La mayoría de las plantas que nos llaman ya han operado algo de automatización. Tienen una celda robótica en algún lugar del piso de producción, un equipo de mantenimiento que sabe lo que es un PLC y una idea general de lo que están comprando.
Este documento es para las plantas que no.
Cada proceso en el edificio lo hacen personas. El equipo de mantenimiento es excelente para mantener vivas prensas, transportadores e hidráulicos, y nunca ha tenido que recuperar un robot. El equipo de ingeniería, si existe, nunca ha escrito la especificación de una máquina que todavía no existe. Y a la persona a la que le pidieron investigar la automatización normalmente lo hace encima de un trabajo de tiempo completo.
Nada de eso es razón para no automatizar. Algunas de las celdas más exigentes que hemos construido entraron a plantas exactamente así. Un fabricante de componentes nucleares que arrancaba un programa completamente nuevo, cuyas piezas similares siempre se habían movido con grúa y dos personas en cada levantamiento. Un fabricante aeroespacial cuya línea de shot peening dependía de dos grúas viajeras y de quien estuviera libre para acercarse. Un fabricante de transformadores donde cada laminación de cada núcleo se colocaba a mano, porque nadie había logrado automatizarlo.
Ninguno había automatizado esos procesos antes. Dos ya operan con automatización, y el tercero se está instalando. Lo que tenían en común no era experiencia. Era la disposición de hacer el primer proyecto de forma distinta al décimo.
La primera máquina no se trata realmente de la máquina
La primera celda automatizada de una planta cambia más que el proceso que reemplaza.
Cambia a quién necesita contratar la planta. Cambia lo que mantenimiento tiene que saber a las dos de la mañana. Cambia el trabajo del operador, de hacer el trabajo a atender el equipo que lo hace. Y le impone al empleador obligaciones de seguridad nuevas que no existían cuando todo era manual.
La máquina es la parte que todos se imaginan. El resto es lo que decide si esa máquina sigue corriendo a ritmo de producción dos años después o si está detrás de su guarda con un letrero pegado.
La diferencia entre esos dos resultados casi nunca depende de la ingeniería. Depende de si la planta estaba lista para hacerse cargo de lo que compró.
Por qué fallan los primeros proyectos
Los primeros proyectos de automatización rara vez fallan por el diseño. Cuando decepcionan, normalmente es por una de cinco razones, y las cinco se deciden antes de cortar acero.
- El proceso no era estable. Si la pieza solo sale bien cuando la corre un operador en particular, una máquina va a fabricar piezas malas de forma consistente.
- Nadie escribió el número. "Más rápido" no es una especificación. Piezas por hora, con qué calidad, en qué variantes, sí lo es.
- Nadie era responsable del lado del cliente. El proyecto era una tarea extra para alguien que ya estaba saturado, así que las decisiones esperaban y las preguntas se quedaban sin respuesta.
- Nunca se definió la aceptación. Qué cuenta como terminado se negoció al final, bajo presión de calendario, entre gente cansada.
- La máquina llegó a una planta sin nadie que pudiera darle soporte. La primera falla que necesitaba algo más que un reset se convirtió en una llamada de servicio, y luego en una semana de paro.
La forma en que manejamos un primer proyecto está construida para cerrar esas cinco brechas antes de que se abran. Son ocho pasos.
Paso uno: elegir el primer proyecto correcto
La primera celda define la opinión de la planta sobre la automatización durante años. Hay que elegirla pensando en eso.
El mejor primer proyecto no es el trabajo más difícil del edificio, y tampoco uno trivial. Es un proceso que ya es estable, que tiene un beneficio claro y medible, y que es lo bastante visible para que la gente en el piso de producción lo vea funcionar. Muchas veces es el trabajo que nadie quiere: pesado, repetitivo, duro para el cuerpo y difícil de cubrir con personal.
Para una planta nueva en la automatización, esto empieza con un levantamiento en planta pagado. Recorremos el piso de producción con el cliente y vemos el proceso como realmente corre, no como dice la ruta de fabricación. Hacemos las preguntas que deciden si está listo: cuál es el tiempo de ciclo real, cuánto varía la calidad entre turnos, cuántas variantes de pieza hay, incluida la que solo corre dos veces al año. El cliente se lleva una respuesta honesta sobre si el proceso está listo y qué se necesita para automatizarlo, nos compre o no una máquina después.
Si el proceso no está listo, lo decimos. A veces la respuesta es corregir el proceso primero. A veces es una prueba de principio, donde piezas reales pasan por un montaje de prueba antes de que alguien se comprometa con una celda completa.
El fabricante de transformadores es el ejemplo más claro. No pidieron una línea de producción. Preguntaron si aquello era siquiera posible. Así que antes de cotizar un sistema, hicimos una prueba de principio que dividió el problema en tres etapas y construyó cinco prototipos en cuatro meses. Dos fallaron. Esas fallas son la razón por la que la celda de producción funciona, y ocurrieron en equipos de prueba, no en una máquina que el cliente ya había pagado.
