¿Qué es la automatización industrial? Tipos, proceso de implantación y principales ventajas

Definición de automatización industrial: Alcance y principios clave

La automatización industrial implica la aplicación de sistemas de control, máquinas, software y otras tecnologías de la información para gestionar los procesos de fabricación y la producción industrial. El objetivo es reducir el número de operarios y mejorar la eficacia de la producción, la calidad del producto, la fiabilidad del sistema y minimizar el coste y el riesgo de la producción.

La automatización en la industria ha evolucionado desde la simple mecanización hasta sistemas más complejos e integrados digitalmente, incluido el sistema de automatización industrial y las soluciones de automatización que impulsan las fábricas modernas. Constituye la columna vertebral de la tecnología de automatización industrial y los procesos de fabricación inteligentes.

Tres elementos básicos de la automatización:

1. Sistema de control: Dispositivos como PLC (controlador lógico programable) y DCS (sistema de control distribuido). Son el “cerebro” del sistema de automatización y ejecutan la lógica y las instrucciones preestablecidas.
2. Sensores y retroalimentación: Los sensores supervisan los parámetros físicos (temperatura, presión, posición) en tiempo real. Estos datos se transmiten al sistema de control para lograr un control en bucle cerrado.
3. Accionamiento: Mecanismos encargados de convertir las órdenes del sistema de control en acciones físicas, como motores, válvulas y robots. Son las “extremidades” del sistema de automatización.

¿Qué es la automatización industrial? No se trata sólo de sustituir la mano de obra humana; es precisa, rápida y estable, características que los trabajadores humanos no pueden igualar. Permite que las fábricas funcionen 24 horas al día, 7 días a la semana, garantizando que cada lote de producción cumpla altos estándares de calidad constante. A medida que nos adentramos en la Industria 4.0, la automatización es fundamental para la transformación digital de las industrias, proporcionando a las empresas una ventaja competitiva en el mercado global.

Los 4 tipos principales de automatización industrial

La automatización en las industrias no es una sola tecnología. Existen cuatro tipos fundamentales, en función del tamaño de los lotes de producción, la complejidad del producto y los requisitos de flexibilidad. Las empresas deben seleccionar el tipo adecuado en función de la situación.

1. Automatización fija

• Características: Diseñada para la producción de grandes volúmenes con un único tipo de producto y procesos fijos. También se conoce como automatización dura. Una vez instalada, los cambios son muy costosos.
• Aplicaciones: Montaje de automóviles, fabricación de piezas a gran escala, producción continua en sectores como el petroquímico. A menudo se trata de una cadena de montaje estática.
• Ventajas: Índices de producción extremadamente altos y costes unitarios bajos.

2. Automatización programable

• Características: Adecuado para la producción por lotes, que requiere cambios de producto entre lotes. Los sistemas (como máquinas CNC, PLC) pueden reprogramarse para ejecutar diferentes tareas y secuencias de operaciones.
• Aplicaciones: Procesamiento de piezas por lotes, montaje de componentes electrónicos, llenado de lotes en alimentación y bebidas.
• Ventajas: Ofrece cierta flexibilidad; rentable para volúmenes de producción medios.

3. Automatización flexible

• Características: Versión avanzada de la automatización programable, que permite cambiar rápidamente de un producto a otro sin parar la maquinaria ni realizar grandes alteraciones en el hardware. También se conoce como automatización suave. Utiliza robots multifunción y sistemas de control más sofisticados.
• Aplicaciones: Aeroespacial, fabricación de electrónica de consumo a medida.
• Ventajas: Gran flexibilidad y adaptabilidad, lo que permite responder con rapidez a los cambios del mercado.

4. Automatización integrada

• Características: Todos los subsistemas de la fábrica (MES, ERP y todos los sistemas de control) están interconectados a través de una red. De este modo se consigue una integración completa del flujo de información y del flujo de control. Este es el principal objetivo de la Industria 4.0.
• Aplicaciones: Fábricas inteligentes, almacenes sin personal, gestión compleja de la cadena de suministro.
• Ventajas: La eficacia de la producción, la utilización de los recursos y la velocidad de decisión alcanzan el máximo nivel.

