Cuando alguien habla de automatización, habitualmente las personas piensan en la gran industria moderna donde las máquinas están habilitadas de funciones mecánicas en una línea de ensamblaje, por ejemplo, en la industria automotriz, donde brazos robóticos levantan y arman los vehículos en tiempos record sin errar, sin demora, incansables.
Pero para entender cuál es origen de las automatizaciones, es que debemos retroceder atrás en la historia; mejor dicho hasta la prehistoria, donde el hombre primitivo, pero en desarrollo de su despertar consciente, se auto-empujó a la modernidad creando las “máquinas simples” que le permitieron reducir sus esfuerzos en determinadas tareas fatigantes.
En principio, humanos y animales eran el motor de todo, la energía que impulsaba la carrera hacia modernidad, pero al correr de buenas cuotas de tiempo, la energía fue transformándose a partir de la observación y experimentación. El viento, fuego y agua contenían (aun hoy) energías potenciales, las cuales a través del ingenio pudo el hombre sacarle utilidades prácticas.
En períodos de desarrollo posteriores se logró utilizar una combinación de elementos, energías de los recursos y materiales disponibles hasta conseguir la invención de sistemas y mecanismos de relojería para realizar tareas repetitivas.
A lo largo de la historia, el hombre ha tenido el afán de acotar los tiempos, perfeccionar los procesos, todo ello lo ha hecho buscar distintos métodos y técnicas para alcanzar sus fines, pero es en el siglo XX cuando la automatización de procesos complejos se desarrolla. Este cambio de paradigma (de lo manual a lo automático) usó la mecánica y la electrónica, lo anterior no ha cesado, provocando cambios, avances permanentes para perfeccionar esta técnica y llevar a la automatización a todos los ambientes posibles y aplicando tecnologías avanzadas de control, comunicación, automatización de procesos digitales, redes de robots autónomos. Son muchas y diversas las áreas donde la automatización se hace presente, pues ya vemos su inclusión no solo en el mundo industrial, sino que en nuestros hogares (domótica); en la medicina (intervenciones quirúrgicas/exploración); en la vigilancia (monitoreo remoto, alertas); en oficinas (RPA automatizando las burocracias y el trabajo monótono); control y monitoreo medioambiental, etc.
COMIENZA LA AUTOMATIZACIÓN
La humanidad se ha esmerado en fabricar e innovar con la tecnología, dado que esta no es un fin en sí misma, sino que un camino el cual irá develando nuestros posibles futuros. La razón y desarrollo del humano lo ha llevado a conseguir llevar a plenitud sus potencialidades, Toda esta incansable búsqueda ha sido promovida desde tiempos faraónicos, ellos incorporaron articulaciones mecánicas en las estatuas de dioses. Los griego hicieron cosas similares con sistemas hidráulicos.
Entre los siglos XVII y XVIII se construyeron los primeros autómatas o muñecos que realizaban movimientos robóticos. Leonardo DaVinci por su parte tiene los esquemas y dibujos de robots autómatas. Siguiendo el interés por imitar de forma artificial al ser humano, es que Jacques de Vauncansos, en el siglo XVIII logró ensamblar robots que podían reproducir música de forma autónoma. Previo a la era de los robots, Henri Maillardet construyó, en 1805, una muñeca
El suizo Henri Maillardet construyó en 1805 una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos. Una serie de levas se utilizaban como el programa para el dispositivo en el proceso de escribir y dibujar. Estos inventos mecánicos de forma humana deben considerarse como inversiones que reflejaron el genio de hombres que se anticiparon a su época. La fabricación automatizada surgió de la íntima relación entre fuerzas económicas e innovaciones técnicas como la división del trabajo, la transferencia de energía y la mecanización de las fábricas, y el desarrollo de las máquinas de transferencia y sistemas de alimentación (McLuhan, 1996).
Autómatas para las actividades laborales. La división del trabajo o sea la reducción de un proceso de fabricación o de prestación de servicios a sus fases independientes más pequeñas se desarrolló en la segunda mitad del siglo XVIII, y fue analizada por primera vez por el economista británico Adam Smith en su libro Investigación sobre la naturaleza y causas de la riqueza de las naciones (1776).
En la fabricación, la división del trabajo permitió incrementar la producción y reducir el nivel de especialización de los obreros. La mecanización fue la siguiente etapa necesaria para la evolución hacia la automatización. La simplificación del trabajo permitida por la división del trabajo también posibilitó el diseño y construcción de máquinas que reproducían los movimientos del trabajador. A medida que evolucionó la tecnología de transferencia de energía, estas máquinas especializadas se motorizaron, aumentando así su eficacia productiva. El desarrollo de la tecnología energética también dio lugar al surgimiento del sistema industrial de producción, ya que todos los trabajadores y máquinas debían estar situados junto a la fuente de energía.
La máquina de transferencia es un dispositivo utilizado para mover la pieza que se está trabajando desde una máquina herramienta especializada hasta otra, colocándola de forma adecuada para la siguiente operación de maquinado.
Los robots industriales, diseñados en un principio para realizar tareas sencillas en entornos peligrosos para los trabajadores, son hoy extremadamente hábiles y se utilizan para trasladar, manipular y situar piezas ligeras y pesadas, realizando así todas las funciones de una máquina de transferencia. En realidad, se trata de varias máquinas separadas que están integradas en lo que a simple vista podría considerarse una sola.
