Resiliente, sostenible y centrada en el ser humano: la tecnología de la Industria 5.0
La Industria 5.0 es la última revolución industrial, en la que la colaboración entre humanos y tecnología se convierte en una parte integral del proceso industrial. La combinación de la flexibilidad de los operadores humanos con tecnología avanzada creará industrias sustentables que beneficiarán a los trabajadores, las empresas y el medio ambiente.
Los debates sobre la Industria 5.0 han identificado tres pilares clave: resiliencia, sustentabilidad y centralidad en el ser humano, cada uno de los cuales describe un beneficio diferente.
El primer pilar, la resiliencia, describe cómo los trabajadores humanos aportan flexibilidad a la planta de producción. La automatización ha aportado enormes mejoras en la fabricación, trabajando con rapidez y precisión para aumentar la producción y la calidad de la línea de producción. Sin embargo, los sistemas automatizados tienen una capacidad limitada para resolver situaciones inusuales o cambiar de roles rápidamente. En cambio, el cerebro humano puede adaptarse rápidamente a nuevas circunstancias. Esto aporta resiliencia a la línea de producción al crear flexibilidad.
El segundo pilar de la Industria 5.0 es la sostenibilidad. Se anima a las empresas a actuar en pro de la sostenibilidad evitando las pérdidas de tiempo y dinero. ste y uso eficiente de la energía. Sin embargo, la Industria 5.0 también aborda la sostenibilidad al considerar los efectos de la industria en la sociedad, esforzándose por crear fábricas resilientes que puedan hacer frente a los requisitos rápidamente cambiantes que impone un mundo cambiante.
El pilar final es la centralidad humana, que garantiza que la inteligencia artificial (IA) y los robots autónomos no reemplacen a los trabajadores humanos. En cambio, la IA, la autonomía y los sistemas robóticos son herramientas que mejoran las capacidades de los trabajadores, liberándolos de tareas repetitivas o peligrosas.
La Industria 5.0 también busca reducir la fatiga de los trabajadores, que causa más del 40 por ciento de los problemas de calidad en la línea de producción moderna. [1] Permite a los trabajadores generar el mayor impacto al utilizar sus habilidades y experiencia individuales.
La Industria 5.0 permite a las empresas adoptar una visión estratégica de la sostenibilidad para garantizar que puedan adaptarse y seguir siendo competitivas, independientemente de cómo evolucione el mercado. También recompensa a las empresas que invierten en el desarrollo y el bienestar de su fuerza laboral humana.
En general, la Industria 5.0 combina tecnología y humanidad. Para entender cómo se implementa esto y los beneficios que traerá, este artículo analizará algunos ejemplos de cómo los trabajadores humanos formarán parte de la línea de producción.
Caso Práctico 1: El Jefe de Equipo
A diferencia de muchas líneas de producción, que a menudo cuentan con funciones muy definidas, la logística es una industria que debe manejar los cambios de manera rápida y eficiente. Por ejemplo, en la automatización de almacenes y la logística, se emplean robots para seleccionar y clasificar los paquetes entrantes.
Para realizar esta tarea, el robot combina detección y movimiento. Una cámara toma imágenes y evalúa todos los paquetes en la cinta transportadora. En este entorno, los tiempos de ciclo son muy importantes; los robots pueden necesitar manejar entre 25 y 30 paquetes por minuto. Por lo tanto, la toma de imágenes debe realizarse en fracciones de segundo. Los sistemas de computación de borde mejorados con IA permiten a los robots identificar cada paquete y decidir la acción correcta.
En un concepto conocido como autonomía supervisada, un sistema de este tipo funciona de forma independiente durante gran parte del tiempo y completa la mayoría de sus operaciones. Sin embargo, los sensores pueden tomar imágenes de una escena que no reconocen. El objetivo puede ser un nuevo tipo de embalaje o una caja que se ha dañado durante el transporte. Sin la intervención humana, el proceso se detendría.
En este escenario, la centralidad humana en la Industria 5.0 ofrece una clara ventaja. Un jefe de equipo recibe una alerta de que el sistema no reconoce un paquete. Aunque el jefe de equipo trabaja de forma remota y puede ser responsable de muchas máquinas en varias ubicaciones diferentes, aún puede identificar una excepción en 10 segundos. Con unas pocas pulsaciones de teclas, el jefe de equipo puede indicar al robot la acción correcta y el proceso puede continuar, habiendo experimentado solo un retraso mínimo.