Paso dos: escribir el número
Antes de que empiece el diseño, acordamos con el cliente lo que la máquina tiene que hacer, en números.
Eso significa el ritmo de producción, el nivel de calidad, cada variante de pieza y las tolerancias, no solo las dimensiones nominales. La automatización tiene que funcionar con piezas en los extremos de su banda de tolerancia. Un plano describe una pieza que rara vez va a recibir, así que pedimos piezas reales, incluidas las que normalmente se rechazarían.
Conseguir esas piezas es más difícil de lo que parece, y un cliente que automatiza por primera vez debe planearlo. En la celda aeroespacial, cada variante tuvo que validarse con componentes reales sacados de un piso de producción que todavía tenía pedidos que surtir. Se apartaron piezas para nuestro uso y se les dio seguimiento en ambos lados. Conseguir suficientes, para cada variante, fue un proyecto dentro del proyecto.
También significa escribir la prueba de aceptación desde el principio: qué piezas, cuántas, a qué ritmo, medido cómo y durante cuánto tiempo. Escritos al principio, los criterios de aceptación son una meta de ingeniería hacia la que todos diseñan. Escritos al final, se convierten en una discusión.
Paso tres: nombrar a su responsable
Este es el mejor indicador de cómo va a salir un primer proyecto, y es en el que más insistimos.
El cliente necesita una persona que sea dueña del proyecto de su lado. No un comité, y no alguien que se va a ocupar después de su trabajo real. Una persona que asista a las revisiones de diseño, que tome decisiones o sepa quién las toma, que persiga las respuestas internas y que responda por que la planta esté lista cuando llegue la máquina.
Cuente con unas cuatro horas a la semana de esa persona durante el diseño. Aumenta cuando el proyecto pasa a la construcción y las pruebas en nuestro piso, y otra vez cuando la máquina llega al suyo. Ese tiempo hay que dárselo, no esperar que lo encuentre.
En un primer proyecto el responsable aprende muchísimo, y ese es el punto. Al final debería entender la celda lo suficiente para encargarse de la siguiente.
Paso cuatro: diseñar con la gente que la va a operar
Hacemos revisiones de diseño al 30, al 75 y al 100 por ciento. No son presentaciones. Son el momento en que el equipo del cliente puede cambiar la máquina mientras cambiarla todavía es barato.
A una planta nueva en la automatización le pedimos más personas en esas revisiones de las que mandaría un cliente con experiencia. El responsable del proyecto, por supuesto. Pero también un operador que hoy corre el proceso y un integrante del equipo de mantenimiento. El operador sabe de dónde vienen realmente las piezas y cómo llegan realmente. El técnico de mantenimiento es quien va a tener que alcanzar ese cilindro, cambiar ese dedo del gripper y liberar ese atasco. Los dos van a ver cosas que un ingeniero en un escritorio no ve.
La gente del cliente no está ahí como público. En el proyecto de transformadores, uno de los dos conceptos de manejo de piezas que llegaron a prototipo vino del propio ingeniero del cliente, y fue el cliente quien propuso la secuencia de sujeción alrededor de la cual se construyó el dispositivo de sujeción final. Dos de sus ingenieros estuvieron junto a una dobladora en operación con dos de los nuestros, pasando laminaciones reales por prototipos operados a mano. Nadie entiende un proceso manual mejor que la gente que lo ha estado haciendo.
Aquí también se definen los estándares de la planta. Un cliente con experiencia nos manda su plataforma de PLC, su norma de seguridad y sus convenciones de nombres junto con la solicitud de cotización. Un cliente que automatiza por primera vez normalmente todavía no los tiene. Construimos sobre lo que el cliente quiera, pero cuando no hay un estándar, recomendamos una plataforma con base en una pregunta: ¿a quién puede contratar la planta en su zona para darle soporte? En Ontario eso normalmente significa controles Allen-Bradley y robots FANUC. En Puebla, México, normalmente significa Siemens y KUKA. La mejor plataforma para una primera celda es aquella para la que la planta puede encontrar técnicos.
Paso cinco: capacitar antes del embarque
La Prueba de Aceptación en Fábrica (FAT) en nuestras instalaciones es la primera vez que el cliente ve la máquina correr con sus propias piezas. Para un cliente que automatiza por primera vez también es la primera oportunidad de capacitación, y así la tratamos.
Las personas que se van a hacer cargo de la máquina deben estar en la FAT. Eso significa el responsable, el técnico de mantenimiento que le va a dar soporte y al menos un operador líder. La ven correr, la ven fallar, ven cómo se recupera, y hacen preguntas mientras la gente que la construyó está parada junto a ellos. Los problemas que se encuentran en la FAT se corrigen en nuestro taller, con nuestras herramientas, antes de que se vuelvan problemas en el piso de producción del cliente.
