El presente trabajo se estudia la aplicación de técnicas de automatización en las líneas de procesos de una industria o planta para aumentar la producción y por ende analizar los aspectos más relevantes ya sean positivos o negativos por lo que se trabaja con el método cualitativo y la ayuda de revis
Autor: Bernardo Alexander Zambrano Vera
1. Introducción
Mediante la aparición de nuevas tecnologías muchas empresas de tipo industrial buscan optimizar lo mayor posible sus líneas de producción por lo cual entre las mejores opciones está la aplicación de procesos automatizados teniendo como resultado el aumento en su capacidad de producir, mayor calidad en productos y disminución de riesgos laborales debido al decremento de trabajadores por áreas o secciones.
Sin embargo, no es recomendable aplicar la automatización en industrias que no cuente con una alta demanda de productos por lo que no será una excelente inversión debido a su baja petición de bienes, entonces su mejor opción debe ser automatizar ciertos procesos y seguir ocupando la mano de obra, es decir tener una línea de producción mixta.
1.1. Tipos de producción
Las industrias trabajan con diferentes tipos de producción los cuales van a depender de la cantidad a producir diaria, el tipo de producto y otros factores.
A nivel general encontramos 4 tipos de producción en los que una empresa o industria se basan:
Producción bajo pedido aplicada por empresas que realizan solo la cantidad de productos demandados, normalmente los fabrican de forma unitaria debido a que suelen ser personalizados, para lo cual se requiere toda la mano de obra disponible y hacer uso de métodos manuales y mecánicos requiere toda la mano de obra disponible y hacer uso de métodos manuales y mecánicos para cumplir con la entrega a tiempo.
La Intermitente o más conocida como producción por lotes es usada por empresas que crean cantidades bajas de productos idénticos, además se necesita una exhausta mano de obra, que con uso de plantillas
La producción en masa usada por empresas cuyo objetivo es tener un alto stock de bienes en inventario, entonces producen productos idénticos en mayores cantidades gracias a la automatización que se aplicada en gran porcentaje del proceso productivo siendo mínimo el uso de mano de obra por lo cual el costo de producción por unidad disminuye.
Producción de flujo continuo empleada por grandes industrias productoras de miles de productos idénticos en la que se labora las 24 horas del día y los trabajadores tienen 3 turnos de 8 horas normalmente, con esta producción se busca maximizar la producción por ciertos periodos con procesos netamente automatizados, de tal manera que se disminuyan los costos por producto debido a la eliminación de los costos que implica el paro de trabajo por cierre de jornada laboral, además de emplear una mínima cantidad de trabajadores.(EAE Business School, 2018)
1.2 Automatización en los procesos productivos
Los procesos llevados a cabo por una empresa para producir un bien desde su materia prima hasta producto final han cambiado con el paso del tiempo, debido a la implementación de ciertas mejoras que permiten aumentar la eficiencia de la línea productiva, por lo que, para poder implementar planes de mejoras continua, se lleva a cabo estudios y aplicaciones de filosofías, métodos o técnicas importantes como lo son MRP, Just in Time y sistemas como Lean Manufacturing, etc.
Llevado a cabo el estudio el gerente o dueño de la empresa podrá conocer las áreas en las que se puede mejorar o innovar su línea productiva, según (Pérez Ramírez, Díaz Conti, & Padilla Ybarra, 2005) “no es necesario automatizar el proceso en su totalidad para lograr mejoras en él” es decir que con automatizar pequeñas o ciertas partes importantes del proceso se pueden lograr cambios importantes.