En la década de 1920 la industria del automóvil cambió estos conceptos en un sistema de producción integrado. El objetivo de este sistema de línea de montaje era reducir los precios. A pesar de los avances más recientes, éste es el sistema de producción con el que la mayoría de la gente asocia el término automatización.
CONCEPTO GENERAL DE AUTOMATIZACIÓN. Cada vez mayor cantidad de elementos que intervienen en las Líneas de Proceso Continuo requieren la instalación de unos modernos sistemas de automatización que faciliten a los 3 operadores el manejo de las mismas.
Éstas características implican una jerarquización de funciones y una clara clasificación de modos de servicio y estados de instalación. A. Niveles de automatización. Dentro de esta jerarquización se pueden establecer, en función del rango de automatización de las funciones que se desarrollan en cada uno de ellos, hasta cuatro niveles diferentes, que detallamos a continuación y que se reflejan en el esquema adjunto. Nivel 0: Campo Nivel
AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL Gracias al desarrollo e innovación de nuevas tecnologías, la automatización de procesos industriales, a través del tiempo, ha dado lugar a avances significativos que le han permitido a las compañías implementar procesos de producción más eficientes, seguros y competitivos. Se puede clasificar en lapsos de tiempo en los cuales se presentaron los mayores avances y problemáticas: •
PRINCIPIOS SIGLO XX HASTA AÑOS 50 – Orígenes con la revolución industrial. – Se utilizan elementos mecánicos y electromagnéticos (motores, relés, temporizadores, contadores). – Problema: los armarios eléctricos (armarios de control) aumentan de tamaño según se hacen automatizaciones más complejas. 4 Universidad ECCI. • AÑOS 50 – Comienzan a utilizarse los semiconductores (electrónica). – Se reduce el tamaño de los armarios eléctricos. – Se reduce el número de averías por desgaste de componentes. – Problema: falta de flexibilidad: un sistema de control sólo sirve para una aplicación específica, y no es reutilizable. • AÑO 1968:
NECESIDADES Y SOLUCIONES – Ford y General Motors plantean las especificaciones que debe cumplir un controlador electrónico programable para ser realmente útil en la industria. • Fundamentalmente, necesidad de programación. – Bedford associates desarrolla un prototipo de controlador industrial – Puede ser considerado el primer PLC de la historia. (programmable logic controller o autómata programable industrial) – Características como las que reclamaba la industria: • Reutilizable. • Adaptado a entornos agresivos (industria) • Fácilmente programable por técnicos eléctricos. • Implementado con electrónica de estado sólido (semiconductores) – Los primeros PLCs se usaron para controlar procesos secuenciales (cadenas de montaje, transporte, etc). – Problema: memoria cableada, la reutilización es posible pero costosa. •
PRINCIPIOS 70: APARECE EL MICROPROCESADOR o Primeros ordenadores digitales. – Más flexibilidad por la facilidad de programación (desaparecen las memorias cableadas). – Problema: no utilizables en la industria por falta de robustez, dificultad de conexión a equipos mecánicos y dificultad de programación. •
MEDIADOS 70 – Los autómatas incorporan el microprocesador. – Se pueden reprogramar sin re cablear (aumenta flexibilidad). – Permiten realizar cálculos matemáticos. – Se pueden comunicar con un ordenador central (ordenador encargado de controlar la planta enviando órdenes a los autómatas que gobiernan cada proceso). •
FINALES 70: MEJORAS EN LOS AUTÓMATAS – Mayor memoria. – Capacidad de gobernar bucles de control. – Más tipos de E/S (conexión más flexible de sensores/actuadores). – Lenguajes de programación más potentes. – Comunicaciones más potentes. •
AÑOS 80: CONTINÚAN LAS MEJORAS – Mayor velocidad de proceso. – Dimensiones más reducidas. – Técnicas de control más complejas – Múltiples lenguajes
ACTUALIDAD: GRAN VARIEDAD DE AUTÓMATAS – Compactos y sencillos para aplicaciones incluso domésticas: • Abrir/cerrar puertas. • Control de iluminación o control de riego, etc. – Gama alta • Modulares. • Prestaciones similares a las de un pequeño ordenador. •
TENDENCIAS – Evolución continúa de los sistemas de comunicación: • Redes de autómatas. • CIM: producción integrada y controlada por ordenador con múltiples autómatas. • Redes de sensores/actuadores conectadas a los autómatas (AS-interface). • Múltiples estándares de comunicación (Profibus, ethernet industrial, …)
En este estudio se comprobó que para aumentar la competitividad, relevancia y validez de los resultados en las pruebas de resistencia de materiales y estructuras, es necesario sustituir la fuerza muscular y la habilidad humana, por fuerza y precisión mecánica. De esta manera, se pueden realizar pruebas con varias funciones, de forma eficiente y durante un intervalo de tiempo mayor. Sin embargo, en la automatización fue necesario conservar la función de modo manual, como mecanismo de seguridad para que el usuario tenga control directo sobre el actuador neumático en caso de emergencia.