Paso seis: preparar el sitio y hacerlo seguro
Una planta que nunca ha instalado automatización normalmente nunca ha tenido que preparar un piso para ella.
Alimentación eléctrica, suministro de aire, red, anclaje al piso, ruteo de cables y acceso libre para las maniobras tienen que estar listos antes de que llegue la máquina, y en un primer proyecto el cliente muchas veces no sabe cómo es esa lista. Se la damos temprano. En la celda nuclear medimos nuestro propio tiempo de instalación y encontramos que lo que más costaba no era la ingeniería. Era la secuencia: electricidad y aire que llegaban más tarde de lo planeado, charolas de cable cortadas el mismo día, varios oficios trabajando en el mismo espacio a la vez. La preparación del sitio es un problema compartido, y ahora es parte fija de cómo planeamos cada ventana de instalación.
La seguridad es lo otro que los clientes que automatizan por primera vez subestiman.
Construimos cada máquina con la norma de seguridad de Ontario, sin importar en qué parte del mundo termine, porque normalmente es la más estricta. En Ontario, la sección 7 del Reglamento 851 le asigna al empleador que opera el equipo la obligación de realizar una Revisión de Seguridad y Salud Previa al Arranque (PSHSR), y esa revisión tiene que hacerla un ingeniero profesional colegiado. No es algo que el integrador firme a nombre del cliente. Diseñamos para que esa revisión sea sencilla, y verificamos nuestro propio trabajo contra ella antes de que la máquina salga de nuestro edificio, pero el cliente necesita tener a un revisor contratado antes de la instalación. Planéelo desde el arranque del proyecto, no la semana en que llega la máquina.
La operación segura no termina con las guardas. La planta necesita procedimientos de bloqueo y etiquetado para el equipo nuevo, con operadores y mantenimiento capacitados en ellos, antes de que la celda corra en producción.
Paso siete: el run-off, y lo que viene después
En sitio, la máquina se instala, se regresa a la condición en que estaba en la FAT y se valida otra vez en el entorno del cliente contra la prueba de aceptación acordada al principio. Eso es el run-off, y es el punto en que termina nuestro compromiso en sitio.
Hay que decírselo claramente a un cliente que automatiza por primera vez, porque una celda nueva no alcanza su mejor desempeño el día de su run-off. Los operadores todavía están aprendiendo un trabajo nuevo. Procesos anteriores que funcionaban bien alimentando a personas a veces resultan no funcionar tan bien alimentando a una máquina. Una pieza que una persona enderezaría sin decir nada antes de cargarla ahora tiene que llegar derecha. Esos detalles aparecen en las semanas después del run-off, y son normales.
Quién los atiende es la razón de la siguiente sección de este documento. Una planta que tiene a su gente en su lugar para el run-off resuelve esas semanas por su cuenta. Una planta que no, puede contratar con nosotros soporte adicional en sitio, cotizado por separado, y muchas lo hacen. Pero debe ser una decisión tomada al inicio del proyecto, no algo que se descubre al final.
Paso ocho: hacer bien la entrega
En la entrega, el cliente recibe la documentación que necesita para hacerse cargo de la máquina: un manual de operación, planos eléctricos y mecánicos, los programas del PLC y del robot, la documentación de seguridad y una lista de refacciones que separa las piezas de desgaste de los artículos de entrega larga que conviene tener antes de necesitarlos.
La capacitación se da en la máquina del cliente, con sus piezas, a su equipo. Y debe darse más de una vez. Las personas capacitadas el primer día muchas veces no son las que operan la celda en el tercer año.
Después de la entrega, el soporte viene de la gente que construyó la máquina. Primero de forma remota, cuando eso lo resuelve, y en sitio cuando no. Esa gente conoce la celda porque la puso en marcha, y los planos, el código y el historial del proyecto están en nuestro edificio.
Lo que va a necesitar contratar
Esta es la parte de la conversación que la mayoría de las plantas tiene demasiado tarde.
Una celda automatizada necesita en el piso de producción habilidades distintas a las del proceso manual que reemplazó. Algunas se pueden desarrollar en la gente que la planta ya tiene. Otras hay que contratarlas. De cualquier forma, tienen que estar en su lugar para el run-off, no después de la primera descompostura.
Estos son los seis puestos que recomendamos que una planta prevea, más o menos en el orden en que los necesita.
- Un responsable de automatización. Normalmente un ingeniero, supervisor o líder de mantenimiento actual al que se le da tiempo real para llevar el proyecto. Se necesita desde el levantamiento en planta. En un primer proyecto este es un puesto de desarrollo tanto como un trabajo.