1.2. Sistema automatizado
Según (Garcia, 2001) “El término autómata se ha venido aplicando desde tiempo muy antiguo a aquella clase de máquinas en las que una fuente de energía accionaba un mecanismo ingeniosamente combinado, permitiendo imitar los movimientos de los seres animados”
Entonces el sistema automatizado es parte en la que se transfieren las tares de producción por medio de un sistema, que generalmente son supervisadas por operadores, mismo que se encargan de activar o accionar este conjunto de elementos tecnológicos. Para el funcionamiento del sistema de automatización implementado existen 2 partes con sus elementos:
Parte operativa: conformada por todos los elementos que operan sobre la maquina (accionadores, pre accionadores, detectores, captadores, compresores, etc.) y hacen que esta realice la operación esperada
Parte de mando: generalmente se usa un autómata programable ubicado dentro del sistema el cual se debe comunicar con todo el sistema, y sus elementos son tecnologías cableadas (relés, módulos lógicos neumáticos y tarjetas electrónicas) y las programadas (ordenadores, PLC)(Bustos, 2008)
1.3. Lean Manufacturing
Es una estrategia de producción que surgió con el fin de eliminar proceso y operaciones que no aportan valor al producto y reducir los desperdicios generados al fabricar el bien, esta se apoya en 2 pilares principales que son JIT (Just in Time) que busca minimizar problemas eliminando los elementos innecesarios del proceso productivo con el objetivo de reducir costes y aumentar la calidad teniendo una filosofía de producir los elementos que se necesitan, en las cantidades que se necesitan, en el momento en que se necesitan(Diaz, 2019); además de JIDOKA que se basa en detectar el problema, automatizar la parada, corregir el problema inmediatamente e investigar y corregir la causa raíz con el fin de evitar pérdidas por el paro de la producción. (Grupo GARATU, 2020)
Figura 1
Esquema herramientas Lean Manufacturing
Fuente: (Grupo GARATU, 2020)
En Ecuador según (Pavon, 2019) Director General de la Federación Ecuatoriana de la Industria del Metal, Fedimetal señala que no se ha superado aún la fase de automatización por lo que prevé desarrollar el proyecto Atenea en conjunto con el instituto Lean de España y TAI Smart Factory, para la implementación de la metodología de Lean Manufacturing para a identificar las etapas críticas en los procesos productivos y administrativos de las empresas a fin de automatizarlos y digitalizarlos para lograr índices de calidad óptimo.
1.4. Tipos de sistemas de automatización industrial
Existen 4 tipos, para aplicar la correcta se hace un estudio y conocer cual aplicar en función de los diferentes grados de adopción, la gama de productos y el volumen de la producción.
Automatización dura o automatización fija: Se refiere a un proceso de automatización en el que el robot o la máquina ha sido diseñada para llevar a cabo una tarea específica, altamente repetitiva y para un volumen de producción muy alto. Estos procesos son rígidos y no admiten cambios, pero son muy rápidos, precisos, seguros y con elevadas tasas de producción. Este tipo de automatización es el más económico.
Automatización programable: Los procesos industriales automatizados que entran dentro de esta tipología están controlados por un programa que está formado por un conjunto de instrucciones codificadas para que el sistema las pueda interpretar. Se cuenta con la posibilidad de reconfigurar y ajustar el equipo tanto a nivel de software como de hardware.
Se recomienda utilizar este tipo de automatización en industrias con una producción baja, ya que el proceso de reprogramación de la máquina para adaptarla a los nuevos productos es complejo y requiere de un tiempo específico. Por este motivo, los procesos se realizan por lotes.
Automatización flexible: La automatización flexible permite configurar una máquina para adaptarse a un nuevo producto en poco tiempo. De esta manera, prácticamente no se pierde tiempo en el cambio de configuración de un artículo a otro. Se recomienda utilizar este tipo de automatización en producciones medianas. Gracias a la implementación de una automatización flexible, la producción es continua y se adapta a los distintos tipos de productos a los que se enfrenta una planta industrial.
Sistema Integrado de Automatización: Es un conjunto de máquinas, procesos y datos independientes, que trabajan de forma sincrónica bajo el mando de un único sistema de control para implementar un sistema de automatización de un proceso de producción: CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), herramientas y máquinas controladas por ordenador, robots, grúas y cintas transportadoras se pueden integrar entre si utilizando una programación y un control de producción. ( Nexus Integra, 2020)
1.5. Pasos para la automatización de procesos
Mediante el uso del ciclo de Deming PHVA (Planificar-Hacer-Verificar-Actuar) se definen los siguientes pasos:
Definir la meta o el problema que necesita resolver: se debe tener las metas y objetivos claros para obtener resultados positivos.
Describir el proceso existente, documentando cómo se completa actualmente el proceso: Es importante comprender el estado actual del proceso, quién participa y en qué consiste su trabajo.
Identificar las áreas ineficientes o ineficaces: La definición del proceso existente puede resaltar ineficiencias tales como tareas repetitivas que podrían realizarse más rápido usando RPA, o un proceso lento de toma de decisiones que podría manejarse mejor con reglas de negocios o gestión de decisiones, etc.
Diseñar cómo debe ejecutarse el proceso, el proceso futuro: mediante el uso de una plataforma se dibuja el proceso a incorporar.
