
que el COBOT haga cosas penosas y/o que no sean atractivas para el operario
El segundo brazo
robótico no sería necesario en este Piloto, porque el soldador haría el
punteado de la pieza y el COBOT el resto
3.
Equipo base: Integración COBOT + AGV + Visión Artificial
Ideas de partida para el robot
-COBOT tipo Yumi de ABB, con dos brazos robóticos de 6
grados de libertad cada uno, con misma cintura o cinturas diferentes
-Robot APOLLO de Google (presentado por Google tras su
acuerdo con APPTRONIK)
-Lo más importante que podemos aprovechar de este robot,
aparte de los 6 grados de libertad de los brazos, sería lo que tiene en la cabeza: visores +
acceso / colaboración con la Inteligencia Artificial de GOOGLE
Integración COBOT + AGV + Visión Artificial
En la parte baja, para el desplazamiento, creemos que es mucho
más adecuado que las extremidades inferiores del APOLLO que haya un AGV con
ruedas MECANUM, para poder girarse 360º sin moverse (lo que le permitirá
maniobras complicadas dentro de la estructura para poder acceder a sitios
difíciles)
La parte de la cabeza no la vemos como la del APOLLO: la
sustituiríamos por un tercer brazo robótico con 6 grados de libertad, donde se
pueda montar la Visión Artificial, un Scanner 3D LIDAR para sacar un barrido de
precisión 3D del interior de la estructura antes de empezar las soldaduras de piezas,
por equipos de inspección de ultrasonidos (por ejemplo tipo ToFD “Time of
Flight Difraction”) para llevar a cabo de forma automatizada, por medio de otro
AGV, las operaciones de inspección de la soldadura
El AGV iría dotado con LIDAR y SLAM Navigation
Si fuera necesario mantener seguridad total ante personas, añadiremos
detectores de infrarrojos
Uno de los brazos llevaría la antorcha y el otro la pieza a
ser soldada
Por debajo de los brazos irían los equipos de soldadura
Los brazos y el equipo deben diseñarse de tal manera que el
conjunto completo se pueda montar encima de un pallet
Ejemplo encontrado en Internet:
(Imagen de THG)
Este equipo, con esa base tipo palet, aparte de ser
fácilmente montado en el AGV, puede ser trasladado a cualquier lugar de la
fábrica con una carretilla o transpaleta
Esto podría ser útil para llevar el equipo a otras zonas de
soldadura, aunque en nuestro caso creo que lo mejor sería optar desde el
principio por la solución integrada COBOT + AGV
En conclusión, es bueno que el COBOT se pueda desmontar del
AGV para casos en que un AGV con ruedas no sea la mejor manera en que se mueva
el robot
En otros casos, cuando la superficie en que se mueva el
robot sea muy irregular, que tenga costillas de refuerzo en el suelo, que deben
ser soldadas, pondremos unas guías encima de este suelo, soportadas por apoyos
EL COBOT se apoyará en estas guías y tendrá un sistema
motorizado para desplazarse por ellas
https://www.youtube.com/watch?v=jGYHkEEUb2U
(Imagen de Inrotech)
La cámara de escaneo 3D sacará imágenes 3D de las piezas a
soldar y del estado real de la superficie sobre la que se va a montar cada pieza.
A partir de esta imagen 3D se crearán los CAD / CAM correspondientes y las
programaciones concretas, pieza a pieza, de cada soldadura.
