Sistema máquina producto: características y ejemplos

El sistema máquina producto es el uso de la tecnología mediante la cual un proceso o procedimiento se realiza con la mínima asistencia humana. También es conocido como control automático.

Varios sistemas de control manejan equipos tales como procesos en fábricas, maquinarias, conexión a redes telefónicas, calderas y hornos de tratamiento térmico, estabilización y dirección de barcos, aviones y otros vehículos y aplicaciones con un mínimo o una reducida intervención humana.

Fuente: geralt [CC0], via Wikimedia Commons

El sistema máquina producto cubre aplicaciones que van desde un termostato doméstico que controla una caldera, hasta un gran sistema de control industrial con decenas de miles de mediciones de entrada y señales de control de salida.

En cuanto a la complejidad del control, puede ir desde un simple control de encendido/apagado hasta algoritmos de alto nivel de variables múltiples.

Este sistema se ha conseguido por variados medios, tales como unidades neumáticas, hidráulicas, mecánicas, electrónicas, eléctricas y computadores, generalmente combinados entre sí.

Los sistemas complejos, como se ven en las fábricas recientes, aviones y barcos, suelen utilizar combinadas todas estas técnicas.

Características

Los sistemas máquina producto flexibles y precisos son críticos para la rentabilidad de las operaciones de procesamiento y fabricación.

Desarrollar aplicaciones para supervisar y controlar las plantas puede ser difícil, porque probar las aplicaciones en plantas reales es costoso y peligroso. Los diseñadores de sistemas a menudo confían en la simulación para validar sus soluciones antes de la implementación.

Los sistemas modernos de control distribuido ofrecen funciones avanzadas de control y también de chequeo. La integración del control y la información en toda la empresa permite a las industrias optimizar las operaciones de los procesos industriales.

También se pueden mantener con simples controles de calidad. Sin embargo, en este momento, no todas las tareas se pueden automatizar, y algunas tareas son más caras de automatizar que otras.

Las máquinas pueden realizar tareas que se llevan a cabo en entornos peligrosos o que están fuera de las capacidades humanas, ya que pueden funcionar incluso a temperaturas extremas o en atmósferas radiactivas o tóxicas.

Ventajas

– Mayor rendimiento o productividad.

– Mejora de la calidad o mayor previsibilidad de la calidad.

– Mejora en la consistencia y robustez de los procesos o productos.

– Mayor consistencia de los resultados.

– Reducción de los costos y gastos directos del trabajo humano.

– La instalación en las operaciones reduce el tiempo de ciclo.

– Puede completar las tareas donde se requiere un alto grado de precisión.

– Reemplaza a los operadores humanos en tareas que involucran un trabajo físico fuerte o monótono. Por ejemplo, usar un montacargas con un solo conductor en lugar de un equipo de varios trabajadores para levantar un objeto pesado.Reduce algunas lesiones ocupacionales. Por ejemplo, menos espaldas tensas por levantar objetos pesados.

– Reemplaza a los humanos en tareas realizadas en entornos peligrosos, como por ejemplo incendios, espacio, volcanes, instalaciones nucleares, bajo el agua, etc.

– Realiza tareas que están más allá de las capacidades humanas de tamaño, peso, velocidad, resistencia, etc.

– Reduce significativamente el tiempo de operación y el tiempo de manejo del trabajo.

– Libera a los trabajadores para que asuman otros roles. Proporciona trabajos de nivel superior en el desarrollo, implementación, mantenimiento y ejecución de los sistemas máquina producto.

Desventajas

Algunos estudios parecen indicar que el sistema máquina producto podría imponer efectos nocivos más allá de las preocupaciones operativas. Por ejemplo, el desplazamiento de los trabajadores debido a la pérdida general de empleos.

– Posibles amenazas o vulnerabilidades de seguridad debido a que hay una mayor susceptibilidad relativa para cometer errores.