Omch ofrece asistencia completa para la automatización integrada

La automatización integrada de alto nivel requiere la coordinación y fiabilidad de los componentes del sistema a todos los niveles. Omch, como fabricante integral de automatización industrial y productos eléctricos de baja tensión, tiene la ventaja de ofrecer una amplia gama de componentes y soluciones de automatización. Independientemente del tipo de automatización que necesite un cliente, ya sean elementos de detección de bajo nivel y relés de control de nivel medio, o las fuentes de alimentación y los productos de distribución de baja tensión necesarios (como disyuntores y contactores) que hacen que el sistema sea estable, Omch puede ofrecer servicios de selección y adquisición en un solo lugar. Esto garantiza la compatibilidad y el alto rendimiento de los componentes.

Hardware esencial: Sensores, actuadores y control

El método más obvio para explicar cómo funciona la automatización industrial es su forma jerárquica tradicional, la Pirámide de la Automatización. Este modelo divide las funciones de los sistemas complejos en tres niveles primarios.

La clásica jerarquía de automatización de tres niveles

1. Nivel de supervisor:
   • Papel: En la cúspide de la pirámide, se encarga de la visualización de procesos, la adquisición de datos (SCADA) y la parametrización. Suele gestionar varios sistemas de control.
   • Equipamiento: PC industriales (montados en panel o en bastidor), que ejecutan sistemas operativos estándar con software específico de control de procesos industriales.
   • Comunicación: Ethernet industrial (Gigabit LAN o WLAN), para la transmisión de datos a alta velocidad.
2. Nivel de control:
   • Papel: El “cerebro” del sistema, que ejecuta programas de automatización en tiempo real.
   • Equipamiento: Controladores lógicos programables (PLC) o sistemas de control distribuido (DCS). Los PLC tienen capacidad de cálculo en tiempo real e interactúan con múltiples dispositivos de entrada/salida.
   • Comunicación: Protocolos de bus de campo (como CAN, Profinet) o protocolos inalámbricos específicos.
3. Nivel de campo:
   • Papel: Interactúa directamente con el entorno físico, realizando mediciones y acciones.
   • Equipamiento: Sensores (temperatura, presión, proximidad, fotoeléctricos) y Actuadores (motores, solenoides, cilindros hidráulicos/neumáticos, interruptores).
   • Comunicación: Se comunica con el PLC a través de un bus de campo o conexiones punto a punto para diagnóstico y control.

La ventaja Omch: Componentes de automatización y potencia

El rendimiento y la fiabilidad de cualquier sistema de automatización sólido dependen de la calidad de los componentes utilizados en cada nivel.

Omch es una empresa que es un fabricante integral y éste es su valor fundamental. Disponemos de una línea de productos que responde a las necesidades del Nivel de Control (diferentes relés, contadores) y del Nivel de Campo (sensores, interruptores, componentes neumáticos). Más concretamente, también ofrecemos los productos eléctricos de baja tensión necesarios (como fuentes de alimentación conmutadas, disyuntores de aire (ACB), disyuntores en miniatura (MCB) y contactores) para alimentar todo el sistema de forma segura. Este suministro de una sola fuente facilita enormemente la gestión de la cadena de suministro del cliente. También proporciona una compatibilidad y fiabilidad sin problemas de los equipos de automatización y la infraestructura eléctrica.

Beneficios principales: Eficacia, calidad y rentabilidad

Invertir en automatización industrial es una decisión estratégica. Su valor se refleja en varias dimensiones clave:

1. Mayor productividad y rendimiento

• Funcionamiento 24/7: Las máquinas no necesitan descansar; pueden funcionar las veinticuatro horas del día, aumentando significativamente la producción total.
• Tiempo de ciclo reducido: La automatización reduce la duración de los ciclos y mejora la capacidad de producción en serie.

2. Mejora de la calidad y la coherencia

• Eliminación del error humano: Las máquinas ofrecen una repetibilidad extremadamente alta, reduciendo las tasas de error a casi cero. Esto garantiza que cada producto cumpla exactamente las normas.
• Control de calidad en tiempo real: Los sensores y los sistemas de visión artificial detectan los defectos en tiempo real, deteniendo o corrigiendo el proceso inmediatamente cuando se produce un error.

3. Mejora de la seguridad y las condiciones de trabajo

• Se aparta a los trabajadores de tareas de alto riesgo, peligrosas o tediosas. Por ejemplo, los robots realizan tareas de soldadura, levantamiento de cargas pesadas o manipulación de materiales tóxicos, lo que reduce considerablemente la tasa de accidentes.