En una primera fase las piezas serán colocadas / punteadas en
la estructura por el soldador
El soldador realizará con el COBOT la secuencia de soldadura
que él, por su experiencia, aconseje
Con ello la secuencia quedará en el COBOT y se podrá empezar
la operación robotizada de soldadura propiamente dicha
En una segunda fase, tras el aprendizaje correspondiente, se
podrá llevar a cabo como se ha dicho: imagen 3Dà
CAD -à CAM-à soldadura robotizada
Sistema de desplazamiento físico del COBOT / AGV para
soldar piezas dentro de una estructura que tenga suelo muy irregular
La solución para mover el AGV+ROBOT dentro de una estructura
de ese tipo, si la parte baja es muy complicada y tiene multitud de obstáculos,
sería poner unos simples carriles montados sobre pilares que se fijarían al
fondo irregular
El COBOT estaría montado sobre un carrito motorizado que se
movería siguiendo la trayectoria de los carriles
(ver Anexo 4.5)
En una fase posterior, para casos más complejos, montaríamos
el COBOT sobre un AGV
Sería como crear una “autopista para cruzar Despañaperros”
Estas vías de tren estarían colocadas a media altura dentro
del hueco de la estructura
Siguiendo con el símil, esa autopista debería tener zonas desdobladas,
para que un vehículo COBOT / AGV pueda ser adelantado por otros
En casos muy especiales podríamos electrificar las guías,
con soluciones tipo electrovía presentes en todas las fábricas de automóviles
En cualquiera de ambos casos, estas vías deben ser diseñadas
de tal manera que sean capaces de hacer los giros y rampas que se necesiten
para sortear los obstáculos que haya en el interior de la estructura, por ejemplo,
piezas que ya hayan sido soldadas en las primeras pasadas del equipo AGV / COBOT
Para que los AGVs / ROBOTS puedan entrar y salir de las estructuras
necesitamos rampas de entrada de salida
Una vez terminado el trabajo en la estructura ("atravesado
el tunel"), los AGVS / COBOTS irían de forma autónoma por el suelo de las
naves para iniciar las operaciones de soldadura de internos en otras estructuras
Al final sería como construir una maqueta de vías de trenes,
con túneles/ pilares y espacios abiertos a lo largo de toda la nave
El control de tráfico en esas rutas en las que se moverán los
COBOTs / AGVs se gestionarán con toda la tecnología existente en los AGVs, vía SLAM
Navigation
También llevarán GPS Diferencial y códigos QR para asegurar
posicionamientos exactos en las estaciones que se definan
Evidentemente, de acuerdo con los principios SMED del LEAN,
estos carriles provistos de pilares hay que idearlos para que su montaje y
desmontaje sean rápidos
Sea cual sea el método de introducción de los COBOTS/AGVs en
el interior de la estructura, el resultado será que los COBOTS / AGVs irán
desplazándose a un nivel /altura
determinada dentro de la estructura, sobre la que podrán ir soldando las piezas
del interior de la estructura
Como hemos comentado con anterioridad, la precisión
milimétrica que necesitemos para las operaciones de soldadura se logrará pasando
la información al COBOT con GPS Diferencial y códigos QR grabados en cada
estación
Nota importante: no es necesario que los brazos de los
robots sean grandes para poder alcanzar alturas considerables en la superficie
de la estructura: es el AGV el que debe estar dotado de mesas elevadoras con
tres grados de libertad para poder posicionar el COBOT / AGV en la posición
espacial que sea necesaria
Este aspecto es clave para el diseño porque implica que hay
que meter robots pequeños en el interior de la estructura, dados los espacios
reducidos que hay ahí dentro
Trabajo de soldadura según principios de las Células LEAN
para lograr que varios COBOTS / AGVs trabajen a la vez de forma coordinada
En una primera fase de puesta en marcha, sugerimos trabajar
tal como se hace en las Células LEAN, sobre todo aplicando el concepto de
separación operario / máquina
Desde este punto de vista, el soldador realizará las
operaciones de punteo de la pieza en su posición correcta, y luego detrás del
soldador llegará el COBOT / AGV para llevar a cabo la soldadura propiamente
dicha: el operario se va a puntear otro interno y la máquina se queda hasta
terminar la operación
Siguiendo con los conceptos de las células en U podría haber
varios operarios y varios COBOTS / AGVs trabajando al tiempo de ciclo que se