- Un técnico de mantenimiento con conocimientos de control. Alguien que pueda leer un plano eléctrico, conectarse en línea con el PLC, encontrar la entrada que no está activando y recuperar el robot después de una falla. En Ontario normalmente es un electricista industrial (442A) o un millwright (433A) con capacitación en control. Si la planta ya tiene uno, debe estar en las revisiones de diseño. Si necesita contratarlo, la contratación debe hacerse con tiempo suficiente para que asista a la FAT.
- Cobertura de esa habilidad en cada turno. Una sola persona capacitada no puede cubrir tres turnos. Como mínimo, cada turno que corre necesita a alguien que pueda liberar una falla, regresar el robot a su posición de inicio y volver a arrancar la celda de forma segura. Esa persona muchas veces es un operador líder capacitado, no una contratación nueva.
- Operadores capacitados para atender la celda. Menos personas que en el proceso manual, pero el trabajo es distinto. Cargan y descargan, vigilan la calidad, responden a las alarmas y hacen las recuperaciones de rutina. Los mejores candidatos normalmente son los operadores con experiencia que ya conocen la pieza.
- Alguien responsable de la seguridad del equipo nuevo. Procedimientos de bloqueo y etiquetado, revisión de guardas, coordinación de la revisión previa al arranque. En una planta pequeña esto es un puesto existente que asume una responsabilidad nueva.
- Con el tiempo, un ingeniero de procesos o de manufactura. No se necesita para que la primera celda corra, pero sí para que la planta mejore en operarla y para que encabece el segundo proyecto.
El puesto de operador es el que cambia de forma más visible. En la celda nuclear, el trabajo ahora es cargar un carro, escanear los códigos de barras y retirarse, mientras componentes de ocho pies y 400 lb (180 kg) se giran, se maquinan, se miden, se marcan y se estiban sin grúa y sin una segunda persona debajo de la carga. Es un mejor trabajo que el que reemplazó. También es uno distinto, y la gente que lo hace necesita capacitarse para él.
Contratar habilidades que la planta nunca ha necesitado es difícil cuando nadie en el edificio lo ha hecho antes. También ayudamos con eso. Podemos redactar las descripciones de puesto para estos roles o revisar las que el cliente haya preparado, y podemos ayudar a encontrar candidatos. Como la plataforma se eligió pensando en el talento disponible en la zona, la gente que la planta necesita existe en su región.
Una planta que no puede contratar todo esto de una vez tiene opciones. El personal de mantenimiento actual se puede capacitar en la celda específica, el soporte adicional de nuestra parte puede cubrir la brecha mientras crece el equipo interno, y algunas habilidades se pueden compartir entre turnos hasta que el volumen justifique más. Lo que no funciona es suponer que la máquina no va a necesitar a nadie.
Lo que ponemos nosotros, y lo que pone usted
Un primer proyecto sale bien cuando ambas partes saben de qué son responsables.
Nosotros ponemos el levantamiento en planta, la prueba de principio cuando hace falta, el diseño, la construcción, la programación, la Prueba de Aceptación en Fábrica, la instalación y la puesta en marcha hasta el run-off, la documentación, la capacitación, el apoyo para contratar y el soporte posterior. Tenemos ingeniería mecánica, eléctrica y de control bajo un mismo techo, así que las preguntas de un cliente que automatiza por primera vez las responde la persona que realmente hizo el trabajo.
El cliente pone un proceso estable, las piezas reales, el número, un responsable con tiempo, un sitio listo para la instalación, un revisor de seguridad y la gente que va a operar y mantener la celda después del run-off. No es una lista corta, y fingir lo contrario no le hace un favor a nadie.
La segunda máquina es más fácil
La meta de un primer proyecto no es solo una celda que funcione. Es una planta que sabe comprar, operar y mantener automatización, y un equipo listo para el siguiente proyecto.
La señal más clara de que funcionó es cuando el cliente regresa. El fabricante nuclear lo hizo, unos meses después de la aceptación, con un cambio para marcar las piezas por ambos lados. Se definió el alcance, se emitió en una orden de compra nueva y se aceptó en unos dos meses. La celda aeroespacial se diseñó desde el principio pensando en su siguiente paso: las estaciones de carros están preparadas para robots móviles autónomos y AGV, así que la única tarea manual que queda se puede automatizar cuando el cliente esté listo, sin rediseño.
Así se ve el segundo proyecto. El cliente llega con estándares, un responsable que ya lo hizo antes, un equipo de mantenimiento que conoce la plataforma y una idea clara de qué automatizar después. La automatización deja de ser un proyecto y se vuelve parte de cómo opera la planta.
Si está considerando su primera celda automatizada y no sabe por dónde empezar, empiece con un levantamiento en planta. Le diremos con honestidad si el proceso está listo, qué se necesita y qué va a necesitar su planta para hacerse cargo de la máquina cuando nos vayamos.