¿Qué es la automatización industrial? Conoce los diferentes tipos
En años recientes, el desarrollo de la tecnología ha adquirido gran relevancia con relación a la industria. Tanto ha sido el impacto que los procesos y maquinaria utilizados hace 30 años, son incluso, obsoletos hoy en día.
Una de las razones principales es por la interconectividad entre los sistemas, componentes y dispositivos para realizar funciones de manera automática. Esto con el fin de agilizar los procesos, mantener la calidad y, sobre todo, mostrar cierta independencia con respecto a la intervención humana, pero a la vez registrar los movimientos en cada uno de ellos.
Por tal motivo, en la siguiente entrada hablaremos sobre qué es la automatización industrial, el uso en los procesos, cómo funciona, los elementos que la conforman y algunos ejemplos.
Sigue leyendo para saber más de este concepto aplicado en ingeniería industrial.
¿Qué es la automatización industrial?
Comencemos definiendo qué es automatización. Con este término nos referiremos a cualquier acción realizada por herramientas, maquinaria o equipos sin la intervención humana, en el mejor de los casos, o con una mínima intervención definida por el grado de autonomía a fin de facilitar el trabajo.
Cabe aclarar en este punto que sí bien, el término “autónomo” abarca la denotación de “independiente”, debemos tener en cuenta que existen diversos niveles de dependencia humana. Sin embargo, la idea de los procesos de automatización en el caso de la industria es reducir al mínimo la realización de estas tareas por los sujetos.
De una manera más técnica, definiremos a la automatización como un conjunto de aplicaciones y dispositivos que tienen por objetivo la regulación y el mando de máquinas o de sistemas con una supervisión controlada.
La supervisión humana es algo que no se puede evitar hoy en día incluso contando con nuevas tecnologías más avanzadas como Inteligencia Artificial. De hecho, se convierte en la parte más destacada de los procesos de fabricación por la necesidad de obtener productos de manera rápida, pero alcanzando una gran calidad.
Una vez que hemos aclarado este concepto, daremos un breve repaso a la historia de la automatización industrial.
Historia de la automatización
La humanidad desde tiempos remotos ha buscado facilitar diversas tareas en su vida cotidiana. A partir de esa curiosidad para encontrar nuevas formas de hacer la vida y el trabajo más simple, surgieron desarrollos que permitieron cierta independencia de los procesos habituales con respecto a la intervención humana.
Así, podemos ver algunos casos en la antigüedad como la invención y uso de acueductos, primeros sistemas hidráulicos empleados por los griegos y romanos; hasta, incluso, los procesos de producción simplificados e implementados por Henry Ford en su producción en serie.
Tras la primera y segunda revolución industrial, (si quieres conocer la evolución de la industria, te invitamos a leer la entrada ¿Qué es la Industria 4.0?), durante la segunda mitad del siglo XX, se emplearon computadoras basadas en sistemas de supervisión y control para los procesos industriales. A partir de este momento se comienza a usar el término automatización en la industria.
Tanto se ha desarrollado que incluso es posible hacer uso de Inteligencia Artificial como auxiliar en nuestros procesos de automatización y control. Ahora, veamos algunos puntos para qué sirve la automatización en las plantas.
¿Para qué sirve la automatización industrial?
Como todo proceso de manufactura, debemos considerar el inicio y el final de la línea de producción. En este sentido, la línea inicial es el lugar donde las materias primas ingresan a la fábrica, recorren una serie de etapas hasta atravesar la línea de producción final, cuyo momento llega cuando el producto está listo para ser distribuido.
Aunado a lo anterior, como lo mencionamos en el proceso de producción existen diferentes fases en las que interviene la automatización con el objetivo de aumentar la productividad y mejorar la calidad. Para ello, se utilizan diversas herramientas como pueden ser componentes, controladores, actuadores y diversa clase de dispositivos interconectados entre sí que permiten ejecutar acciones y además obtener información de los procesos para su análisis. Así que a continuación veremos los tipos de automatización en la industria.