haya definido para cumplir los plazos definidos por el Cliente
Para operaciones secuenciales donde la pieza tenga que pasar
diferentes máquinas, si no es posible hacer células en U porque el coste de
mover esas máquinas sea demasiado alto ( por ejemplo por tener fosos) , el
Cobto montado en el AGV puede llevar al
pieza de máquina en máquina y realizar solo las operaciones de carga / descarga
en cada máquina, ayudándose de sus dispositivos de Visión Artificial
En el caso de Robots que vayan montados en un 7 eje vía Rail
/ Track y que sirvan para conectar máquinas, nuestra solución de que el COBOt
vaya montado sobre el AGV le da unas posibilidades mucho mejores en cuanto a
las capacidades de maniobra
https://www.linkedin.com/company/evomatic/posts/?feedView=all
Marcado de puntos de referencia para la navegación del COBOT
/ AGV dentro de la estructura
En una primera fase el marcado se llevará a cabo de forma
manual
En una segunda fase, previo a la operación de soldadura propiamente
dicha, un AGV que lleve un scanner 3D montado realizaría un barrido de toda la estructura,
para conocer sus irregularidades y poder marcar las referencias que se
necesiten para la correcta navegación del COBOT / AGV
Después de haberse realizado los barridos iniciales, un COBOT
marcador montado en un AGV irá marcando sobre el interior de la estructura los
sitios donde irán montadas las piezas
4. Integración de AI + Computación Cuántica
La experiencia de los soldadores profesionales le va
enseñando al COBOT las mejores secuencias de soldadura
Los parámetros de la soldadura óptima quedan grabados
Comparamos estas secuencias / parámetros de soldadura con
las Best Practices que haya en CLIENTE y en Internet para casos similares
Con el Deep Learning la soldadura irá mejorando día a día
Por ejemplo, con el empleo de redes neuronales se pueden
hacer predicciones de las óptimas alturas del recorrido del cordón de soldadura
para que la operación quede perfecta
Se deben introducir en la AI todos los videos de las
soldaduras que se hayan realizado en el pasado para que la AI nos indique cual
es el mejor, para que pueda ser realizado en la siguiente operación
Como diría uno de los creadores clave de la AI, Jurgen Schmidhuber,
se trataría de ir creando poco a poco “el mejor soldador artificial”
Podemos aprovecharnos de la computación cuántica de Google
(cuyos servicios se pueden alquilar bajo demanda) para calcular los caminos
óptimos, llevar a cabo las simulaciones en tiempo real y devolver feedbacks instantáneos
al robot para lograr la soldadura perfecta
Entendemos que esta rapidez en la respuesta, de todas las
simulaciones que proponga la AI, sería la gran ventaja de esta computación
cuántica
Una opción sería asociarnos con Google DeepMind para tener a
nuestra disposición todas las posibilidades de su AI GEMINI y del chip cuántico
WILLOW
5. Empleo de los AGV´s del equipo COBOT / AGV para otras operaciones
distintas a las soldaduras de piezas en estructuras
Como hemos comentado con anterioridad, el equipo de
soldadura debe poderse desmontar de manera sencilla y automática del AGV
Estamos pensando en facilitar esa operación si el conjunto COBOT
+ Equipo de soldadura va montado sobre base de palet europeo
Otra opción sería montar el Cobot sobre una base que tenga
cuatro patas y poder mover esa estructura con AGV´s que entren por debajo, se
eleven, monten el Cobot encima y lo lleven hasta la próxima estación para
seguir haciendo operaciones de soldadura
https://www.youtube.com/watch?v=eqxXwqhZ5DY&t=69s
Por ejemplo, se podrá quitar el conjunto COBOT + Equipo de
soldadura y poder meter un brazo robótico que lleve en la garra alguno de los
siguientes dispositivos:
-Un equipo de detección de defectos por ultrasonidos u otro
de rayos X
-Un dispensador de sellado
-Un atornillador
7. Estimación, a grandes
números, de costes / beneficios
Ahorros
2 soldadores / turno
Coste empresa por soldador:
50.000 €
Ahorros: 2 soldadores / turno x 3
turnos x 50.000 € / operario: 300.000 €
Total, ahorros estimados: 300.000 € / año
Costes
COBOT: 100.000 €
AGV: 100.000 €
Horas de Ingeniería de Diseño: 1000h x
100 € / h = 100.000 €
Horas de Integración de Visión
Artificial + IA: 1000h x 100 € / h = 100.000 €
Horas de puesta en marcha: 1000h x 50 €
/ h = 50.000 €
