En la producción de sistemas de agarre modernos, se fabrica un amplio número de productos en diferentes tamaños de lote. Hasta ahora, las pinzas se montaban de forma manual en estaciones de trabajo tradicionales, lo cual implicaba riesgo de tensión física unilateral, lesiones, (por ejemplo, durante el desbarbado) y costes muy altos para una actividad completamente manual. El objetivo de un proyecto de colaboración entre humanos y robots (HRC, por sus siglas en inglés) en la fábrica inteligente de SCHUNK era utilizar los sistemas de HRC para aumentar la flexibilidad de los empleados, reducir la monotonía en el lugar de trabajo, mejorar la ergonomía y disminuir el coste manual por artículo.

En lugar de automatizar completamente los procesos, la automatización parcial está ganando importancia en la actualidad, ya que combina los puntos fuertes de los humanos y las de la robótica de forma sinérgica. Las fuerzas de accionamiento tras la colaboración entre humanos y robots están eliminando la necesidad de que los trabajadores realicen pasos de trabajo estresantes o monótonos, están mejorando la ergonomía en el lugar de trabajo, especialmente en el contexto del cambio demográfico, están flexibilizando los procesos de trabajo y están aumentando la eficiencia y optimizando los procesos de logística, manipulación y carga. Esta necesidad de cambio también afecta a la producción de SCHUNK, líder en la competencia para sistemas de agarre y tecnología de sujeción.

Un análisis minucioso del lugar de trabajo como punto de partida

Antes de que el proyecto comenzara, el equipo de SCHUNK analizó los procesos de cambio asociados a la introducción de una aplicación de colaboración entre humanos y robots (HRC, por sus siglas en inglés). Por un lado, es importante establecer los requisitos técnicos previos para un funcionamiento en el lugar de trabajo que cumpla con las normas (y, por tanto, genere seguridad jurídica para los operarios) y, por otro lado, que los empleados acepten al robot como a uno más.

Durante una evaluación del proceso de trabajo, SCHUNK identificó los lugares y los pasos de trabajo adecuados para la conversión a una aplicación HRC. Los criterios de evaluación constituyeron el esfuerzo de programación requerido, el esfuerzo de integración dentro de toda la cadena de proceso y la capacidad de control del análisis de peligros. Al mismo tiempo, se preferían los trabajos con requisitos de ciclo de trabajo moderado y las cadenas de procesos con una complejidad manejable. Se seleccionaron estaciones en las que se alcanzaría un alivio ergonómico y mental particularmente efectivo y en las que los tiempos de colaboración y las intervenciones eran inicialmente bajos. Otro factor clave en la selección de trabajos era el hecho de que los puntos fuertes específicos de los robots y los trabajadores podían distinguirse claramente entre sí. Si los empleados pudiesen seguir aportando sus puntos fuertes al proceso en general de forma segura, se promovería la aceptación. Para los proyectos piloto, se seleccionó e incluyó a los empleados con un alto grado de afinidad y curiosidad por la tecnología en una fase temprana.

División del trabajo basada en los puntos fuertes

Uno de los casos de uso incluye el montaje previo de las herramientas de sujeción. En la aplicación, un robot KUKA LBR iiwa 7 R800 ligero de siete ejes, en cuya brida DIN ISO 9409-1-A-50 se integra una pinza EGP Co-act SCHUNK modificada con cámara industrial integrada en blanco y negro, retiró varias carcasas básicas de un contenedor de transporte de uso universal y se las entregó al trabajador. La cámara integrada detectó la posición exacta de la carcasa básica y la transfiere al robot en forma de señales de corrección. La manipulación de la pieza se ajustó desde el interior. La fuerza de agarre de la pinza con un diseño seguro se limitó a un máximo de 140 N. Se reconocieron los diferentes tamaños de las piezas suministradas, se clasifica el producto correspondiente y se ajustan los parámetros de procesamiento. Otras subtareas monótonas (y hasta ahora llevadas a cabo de forma totalmente manual) incluían el enroscado de los tornillos de ajuste, el cierre de las conexiones de aire en la pinza y el desmontaje del pegamento para tornillos. Durante una segunda fase de implementación, estos pasos también se automatizaron. Esto eliminó los pasos más impopulares entre los trabajadores y redujo el riesgo de lesiones. Entre la entrega de las piezas brutas y la finalización de la pieza de trabajo, hubo que realizar tareas de montaje adicionales que fueron completadas de forma más eficaz por el operario. Esto incluía la inserción de elementos de resorte y anillos de estanqueidad, una primera prueba de funcionamiento háptico y el montaje de componentes individuales adicionales. Todo ello requirió una adaptación a la situación, algo que es uno de los puntos fuertes básicos de las personas.

Comprobaciones de seguridad regulares, formación y análisis de aceptación

Se llevaron a cabo evaluaciones de riesgo y evaluaciones de seguridad relacionadas con el espacio para comprobar que el equipo del lugar de trabajo cumple con las normativas. Además, en el momento de la aceptación por parte de la DGUV y durante las medidas de control de seguridad laboral, se comprobó que cumplían los límites exactos biométricos en caso de colisión. Además, los empleados que ocupan puestos en los que colaboran con robots recibieron una formación regular en materia de manipulación del robot y de efectividad de las medidas de seguridad. De igual manera, la satisfacción se determinó mediante rondas de encuestas constantes. Se demostró que, sobre todo, el primer contacto con el robot tuvo una influencia considerable en la aceptación por parte de los empleados. La apariencia del robot también tuvo un impacto decisivo en la sensación subjetiva de seguridad.

Conclusiones y recomendaciones de actuación

La experiencia adquirida en este caso de uso ha demostrado que, con las soluciones de HRC, los trabajadores deben sentir desde un primer momento que pueden dominar los procesos de trabajo, determinar los procesos y confiar en los sistemas de seguridad. El trabajo que comienza con movimientos de robot demasiado rápidos o que irritan a los empleados con mensajes de error constantes, pronto provocará un desastre. El factor decisivo es que el humano siempre será el que marque el camino. El robot no deberá empujarle ni limitarle. Y lo más importante: el comité de empresa y la seguridad laboral deben incluirse en las consideraciones desde el principio.

En la evaluación económica de los proyectos de HRC, SCHUNK consideró otros factores aparte de los gastos y costes inmediatos:

• Flexibilizar la producción mediante el funcionamiento de varias máquinas
• Minimizar la sobrecarga de la alimentación y dirección de la pieza, lo cual generaría costes elevados en la automatización total de la producción en masa
• Mayor disponibilidad del sistema mediante la posibilidad de una respuesta rápida y una intervención decisiva y segura, así como al evitar paradas reducidas debido a fallos pequeños o en los terminales
• Reducir los costes de calidad a través de una optimización de los procesos
• Utilizar robots para los pasos de trabajo que sean monótonos o mentalmente exigentes, pero esenciales para la calidad general, como el pegado y las pruebas automatizadas
• Aumentar la satisfacción de los empleados y los efectos positivos para su salud

La automatización parcial también aporta beneficios adicionales, ya que puede ampliar el ámbito de las actividades de los trabajadores o evitar la necesidad de convertir sistemas enteros existentes. Esto también es cierto cuando el aumento de la eficiencia y la calidad de los procesos se consigue mediante la asunción de tareas de configuración, puesta en marcha o control por parte de los seres humanos.

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