Realizar una simulación del proceso, cambiando las variables hasta que esté satisfecho con el resultado: La simulación se puede utilizar para identificar cuellos de botella, determinar cuántos trabajadores se requieren o calcular los tiempos de producción, etc. antes de poner la aplicación en ejecución.
Insertar puntos de control e indicadores claves de rendimiento para evaluar y mejorar continuamente el proceso: Es extremadamente importante incluir puntos de control bien posicionados. Los datos generados a partir de estos puntos de control proporcionarán información clave sobre el proceso, que puede utilizarse para el monitoreo y la mejora del proceso. (Aura Quantic, s.f.)
Figura 2
Pasos para lograr la automatización de procesos
Fuente: (Aura Quantic, s.f.)
2. Metodología
Para llevar a cabo esta investigación se recurrió al método cualitativo basado en técnicas de análisis de información documental a través de diferentes sitios web, de tal manera realizar la investigación teórica para obtener como resultado un análisis de lo investigado y llegar a conclusiones generales.
3. Resultados
Actualmente en Ecuador muchas empresas se encuentran optimizando sus procesos en relación a la automatización e inteligencia de sus procesos para así estar preparados para la actual etapa industrial 4.0. Según (IT AHORA, 2019) mientras las empresas dedicadas a la producción están integrando sus sistemas, otras por su tipo de negocio, utilizan su infraestructura de operaciones y manufactura para incorporar herramientas de automatización y digitalización para contar con información y análisis de datos que permitan mejorar la productividad.
Según (Orrantia, 2020), Director de UCM Ecuador señala que para un país en desarrollo como lo es Ecuador la automatización industrial es crítica para la competitividad de empresas y países, debido al crecimiento de los OUTPUTS e IMPUTS mismos que son reinvertidos en el negocio para así generar importantes beneficios para todos los miembros de la organización.
Entonces la implementación de sistemas de automatización debe ser llevada a cabo mediante un estudio previo en el que se detalle los gastos de implementación del proceso o línea productiva que se desea optimizar y otras variables importantes a la hora de tomar la decisión final, de tal manera que se pueda implementar el tipo de automatización correcto.
Gráfico 1
Sistemas de automatización
Sin embargo, en Ecuador las empresas n se pueden dar el lujo de parar sus producciones especialmente las alimenticias, limpieza que son de vital importancia debido a su alta demanda, pero debido a situaciones que se han presentado a lo largo de su trayecto lo que les ha producido la necesidad de comenzar a automatizar partes de sus procesos.
En automatización de líneas de empaque, por ejemplo, que es una de las más comunes, esta puede ser parcial o completa. En el caso de ser parcial, existe una colaboración entre máquina y personal durante el proceso de empaque; mientras que en una automatización completa las máquinas empiezan y terminan el proceso, con un input manual limitado. (Lizarzaburo, 2020)
3.1. ¿Dónde aplicar la automatización de manera útil?
Según (IBM Corporation, 2019) “la automatización del trabajo se trata de combinar el trabajo — procesos automatizados y manuales— para fomentar el crecimiento y liberar a las personas para que trabajen en tareas que no puedan automatizarse”, por lo que la aplicabilidad va a depender de muchos factores entre los principales está el volumen de producción y tipo de trabajo, así como se presenta en la Figura 3.
Figura 3
Tipos de trabajos comunes
Fuente: (IBM Corporation, 2019)
Además de acuerdo con un estudio para conocer el nivel de automatización en la ciudad de Cuenca se describen 4 niveles: de accionamiento manual, semiautomático, automático y computarizado
Con el conocimiento de las características anteriores de los niveles de automatización y con las encuestas realizadas a los responsables de cada empresa, se obtuvo que el 48% de su maquinaria y equipo de producción tiene accionamiento manual; 27% semiautomático; 18% automática y 7% computarizado, esto se indica en la Figura 4.(Pizarro & Sanchez, 2010)
Figura 4
Fuente (Pizarro & Sanchez, 2010)
4. Conclusiones
Toda organización o industria que quiera implementar sistemas automatizados en sus líneas productivas deberán antes realizar un estudio que permita tomar la decisión de si es o no aplicable la automatización en todos sus procesos.
El modelo de gestión Lean Manufacturing es un método apoyado con muchas herramientas y filosofías que ayudan a que las empresas tengan constante optimización de sus procesos, siendo JIDOKA el método enfocado en la automatización bajo supervisión del operario y JIT método de organización para mantener un flujo continuo de la producción.