Luego, el tipo de paquete inusual se registra en la base de datos de la IA para que la próxima vez que los sensores lo detecten, el proceso automatizado pueda manejarlo sin necesidad de intervención humana. Idealmente, la cantidad de excepciones debería disminuir con el tiempo, pero nunca llegará a cero porque los transportistas están constantemente introduciendo nuevos tipos de paquetes.
Tal vez en el escenario anterior, un paquete que se había enviado en una caja de cartón ahora se envía en un envoltorio de cartón. A su vez, el fabricante podría cambiar a usar un paquete de burbujas. Los robots de clasificación deben volver a aprender cada nuevo tipo de embalaje a medida que se introduce. Además, los cambios como el envoltorio de la temporada pueden parecer simples para un humano, pero el cambio de color puede confundir al robot. En cada caso, un jefe de equipo humano puede identificar y resolver la excepción en segundos.
La tecnología que permite esta funcionalidad será familiar para los instaladores en cualquier fábrica moderna, ya que los sistemas de visión integrados son ahora comunes. Estas cámaras de visión integradas permiten la inspección automatizada directamente en la línea de producción. El sistema toma imágenes de cada artículo a través de una cámara dedicada, comparando las dimensiones de los artículos con los artículos estándar en tiempo real. El sistema puede identificar inmediatamente los artículos defectuosos y descartarlos o conservarlos para una inspección más profunda.
Al combinar los sistemas de visión integrados con la IA de borde, el sistema puede tomar estas decisiones rápidamente, lo que es vital para las condiciones dinámicas y de rápido movimiento que se encuentran en las fábricas inteligentes. Estos sensores están vinculados a la red a través de conexiones de alta velocidad, ya sean cableadas o inalámbricas. Los conectores y las antenas desempeñan un papel importante para mantener la latencia de la comunicación al mínimo, pero los humanos siguen siendo un componente clave en la red.
Caso de Estudio 2: El ser Humano Mejorado
Incluso con la supervisión humana, pueden surgir situaciones en las que los sistemas de fábricas inteligentes no puedan funcionar de forma autónoma. En entornos dinámicos, los robots no pueden replicar la flexibilidad de un operador humano. Los sistemas de visión pueden confundirse por cambios de iluminación desiguales y las pinzas pueden ser incapaces de manipular objetos irregulares.
Para mitigar estos problemas, las organizaciones pueden encontrar más eficaz mejorar la fuerza laboral existente en lugar de intentar replicar las características humanas con la automatización. Una opción es aumentar las habilidades de los trabajadores bilidades con dispositivos mecánicos como exoesqueletos robóticos. Estos dispositivos eléctricos se usan alrededor del cuerpo y se adaptan a las acciones de los usuarios a medida que se mueven. En el proceso, la estructura del exoesqueleto estabiliza el cuerpo y captura energía a medida que el usuario se mueve. Una red de resortes y correas que funcionan con el movimiento del usuario reduce la carga de trabajo y la fatiga, lo que proporciona un lugar de trabajo más seguro y eficiente.
Los exoesqueletos permiten que las capacidades humanas se conviertan en parte del proceso de producción, utilizando las experiencias de los trabajadores y la conciencia situacional para reaccionar instintivamente a situaciones inesperadas. Un robot que se enfrenta a circunstancias similares podría detener la producción.
Si bien el exoesqueleto en sí es simple, se puede equipar con dispositivos adicionales. Los sensores que monitorean el movimiento e interfaces como pantallas de realidad aumentada pueden ayudar al usuario a identificar los niveles de fatiga o recibir instrucciones sobre su próxima tarea programada.
El equipo que permite este nivel de integración es similar al de otras tecnologías portátiles. Pequeños sensores de tensión y presión y acelerómetros portátiles brindan retroalimentación propioceptiva al usuario. Los sistemas de visión y las pantallas envían información a la visera o las gafas del usuario, y los dispositivos avanzados de interfaz hombre-máquina (HMI) permiten al usuario interactuar con otros equipos.
Conclusión
La tecnología que impulsa la Industria 5.0 tiene mucho en común con las aplicaciones existentes, pero ofrece la capacidad de integrar a los humanos en el entorno de automatización. A través de una combinación de estrategias, la Industria 5.0 verá a los humanos trabajar junto con la automatización en un rol de supervisión o incluso reemplazar a los robots cuando sus capacidades se vuelvan limitadas.
Estas estrategias aprovecharán el poder de la cognición humana para comprender situaciones no estructuradas y lo aumentarán con tecnología que hará que la fábrica del futuro sea más que la suma de sus partes.