4. Reducción de costes y retorno de la inversión más rápido

Aunque la inversión inicial es elevada, el ahorro de costes a largo plazo gracias a la automatización es sustancial:

• Menores costes de explotación: Reducción de la dependencia de la mano de obra directa; control preciso del consumo de energía y materias primas.
• Reducción de residuos: Una mayor precisión reduce la chatarra y el desperdicio de material.
• Retorno de la inversión acelerado: La mayor producción y los menores costes unitarios acortan el periodo de amortización de la inversión.

Una opción fiable para optimizar el ROI

La fiabilidad a largo plazo y la eficiencia operativa son importantes a la hora de determinar el retorno de la inversión (ROI) de la automatización. Omch cuenta con una cartera de más de 72.000 clientes en todo el mundo y más de 3.000 referencias. Nuestros productos cuentan con certificaciones internacionales como CCC, CE, RoHS e ISO9001. La calidad de la automatización industrial y los productos eléctricos de baja tensión de Omch garantizan el funcionamiento estable de los sistemas a lo largo del tiempo, lo que minimiza el tiempo de inactividad. Esto maximiza directamente la productividad del cliente y el uso de la energía, acelerando así el retorno de la inversión.

Automatización paso a paso de procesos industriales

La implantación satisfactoria de la automatización es un proyecto sistemático, que suele dividirse en estas automatización de procesos industriales:

1. Estudio de viabilidad y análisis de necesidades

• Propósito: Determine qué procesos pueden automatizarse. Establezca objetivos de rendimiento (KPI) y un presupuesto claros.
• Actividades: Analizar los procesos existentes, identificar los cuellos de botella y realizar una evaluación financiera (análisis ROI).

2. Diseño y especificación del sistema

• Propósito: Determine el tipo de automatización, la arquitectura del sistema y los componentes necesarios.
• Actividades: Seleccionar la plataforma de control (PLC o DCS), diseñar la lógica de control y dibujar diagramas de circuito y de disposición.

3. Adquisición e integración de componentes

• Propósito: Adquirir todo el hardware y el software. Comenzar la instalación y la integración.
• Actividades: Adquirir sensores, actuadores, equipos de control y sistemas de distribución eléctrica. Realizar la instalación mecánica y el cableado eléctrico.

Simplificar la contratación y acelerar la integración

La fase de adquisición e integración de componentes suele asociarse a problemas de compatibilidad entre marcas y retrasos en la cadena de suministro. Omch es un fabricante integral de automatización industrial y productos eléctricos de baja tensión que ofrece una solución integral, empezando por la distribución de energía (MCB, ATSE) y el control (relés, interruptores). Tenemos más de 3.000 referencias y 7 líneas de producción que entregan con rapidez. Además, contamos con 86 sucursales en China y una red de distribuidores en más de 70 países/regiones que proporcionan entregas rápidas y asistencia técnica localizada. Esto facilita enormemente la cadena de suministro del cliente y acelera la ejecución del proyecto.

4. Programación y depuración

• Propósito: Traducir la lógica de control en código de programa. Realizar pruebas funcionales in situ.
• Actividades: Escribir programas de PLC, configurar interfaces HMI/SCADA y realizar pruebas de verificación y seguridad de entrada/salida (E/S).

5. Puesta en servicio y optimización

• Propósito: Ponga el sistema a pleno rendimiento. Póngalo a punto continuamente para obtener un rendimiento óptimo.
• Actividades: Formación de operadores, entrega de documentación, supervisión continua de datos y optimización del rendimiento.

Aplicaciones de Tecnología de Automatización Industrial

La tecnología de automatización industrial se ha extendido a casi todas las industrias manufactureras y de procesos. He aquí algunos ejemplos clave:

1. Fabricación de automóviles

• Aplicación: Amplio uso de automatización fija y robots industriales. Los robots se encargan de soldaduras de alta precisión, pintura y montajes complejos.
• Valor: Garantiza una rigidez constante de la carrocería y la calidad de la pintura; acorta considerablemente los ciclos de producción.

2. Alimentos y bebidas

• Aplicación: Utiliza automatización programable y automatización flexible para el llenado, envasado, clasificación e inspección de calidad a alta velocidad.
• Valor: Garantiza la higiene de los productos y la trazabilidad de los lotes; utiliza la visión artificial para la detección de defectos.