Muchas industrias en Ecuador no cuentan con suficiente nivel de automatización, sin embargo, debido a situaciones presentes han comenzado a implementar sistemas semiautomatizados con lo cuales han reducido el uso de mano de obra.
Es de vital importancia automatizar las líneas de producción debido al avance gran tecnológico actual, debió a que si se quedan estancados en proceso por accionamiento manual o semiautomatizados se verán opacados por las empresas que ya cuentan con líneas de producción automatizadas ya que estas pasaran a la siguiente era que es la Industria 4.0.
Referencias
Nexus Integra. (26 de Enero de 2020). Nexus Integra. Obtenido de Nexus Integra: https://nexusintegra.io/es/10-beneficios-de-contar-con-un-sistema-de-automatizacion-industrial/
Aura Quantic. (s.f.). Aura Quantic. Obtenido de Aura Quantic: https://www.auraquantic.com/es/guia-practica-para-la-automatizacion-de-procesos/?utm_term=&utm_campaign=DSA+-+ES&utm_medium=ppc&utm_source=adwords&hsa_src=s&hsa_net=adwords&hsa_mt=b&hsa_cam=10210652125&hsa_grp=107561746528&hsa_kw=&hsa_ver=3&hsa_acc=120760
Bustos, A. (2008). BLOGSPOT. Obtenido de BLOGSPOT: http://manufacturabustos.blogspot.com/2008/09/sistemas-automatizados.html
Diaz, D. (9 de Agosto de 2019). EDUCADICTOS. Obtenido de EDUCADICTOS: https://www.educadictos.com/el-metodo-just-in-time/
EAE Business School. (10 de Octubre de 2018). EAE Business School. Obtenido de EAE Business School: https://retos-operaciones-logistica.eae.es/tipos-de-sistemas-de-produccion-industrial-y-sus-caracteristicas/
Garcia. (2001). Automatización de procesos industriales. México, D. F.: Universidad Politécnica de Valencia. Obtenido de https://medium.com/@3220162006/impacto-de-la-automatizaci%C3%B3n-en-una-planta-productiva-b0f9fbc56d9b
Grupo GARATU. (29 de Julio de 2020). Grupo GARATU. Obtenido de Grupo GARATU: https://grupogaratu.com/que-es-y-para-que-sirve-lean-manufacturing/
IBM Corporation. (Marzo de 2019). IBM. Obtenido de IBM: https://www.ibm.com/downloads/cas/MLBMYBPQ
IT AHORA. (31 de Marzo de 2019). Ecuador: Automatización y digitalización, el camino hacia la industria inteligente. IT AHORA, 1. Obtenido de IT AHORA: https://itahora.com/2019/03/31/ecuador-automatizacion-y-digitalizacion-el-camino-hacia-la-industria-inteligente/
Lizarzaburo, G. (4 de Agosto de 2020). La robótica en la industria está en franco crecimiento: cinco consejos para Ecuador. EXPRESO, pág. 1. Obtenido de https://www.expreso.ec/actualidad/economia/robotica-industria-franco-crecimiento-ecuador-87223.html
Orrantia, T. (Agosto de 2020). Automatización en Ecuador. (G. Lizarzaburo, Entrevistador)
Pavon, G. (2019). Automatización y digitalización. (I. AHORA, Entrevistador)
Pérez Ramírez, J., Díaz Conti, G., & Padilla Ybarra, J. (2005). La automatización modular: una nueva opción para procesos automatizables. (D. d. Sonora, Ed.) Impulso, I(I), 1-2. Obtenido de https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/39660805/revista_impulso_amarillo.pdf?1446616299=&response-content-disposition=inline%3B+filename%3DRevista_impulso_amarillo.pdf&Expires=1615134921&Signature=ROl3SMg4N7JSc3PWyE67laM~3x~r6pzo-epOmc6xNi~-zM5bKv9AUpny7IY
Pizarro, D., & Sanchez, V. (2010). Diagnóstico del nivel de automatización en las pequeñas y medianas industrias de la ciudad de Cuenca. INGENIUS, 47-48. Obtenido de DIALNET: Dialnet-DiagnosticoDelNivelDeAutomatizacionEnLasPequenasYM-5972774.pdf
Entonces la implementación de sistemas de automatización debe ser llevada a cabo mediante un estudio previo en el que se detalle los gastos de implementación del proceso o línea productiva que se desea optimizar y otras variables importantes a la hora de tomar la decisión final, de tal manera que se pueda implementar el tipo de automatización correcto.
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