Tipos de automatización industrial
Clasificar y comprender toda esta variedad de tecnologías interconectadas no es una tarea simple. Una de las formas más comunes y generales de categorizar los sistemas de automatización industrial se basa en cómo se aplican como veremos en los siguientes apartados.
Automatización fija o rígida
La automatización fija, también conocida como dura o rígida, describe los tipos de sistemas de automatización industrial más permanentes y específicos de la aplicación que, por lo general, están diseñados para llevar a cabo un solo proceso o un conjunto de tareas y no se pueden adaptar fácilmente a otras aplicaciones.
Una vez que implementamos una solución de automatización fija, sería un desafío configurarla o modificar la forma en la cual el sistema maneja los procesos. Esta es la razón por la que los sistemas fijos de automatización industrial se utilizan normalmente en la producción en masa y en aquellos de flujo continuo para automatizar procesos repetitivos no variacionales de todo tipo.
Entre los tipos de dispositivos que funcionan con base en automatización fija, encontramos:
- Líneas de montaje en la industria automotriz.
- Líneas de transferencia mecanizadas.
- Estaciones de pintura y revestimiento.
- Máquinas de soldar.
- Cintas transportadoras automatizadas.
- Sistemas transportadores de manipulación de materiales.
Automatización programable
Por otro lado, la automatización programable describe un campo de soluciones que pueden realizar múltiples funciones y son controladas a través de comandos mediante la introducción de código informático en los sistemas.
Diseñados para ser más ajustables que las herramientas fijas, los componentes de automatización programables se usan ampliamente en todas las industrias, pero hoy en día se pueden encontrar regularmente en operaciones de fabricación enfocadas en batch processing. La automatización programable permite la personalización y el ajuste de los equipos de fabricación de acuerdo con los requisitos de cada producto como veremos ahora.
Algunos ejemplos de automatización programable existentes:
- Máquinas y herramientas de control numérico por computadora (CNC).
- Controladores lógicos programables (PLC o Programmable Logic Controller).
- Sistemas de control de calidad basados en inteligencia artificial.
- Robots industriales.
- Diversos sistemas de fabricación de automóviles y maquinaria.
Automatización flexible
La automatización flexible, también denominada suave, incluye sistemas controlados por computadora y soluciones de software diseñadas para interconectar, ajustar el control y medir la secuencia de operaciones de varias máquinas y equipos, así como la plantilla laboral.
Te mostramos algunos ejemplos de automatización flexible:
- Robots y dispositivos de esa clase que se pueden configurar para realizar una serie de actividades.
- Estaciones móviles de soldadura, pintura y recubrimiento.
- Sistemas de manejo de materiales configurables.
- Otras herramientas industriales versátiles y personalizables.
¿Cuál es la diferencia entre automatización programable y flexible?
Si bien las dos últimas categorías son parecidas, es porque van de la mano; es decir, la automatización flexible es, en muchos sentidos, una extensión de la programable. La diferencia entre estos dos tipos radica esencialmente en el grado de flexibilidad que brindan.
En este sentido, los productos de automatización programables generalmente se diseñan como una forma de producir lotes del mismo tipo o realizar una variedad de tareas. Los sistemas de automatización flexibles son más universales y ajustables para diferentes tipos de tareas y requisitos, de ahí proviene el nombre.
Automatización integrada
Es posible considerar este tipo como el siguiente paso en la evolución de los sistemas de automatización industrial. Estos procesos incluye soluciones diseñadas para centralizar aún más el uso de herramientas e información gestionando, de manera autónoma, los procesos para lograr así una mejor optimización y minimizar la necesidad de participación humana.
De tal forma, podemos mencionar algunos de los tipos de sistemas mayormente utilizados como son:
- Programación del sistema de control distribuido.
- Sistemas de planificación de procesos asistidos por computadora (CAPP).
- Sistemas de ejecución de fabricación (MES).
- Control de línea de producción.
- De integración de entornos de TI y software.
- De prueba del proceso de producción.
- Automatizados de manejo de materiales.
- De gestión de datos.
- Automáticos de almacenamiento y recuperación.
- Control industrial.