3. Logística y almacenamiento

• Aplicación: Vehículos de guiado automático (AGV), lanzaderas y clasificadores de alta velocidad. Esto forma parte de la automatización integrada.
• Valor: Optimiza la utilización del espacio del almacén; permite operaciones 24/7 sin personal o con personal mínimo, aumentando la velocidad de procesamiento de pedidos.

4. Industrias de transformación

• Aplicación: Industrias como la petrolera, la química y la energética utilizan principalmente DCS y automatización fija para el control continuo de la temperatura, la presión y el caudal.
• Valor: Garantiza la seguridad de la producción y maximiza la eficiencia energética.

Desafíos clave: Integración y ciberseguridad

Las empresas deben abordar los principales retos durante la implantación de la automatización:

1. Complejidad de la integración del sistema

• Desafío: Tradicionalmente, existen silos de información entre la tecnología operativa (OT) y los sistemas de tecnología de la información (TI) de la empresa. El software y el hardware de otros proveedores son difíciles de integrar.
• Solución: Adopte protocolos de comunicación normalizados (como OPC UA). Elija proveedores que puedan ofrecer una gama completa de soluciones.

Simplificar la integración, garantizar la compatibilidad

Omch es un fabricante integral y tiene una especial capacidad para resolver problemas de integración. Nuestros productos de automatización y productos eléctricos de baja tensión son compatibles y están estandarizados. Esto ahorra considerablemente el complicado trabajo que tienen que hacer los clientes para adaptar e integrar diferentes subsistemas (alimentación, distribución, control). Nos centramos en la cobertura total / multicategoría / multiespecificación para garantizar que nuestros clientes no caigan en la trampa de la compatibilidad de la adquisición multimarca.

2. Riesgos de ciberseguridad

• Desafío: La Industria 4.0 abre los sistemas OT a internet, y son susceptibles de sufrir ciberataques, lo que pone en peligro la seguridad de la producción.
• Solución: Adherirse a normas de seguridad industrial como la IEC 62443. Instale segmentación de red y cortafuegos industriales. Realice auditorías de seguridad frecuentes.

3. Lagunas en las competencias

• Desafío: La automatización requiere técnicos altamente cualificados con conocimientos interdisciplinarios (mecánica, electricidad, programación, análisis de datos). Este talento escasea.
• Solución: Invertir en reciclaje y mejora de las cualificaciones de los empleados. Establecer relaciones de asistencia técnica a largo plazo con los proveedores. La respuesta rápida 24 horas al día, 7 días a la semana, y la asistencia en todo el proceso (desde la selección del producto hasta el soporte de la solución) que ofrece Omch están pensadas para complementar las necesidades de asistencia técnica de los clientes.

Perspectivas de futuro: Industria 4.0 y más allá

El futuro de la automatización industrial es la inteligencia y la autonomía. Las tendencias futuras se centrarán en estas tecnologías básicas:

1. Inteligencia Artificial y Aprendizaje Automático (AI/ML): La IA se orientará hacia el control y la toma de decisiones en lugar del análisis de datos. Conseguirá un control autoadaptativo, una programación inteligente y un mantenimiento predictivo más preciso. Los sistemas se autooptimizarán.
2. Digital Twin: Con el desarrollo de una copia digital perfecta de objetos físicos en el entorno virtual, las empresas pueden modelar, experimentar y racionalizar toda la línea de producción antes de su implantación. Esto ahorra muchos riesgos y costes.
3. Edge Computing: El procesamiento de datos se acerca a los sistemas de control de la fábrica, con un control y una toma de decisiones en tiempo real de latencia ultrabaja. Esto es esencial para los sistemas de automatización de alto rendimiento.
4. Colaboración entre humanos y robots (HRC): Los robots se convertirán en la norma. Funcionan en un entorno seguro con trabajadores humanos, con flexibilidad cognitiva humana y fuerza y precisión de las máquinas.

La automatización en las industrias está pasando del concepto de máquinas que realizan tareas predefinidas al de sistemas que aprenden y se optimizan a sí mismos. Esto significa que los futuros elementos de automatización no solo deben ser fiables, sino también altamente conectables y capaces de procesar datos, para poder respaldar la visión de la Industria 5.0.