Implementación de sistemas automatizados en la fabricación médica

Por Brad Goldbeck, director de ingeniería, Trelleborg | 16 de agosto de 2023

Una combinación de tecnología avanzada, escasez de trabajadores calificados y la necesidad de hacer un uso eficaz de los empleados disponibles está impulsando la automatización en la fabricación médica. Según un artículo de The Hartman Team, la industria manufacturera estadounidense tiene hoy más de dos millones de puestos de trabajo vacantes y aquellos empleadores que no actúen ahora enfrentarán mayores problemas en el futuro. Sin embargo, los sistemas automatizados son complejos y decidir dónde y cómo aplicarlos requiere una comprensión completa de las complejidades involucradas en el desarrollo y las calificaciones de los equipos.

Abordar conceptos erróneos populares

La percepción predominante es que la automatización elimina puestos de trabajo. Sin embargo, la automatización tiene como objetivo ayudar con las tareas o permitir la redistribución de la mano de obra humana a otras áreas. En lugar de tareas simplistas y repetitivas, los empleados pueden centrarse en trabajos que requieren pensamiento crítico y atención al detalle, como la inspección de calidad. Con la automatización, los trabajadores desempeñan funciones que son más seguras, más interesantes y menos agotadoras físicamente.

Los beneficios de la automatización incluyen tiempos de producción reducidos y mayor productividad en un mundo donde los clientes esperan tiempos de respuesta rápidos. La producción también se puede simplificar y mantener uniforme, lo que permite una cuantificación más precisa del equipo.

La automatización también proporciona coherencia al eliminar la posibilidad de errores y lesiones humanos. Por ejemplo, el sobremoldeo requiere fuerza para asentar correctamente la primera inyección, lo que genera tensión e incomodidad en el operador con el tiempo. La variabilidad aumenta con los cambios de personal ya que los operadores pueden ejecutar la misma tarea de manera diferente. Además, si un operador se concentra menos en las técnicas y medidas de seguridad correctas debido a la naturaleza repetitiva de la tarea, aumenta el riesgo de error humano que provoque lesiones y problemas de calidad.

Cuando se diseñan y programan correctamente, las máquinas son esencialmente perfectas porque están libres de errores humanos e inconsistencias. La automatización ayuda a gestionar picos grandes e inesperados en la demanda de los clientes, creando una operación base estable que es lo suficientemente escalable para capear los picos de demanda.

Identificar oportunidades para la automatización

La evaluación del retorno de la inversión ayuda a las empresas a decidir dónde y cuándo implementar la automatización. Un ingeniero de automatización analiza las piezas y procedimientos involucrados en la producción. La geometría de una pieza evaluada a través de dibujos CAD es una consideración primordial. Más adelante en el proceso, los modelos impresos en 3D pueden mostrar a los ingenieros cómo se moverá una pieza a través del proceso de producción y el tipo de inspecciones de calidad necesarias. También se tiene en cuenta el volumen de producción, incluido el número de piezas planificadas y cuándo se necesitarán. Los programas que ejecutan grandes volúmenes en múltiples líneas de productos generarán retornos antes.

Los requisitos de procesamiento son otra consideración importante. Algunas piezas pueden entrar en procesamiento directamente después de la producción, mientras que otras deben empaquetarse en otro lugar. Para evaluar con éxito todas estas consideraciones fundamentales y sus implicaciones, los ingenieros de fabricación deben colaborar con los equipos de diseño del cliente desde el principio.

Haciendo la inversión

El objetivo principal de un proveedor de sistemas automatizados debería ser obtener resultados que coincidan exactamente con las expectativas del cliente. Trabajando con el cliente, deben determinar cuánto dinero se debe invertir en automatización para mantener el precio total de la pieza lo más bajo posible.

Las aplicaciones automatizadas altamente personalizadas generalmente requieren que el cliente participe en la inversión en desarrollo, si no que la asuma en su totalidad. Es más probable que los costos de desarrollo de procesos automatizados para tareas más generales que se aplican a múltiples programas y piezas y/o se utilicen para múltiples clientes generen una alta inversión por parte del proveedor.