Total, costes estimados: 450.000 €
Relación coste / beneficio estimado: 1,5 años
Otros ahorros a estimar
Calidad
al 100% a la primera
Ahorros
de tiempo de inspectores, por calidad al 100% a la primera
Beneficios adicionales por destrucción del cuello de botella
de soldadura y poder tener más pedidos (beneficios por pérdida de oportunidad)
Posible
Proyecto de automatización parcial de operaciones de inspección, con equipos de
ultrasonidos montados en el COBOT / AGV
NOTA MUY IMPORTANTE
Según se puede apreciar en un muestreo LEAN de
cuantificación de despilfarros en una operación de soldadura hecha por soldadores
en una Calderería del sector Naval, los porcentajes de Valor vs No Valor son
los siguientes:
Resumen
Valor añadido: 54%
No Valor añadido necesario: 23%
Despilfarro: 23%
Conclusión clave de esta observación de Valor vs No Valor:
una estrategia integral de eliminación de los despilfarros LEAN (con los medios
existentes) + Automatización con este Equipo permitiría saltos de productividad
muy superiores a los derivados de la simple automatización
9. Caso Piloto nº2: Inserción
y soldadura de transistores de componentes en una placa electrónica,
atornillado con control de par de las placas en carcasas y sellado de toda la
estructura para evitar corrosiones
Las operaciones están situadas en un Lay-out con forma de
las células en U promovidas por Toyota / el LEAN
El Cobot va desde un puesto a otro, llevando a cabo las
operaciones de cada estación y moviéndose entre estaciones por medio del AGV de
navegación autónoma que asegura la precisión en el posicionamiento en cada
caso
Inserción y soldadura de componentes en una placa
electrónica
-Nuestro Co-Worker explora la placa donde van a
ser insertados los componentes, vía barrido 3D
-Coge el cabezal de manipulación de componentes
-Coge los componentes a insertar, uno a uno, y
los inserta en sus posiciones, apoyado por Visión
-Nuestro Co-Worker deja el cabezal de inserción de
componentes, coge el de manipulación de tarjetas y le da la vuelta a la
tarjeta
-Coge el cabezal de soldadura de estaño inteligente, por ejemplo,
uno de JBC
-Nuestro Cobot de 6 ejes es capaz de llevar a cabo los
movimientos necesarios para enfrentar el cabezal de soldadura de estaño a la
posición idónea que se necesite en cada caso
-Realización de un escaneo 3D de la zona a soldar
-Tras esta primera pasada, la soldadura puede comenzar,
adaptándose el cabezal al relieve real 3D de la zona a soldar
-Al estar hablando de un Cobot, las trayectorias de
soldadura se pueden llevar a cabo guiando la cabeza por los propios operarios,
lo que reduce enormemente las horas de programación
-Al llevarse a cabo esta reducción de horas, se puede decir
que nuestra solución de Cobot es ideal para resolver problemáticas de lotes
cortos
Atornillado de tarjetas en carcasas
-El Co-Worker deja el cabezal de soldadura y se dirige a la
zona donde se montan las tarjetas en las carcasas
-Coge el cabezal de atornillado que tiene control de par
-Hace un escáner 3D para saber dónde están los agujeros
-Realiza el atornillado
Sellado de carcasas / armarios / estructuras
finales para evitar corrosiones en campo
-El Co-Worker deja el cabezal de atornillado y se dirige a
la zona donde están las estructuras terminadas
-Coge un cabezal de sellado, que tiene control de parámetros
sellado y gestión de principio y fin de operación
-Realiza, montado en el AGV, una vuelta a la estructura,
para escanear por Visión la zona a sellar
-Arranca la operación, y va sellando moviendo el cabezal de
acuerdo a los parámetros que le indica la Visión / IA
La implantación de este Co-Worker para automatizar
operaciones de Alto Valor Añadido supondrá una mejora radical de los KPI´s
estratégicos de todo tipo de fábricas, por ejemplo caldererías de lotes
pequeños y numerosos con alta carga de soldadores, fábricas de electrónica,
Astilleros, Sector Ferroviario, Maquinaria para Obras Públicas, grandes
Estructuras Metálicas, Eólico, Automóvil, etc.
10. Próximos pasos
Este documento pretende ser una base para consensuar las
alternativas técnicas. Una vez que estemos de acuerdo en este apartado,
abordaríamos el Business Case propiamente dicho de cada caso concreto, con
cuantificación de sus beneficios, su ROI, plazos de implantación, recursos,
expectativas comerciales, etc.
