Pinzas de agarre inteligentes para la Industria 4.0

La comunicación integral de todos los componentes involucrados, la alta transparencia a nivel de sistema, control de procesos y corporativo, así como una respuesta dinámica a los eventos representan los factores clave para la implementación de Industria 4.0, según el Dr. Markus Klaiber.

Durante la 8ª Cumbre sobre ingeniería mecánica alemana, celebrada en Berlín, el CTO de SCHUNK GmbH & Co. KG de Lauffen am Neckar explicó cómo SCHUNK, en su posición de líder del mercado en tecnología de sujeción y sistemas de agarre, evalúa las posibilidades de Industria 4.0 y alinea la gama de productos y la producción propia para tal fin.

Mercados volátiles, ciclos de vida cortos de los productos, una creciente diversidad de variantes y la intensificación de la presión en el precio son factores importantes que conforman la producción en la actualidad. "La tendencia hacia Industria 4.0 debe entenderse como una respuesta", explica el Dr. Markus Klaiber, Director de tecnología de SCHUNK. "La meta de todas las medidas relacionadas con Industria 4.0 consiste en ofrecer excelente flexibilidad en los procesos de producción con máxima transparencia y rentabilidad". Esto puede servir de base para responder a los requisitos tan específicos del uso diario: "Industria 4.0 debe proporcionar componentes y estructuras flexibles y adaptables que también permitan la producción de lotes pequeños de forma económica".

Por lo tanto, en el futuro tanto los sistemas como los componentes que integren deberán ofrecer la flexibilidad necesaria para responder con la mayor rapidez posible en función de los datos adquiridos durante el proceso, con el fin de adaptar y optimizar el proceso de forma correspondiente. En relación con la producción propia, Klaiber incluso va un paso más allá: "Nuestra meta consiste en responder con el mayor dinamismo posible a eventos aleatorios, como el fallo de un componente o la cancelación de la producción por un pedido de trabajo con mayor prioridad, para que la producción pueda continuar con un mínimo retardo". En términos específicos, esto implica que el sistema debe detectar y procesar el evento y responder de forma coordinada con la tecnología de control del proceso, sistemas MES o ERP, por ejemplo cambiando a una línea diferente o concediendo prioridad a otro pedido. Por tanto, el enfoque principal, como en el caso de la producción de series grandes, se centra en la máxima utilización del sistema.

La comunicación integral como base

Según el Dr. Markus Klaiber, el factor fundamental para el éxito de Industria 4.0 es la comunicación eficiente, que supera los límites de las jerarquías de comunicación, como las que se han establecido en las plantas de producción automatizada desde la década de 1980. "En Industria 4.0, todo se comunica con todo", destaca Klaiber. Los módulos de agarre y otros actuadores, así como sus sensores instalados, desempeñan una función fundamental en esta conexión, ya que constituyen la interfaz directa con la pieza, componente o producto terminado. "La pinza de agarre SCHUNK es el primer módulo que entra en contacto con la pieza tras el mecanizado. En el futuro, incorporará inteligencia para detectar si se cumplen especificaciones como tolerancia, peso o dimensiones". En función de estos datos, el proceso puede continuar según lo planificado, iniciar bucles correctivos de control de calidad o eliminar piezas defectuosas.

Guía para Industria 4.0

Para facilitar a las empresas la introducción de Industria 4.0, la VDMA, en colaboración con la facultad de Procesamiento de datos en diseño (DiK) del TU Darmstadt, y el wbk del Instituto para Tecnología de Producción, en el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), han elaborado recientemente la "Guía para Industria 4.0". La guía ofrece a las empresas de ingeniería mecánica de tamaño medio, como SCHUNK, una herramienta que les ayuda a desarrollar sus propias implementaciones y modelos de negocio relacionados con Industria 4.0.

La guía muestra procesos concretos para que las empresas puedan desarrollar sus fortalezas y competencias individuales y también ofrece soporte paso a paso para que puedan crear sus propios conceptos y soluciones. En el desarrollo de la guía, el Prof. Dr. Ing. Reiner Anderl del DiK, y el Prof. Dr. Ing. Jürgen Fleischer del wbk concedieron una importancia extraordinaria a su capacidad de aplicación práctica. Cuatro empresas piloto, entre las que se encuentra SCHUNK, han probado la capacidad de aplicación práctica de la guía y la han utilizado con resultados satisfactorios en proyectos iniciales para generar modelos de negocio para nuevos productos y mejorar la producción.

Basándose en la guía de la VDMA, SCHUNK creó un modelo de cálculo que muestra el recorrido desde el estado actual hasta la pinza de agarre inteligente para Industria 4.0. El modelo considera la complejidad de los requisitos que se exigen a los sistemas inteligentes conectados en red en la factoría inteligente. Estos requisitos abarcan desde la percepción de la situación actual hasta la evaluación y ofrecimiento de una respuesta individual. Desglosando hasta el nivel de las pinzas de agarre SCHUNK se obtienen varias categorías: El nivel básico se compone de pinzas de agarre mecatrónicas sencillas. A este nivel le siguen las pinzas de agarre mecatrónicas que también incorporan sensores.

A continuación viene el sistema ciber-físico, que añade funciones de comunicación. La última categoría incluye pinzas de agarre inteligentes 4.0, o sistemas ciber-físicos compatibles con capacidades relacionadas con Internet. Estas últimas, basándose en los datos adquiridos, pueden responder individualmente, comunicarse a través de Internet e incluso predecir su propia capacidad de funcionamiento. Las aplicaciones para las pinzas de agarre inteligentes son la fábrica inteligente, cooperación entre hombre y robot, detección continua del estado, mantenimiento predictivo, inspecciones sensibles y garantía de calidad integrada en la línea.

Sensores como factor fundamental

Según el criterio de SCHUNK, la manipulación y el montaje de sensores representarán un aspecto extremadamente importante a este respecto. En la actualidad, SCHUNK ya ofrece una amplia gama de pinzas de agarre estándar diseñadas para el ámbito requerido de las funciones: la pinza de agarre universal PGN-plus con sensores de proximidad, la pinza de agarre mecatrónica SCHUNK EGP sencilla con control de posición y sobrecarga, la SCHUNK EGL inteligente con medición y control de fuerza integrados, y la SCHUNK SDH flexible, que con sus tres dedos permite un alto grado de flexibilidad en operaciones de agarre, además de control integrado de fuerza y posición. En opinión del Dr. Markus Klaiber, la implementación satisfactoria de Industria 4.0 requiere una estrecha colaboración interdisciplinar fuera de los límites de la empresa. La propia SCHUNK percibe sus fortalezas en el desarrollo de componentes para sistemas de agarre inteligentes, con conexión en red y flexibles. "Aplicaremos activamente esta experiencia en los proyectos de Industria 4.0 actuales y futuros".