En algunos casos, la automatización puede no ser adecuada, por ejemplo, cuando el perfil y la geometría de una pieza son particularmente complejos y requieren maquinaria altamente personalizada. La automatización también puede no ser adecuada para un fabricante que pretende fabricar piezas en volúmenes reducidos.

Implementando la automatización con Trelleborg

Cuando los fabricantes de equipos originales (OEM) se asocian con un proveedor que utiliza la automatización, normalmente obtendrán acceso a varios servicios. Estos incluyen revisiones de diseño, representaciones 3D de diseños propuestos, células de automatización y talleres de herramientas internos que mecanizan componentes personalizados para la aplicación. Esta relación entre los OEM y los proveedores de componentes también permite el acceso interno a empresas que se especializan en controles industriales.

Un ejemplo de una celda de automatización personalizada implementada por Trelleborg utiliza un robot Fanuc LR Mate para retirar piezas de la prensa y realizar procedimientos de procesamiento complejos. Esta máquina utiliza un efector final personalizado para mover lentes de alcance sin moldear a través de un ciclo de enfriamiento a base de aire hasta un dispositivo que aplica un recubrimiento antivaho en forma de aerosol.

Después de un breve período de descanso, el recubrimiento se cura con luz ultravioleta antes de dejarlo a un lado para un intervalo de enfriamiento secundario más largo. Finalmente, las lentes se someten a una inspección de calidad para garantizar que los recubrimientos se hayan aplicado correctamente. Si bien los operadores se ven liberados de esta tarea repetitiva y a veces exigente, la celda automatizada permite precisión, exactitud y velocidad más allá de las capacidades físicas humanas.

Un nuevo tipo de compañero de trabajo

Trelleborg Healthcare & Medical se esfuerza por ofrecer a los clientes las mejores soluciones de automatización para actualizar, optimizar y mejorar sus procesos de producción. Una tecnología que Trelleborg utiliza hoy en día es la robótica colaborativa o cobots. A diferencia de los robots tradicionales, los cobots trabajan en estrecha colaboración con los humanos.

Con un rápido desarrollo y una mayor adopción, la colaboración de los cobots con operadores humanos ha sido posible gracias a amplias medidas de seguridad y detección, incluida la detección de estática, impacto y sobrecarga. Estas medidas permiten a los cobots ayudar a los humanos con la misma tarea y compartir un espacio de trabajo que un robot industrial no podría. Los cobots también están libres de errores humanos, ahorran espacio en comparación con los robots industriales tradicionales y ayudan a limitar los costos operativos.

El futuro se siente robótico

La cuarta revolución industrial, basada en la creciente digitalización de la producción, está viendo cómo la robótica y la automatización demuestran su valía, respaldadas por el rápido avance de la inteligencia artificial y la creciente adopción de sistemas de Internet de las cosas en entornos industriales. Trelleborg ya implementa un sistema de visión de alta gama respaldado por IA para detectar la variabilidad de las piezas y garantizar que pasen la inspección de calidad. Este es un excelente ejemplo de cómo las aplicaciones de IA pueden beneficiar significativamente las operaciones de producción de gran volumen, donde su velocidad permite una mayor producción y al mismo tiempo permite que la mano de obra humana asuma tareas más apropiadas.

Conclusión

La automatización permite a los operadores humanos centrarse en trabajos que requieren mayor habilidad, experiencia y atención al detalle. Puede disminuir los tiempos de producción y aumentar la productividad, generar coherencia, prevenir lesiones y ayudar a gestionar los picos de demanda. Hay muchos escenarios en la fabricación médica en los que los argumentos a favor de la automatización ya son indiscutibles, y la tendencia hacia la automatización no hará más que aumentar. Un proveedor experto que utilice eficazmente la automatización puede ayudar a los clientes a tomar decisiones informadas sobre la automatización y asociarse con ellos para la implementación.

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