Una de las tecnologías fundamentales para la automatización industrial son los sistemas de control industrial (ICS). Como hemos visto, a estos se les puede considerar como un amplio campo tecnológico que incorpora una serie de herramientas de software relacionadas, utilizadas para automatizar diversos procesos industriales.
Los sistemas de control pueden variar en tamaño y complejidad, desde controladores bastante simples hasta sistemas SCADA completos, capaces de gestionar la fabricación y otros procesos industriales en campo.
Repasemos algunos de los tipos y componentes más comunes de los sistemas de control empleados en automatización industrial.
Sistemas SCADA
Control de Supervisión y Adquisición de Aatos (SCADA) es un término para sistemas de control complejos que utilizan una combinación de componentes, como computadoras, interfaces gráficas de usuario y comunicaciones de datos en red para proporcionar un alto nivel de controles automatizados y monitoreo de procesos.
Si deseas conocer más sobre el tema te invitamos a leer la entrada ¿Qué es un sistema SCADA?
Controladores lógicos programables (PLC)
Los controladores lógicos programables son dispositivos modulares de varios tamaños que incluyen un microprocesador con el número apropiado (que va desde decenas hasta cientos e incluso miles) de entradas y salidas (I/O). Se utilizan para interconectar diferentes tipos de soluciones industriales en una red, lo que permite el control y la supervisión automatizados de la maquinaria y los procesos industriales.
Sistemas de control distribuido (DCS)
Los sistemas de control distribuido (DCS) tienen un propósito similar que los PLC, proporcionando controles, monitoreo y administración para grandes procesos industriales. La diferencia es que, en los DCS, las funciones del controlador y los módulos de conexión de campo no están centralizados y, en cambio, están distribuidos por todo el sistema.
Esta característica permite que estas soluciones cubran incluso procesos a gran escala, al mismo tiempo que permite una fácil interfaz con otros sistemas informáticos y la configuración de equipos.
Interfaces hombre-máquina (HMI)
Una computadora hombre-máquina (HMI) es un componente de los sistemas de control industrial; una interfaz de usuario o tablero que permite a los humanos interactuar con sistemas, dispositivos y equipos, así como monitorear el estado de los procesos de automatización industrial.
Controladores proporcionales integrales derivados (PID)
El control PID es una forma de conducir un sistema hacia una posición o nivel considerado como deseable. Los controladores proporcionales integrales derivados están programados de una manera específica para poder usar la retroalimentación de control.
Se utilizan principalmente en sistemas de automatización industrial para el control continuamente modulado de variables cruciales del proceso, como caudal, presión, velocidad, temperatura, etc.
Controladores de automatización programables (PAC)
Los controladores de automatización programables son similares a los PLC, pero más complejos. Por lo general, tienen varios microprocesadores que aumentan su poder de cómputo y permiten que los PAC controlen múltiples procesos y realicen varias tareas simultáneamente.
Controladores discretos
Los controladores discretos son algunos de los tipos más simples de dispositivos de control industrial. Se utilizan principalmente para controles básicos de encendido y apagado en dispositivos como termostatos o temporizadores.
Sistemas locales frente a sistemas en la nube para la automatización industrial
Sobre este tipo de sistemas, cabe mencionar que la cantidad de proveedores que suministran sistemas de software de automatización industrial en la nube crece rápidamente. Por lo tanto, es natural que las empresas consideren la posibilidad de pasar de tener soluciones locales a modelos en la nube, considerando que pueden brindarles una serie de beneficios.
Dado que ambos enfoques tienen sus fortalezas y debilidades, elegir puede ser una tarea difícil para quienes toman decisiones en empresas y organizaciones que buscan implementar nuevos sistemas de automatización. Esta decisión, sin embargo, puede y en la mayoría de los casos tiene resultados duraderos, especialmente en grandes industrias con operaciones amplias y procesos múltiples.
Como vemos, la automatización industrial moderna abarca una variedad de conceptos y tecnologías que se utilizan en combinación para automatizar múltiples procesos, lo que permite un nivel de productividad y eficiencia en constante aumento que es fundamental para la economía.
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