– Costos de desarrollo impredecibles o excesivos.

– Los costos iniciales de instalación de la maquinaria en la configuración de una fábrica son altos, y no mantener el sistema puede ocasionar la pérdida del producto en sí.

– Conduce a un mayor daño ambiental y podría agravar el cambio climático.

Ejemplos

Una tendencia es el mayor uso de la visión artificial para proporcionar funciones de inspección automática y la guía de robots. Otra es el continuo aumento en el uso de robots.

Robótica industrial

Es una sub-rama en el sistema máquina producto, que apoya en varios procesos de fabricación. Tales procesos de fabricación incluyen soldadura, mecanizado, pintura, manejo de materiales y ensamblaje, entre otros.

Los robots industriales usan variados sistemas de software, eléctricos, y mecánicos, que permiten una alta velocidad y precisión, superando así ampliamente cualquier rendimiento humano.

El nacimiento del robot industrial se produjo poco después de la Segunda Guerra Mundial, ya que Estados Unidos vio la necesidad de una forma más rápida de producir bienes industriales y de consumo.

La lógica digital y la electrónica de estado sólido permitieron a los ingenieros construir sistemas mejores y más rápidos. Estos sistemas fueron revisados y mejorados hasta llegar a que un único robot sea capaz de trabajar con muy poco o ningún mantenimiento las 24 horas del día.

Por estas razones, en 1997 existían operativos unos 700.000 robots industriales, y en 2017 la cantidad aumentó a 1,8 millones.

En los últimos años, la inteligencia artificial también se utiliza con la robótica para crear una solución de etiquetado automático, utilizando brazos robóticos como. aplicador automático de etiquetas, y la inteligencia artificial para aprender y detectar los productos a etiquetar.

Controladores lógicos programables

El sistema máquina producto involucró los controladores lógicos programables (PLC) en el proceso de producción.

Los mismos poseen un sistema procesador que permite la variación de los controles de las entradas y de las salidas utilizando una programación simple.

Los PLC hacen uso de la memoria programable, almacenando instrucciones y funciones como secuenciación, temporización, conteo, etc.

Mediante un lenguaje lógico, un PLC puede tomar una diversidad de entradas y devolver una diversidad de salidas lógicas. Las unidades de entrada son sensores y las de salida son válvulas, motores, etc.

Los PLC son análogos a las computadoras. Sin embargo, las computadoras están optimizadas para realizar cálculos, mientras que los PLC están perfeccionados para usarse en entornos industriales y para tareas de control.

Están construidos de forma que se necesita solo un conocimiento elemental de programación lógica, y el manejo de vibraciones, ruido, humedad y altas temperaturas.

La ventaja principal que brindan los PLC es su flexibilidad. Por tanto, con los mismos controladores básicos, un PLC puede manejar una gran variedad de sistemas de control.

Ya no es necesario tener que cablear un sistema de nuevo para cambiar el sistema de control. Esta característica genera un sistema rentable para sistemas de control complejos.

Referencias

  1. Wikipedia, the free encyclopedia (2019). Automation. Tomado de: en.wikipedia.org.
  2. Encyclopaedia Britannica (2019). Automation. Tomado de: britannica.com.
  3. Encyclopaedia Britannica (2019). Advantages and disadvantages of automation. Tomado de: britannica.com.
  4. Tech Briefs (2019). Understanding Smart Machines: How They Will Shape the Future. Tomado de: techbriefs.com.
  5. Help Systems (2019). Automated Operations: 5 Benefits of Automation. Tomado de: helpsystems.com.
Ingeniero en Computación y Máster en Ingeniería Industrial. Especializado en sistemas de información, administración financiera, costos y gestión de proyectos. Gerente de informática, logística y operaciones en diferentes tipos de industrias. Más de 30 años de experiencia laboral. Profesor universitario de pregrado y postgrado. Amante del cine, rock progresivo y literatura. Jugador de tenis.

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