ANEXOS
ANEXO 1. Observaciones
despilfarros LEAN Valor vs No Valor en soldadura de pieza clave de Calderería
en el Sector Naval
Valor añadido: 54%
No Valor añadido
necesario: 23%
Despilfarro: 23%
ANEXO 2. Best practices de Robótica en Quirófanos que pueden ser aplicables en procesos de
soldadura de Calderería Pesada
Robotic
Surgery: How Robots Can Help Doctors in Surgery
https://www.diginerve.com/blogs/robotic-surgery-how-robots-can-help-doctors-in-surgery/?hl=es-ES
Accuray
CyberKnife Patient Workflow
https://www.youtube.com/watch?v=72Fqg7Wf5VI
ANEXO
3. Gemelos digitales, Inteligencia Artificial y Softwares de simulación
Digital
Twins and AI
https://www.swantec.com/welding-solutions/digital-twins-and-ai/
RobotStudio
Simulation Software
https://toolkittech.com/shop/abb-toolkit-robotstudio-simulation-software/?hl=es-ES
ANEXO 4. Ideas de partida que
ayuden a sentar las bases de este Proyecto
Anexo 4.1. YUMI con dos brazos
robóticos y una cámara 3D
Ideas a recoger
Doble brazo robótico, uno para coger la pieza y otro para
llevar la antorcha
El brazo que coge la pieza hace que no sea necesario ningún
útil, ya que puede hacer girar la pieza como sea preciso para soldar el relieve
3D
La cámara 3D puede montarse sobre un tercer brazo robótico,
a mano sobre la estación de trabajo
Anexo 4.2. Robot con doble
brazo y montado en un AGV, jugando al billar
Ideas a recoger
Integración robot + AGV, sobre superficies planas
Visión Artificial, para guiar los dos brazos robóticos
Anexo 4.3. Robot autónomo para
vendimiar
https://www.youtube.com/watch?v=Nvgqokf3RAg&t=8s
Ideas a recoger
Navegación por sitios irregulares
Dotado de sensores y Visión Artificial para navegar de
manera autónoma entre el mar de vides
Dotado de Inteligencia Artificial, para poder distinguir las
uvas maduras de las que aún no lo están y así poder dejarlas para
otro día
Anexo 4.4. Robot capaz de
trepar en vertical, por superficies metálicas
https://www.youtube.com/watch?v=Rt_MXGd_bPE
Ideas a recoger
Ruedas magnéticas, con forma de correderas tipo tanques,
para tener más superficie de agarre
Anexo 4.5. Capacidad de montar
el COBOT + AGV en en unos carriles fijados con imanes a la superficie, para
accesos super complicados tipo sector Naval
https://www.youtube.com/watch?v=QZ5lvgu9O50
Ideas a recoger
Esos carriles se deben poder configurar con rectas,
curvas y rampas, para poder acceder a sitios inverosímiles, tipo el caso de
soldaduras en submarinos
Anexo 4.6. Simplicidad máxima
en la puesta en marcha de nuevas piezas
https://www.youtube.com/watch?v=ySZ9KJgekd0&t=48s
Ideas a recoger
Buscar la máxima simplicidad en la programación de nuevas
piezas
El programador debe ser el propio soldador, aportando sus
20/30 años de experiencia en soldadura al cobot, vía guiar su brazo
Las tareas más complejas las seguirá realizando el soldador,
mientras que el COBOT se dedicará a las más sencillas, liberando de tiempo
clave al experto
Enlaces
externos
AUTOMATION
FOR EVERYONE
Robotic
Surgery: How Robots Can Help Doctors in Surgery
https://www.diginerve.com/blogs/robotic-surgery-how-robots-can-help-doctors-in-surgery/?hl=es-ES
Accuray
CyberKnife Patient Workflow
https://www.youtube.com/watch?v=72Fqg7Wf5VI
YuMi
takes over THT assembly at GLAUB
https://www.youtube.com/watch?v=MzFzUqJxCwM
Playing
Pool with a Dual-Armed Robot
https://mediatum.ub.tum.de/doc/1082128/876590.pdf
Androver
II | Autonomous navigation in the vineyard
https://www.youtube.com/watch?v=Nvgqokf3RAg&t=8s
Tank
Cleaning Robot - External Tank Cleaning
https://www.youtube.com/watch?v=Rt_MXGd_bPE
Inrotech-Crawler
I Revolutionizing Mobile Welding Robot I Adaptive Multipass Welding Technology
https://www.youtube.com/watch?v=QZ5lvgu9O50
LINC COBOT TU AYUDANTE EN SOLDADURA
https://www.youtube.com/watch?v=ySZ9KJgekd0&t=48s
Human-CoBot-collaboration
for final shell assembly in project AGREED
