Cuatro tendencias tecnológicas cambiarán la robótica y las fábricas en siete años

Actualmente hay más de 3,1 millones de robots trabajando en fábricas: empaquetando mercancías, ensamblando productos, controlando la calidad del aire y mucho más. «Hay una revolución robótica en marcha», afirma Daniela Rus, robotista y directora del Laboratorio de Informática e Inteligencia Artificial del MIT, en su nuevo libro, “El corazón y el chip: nuestro brillante futuro con los robots”, coescrito con el escritor científico Gregory Mone. «Si esta revolución se lleva a cabo de forma correcta e inteligente, las máquinas inteligentes tienen el potencial de mejorar la calidad de la vida humana de forma tan espectacular como el arado», escriben.

En opinión de Rus, los robots pueden dar a los humanos «superpoderes». Llevar nuestra vista, oído, tacto e incluso olfato a lugares lejanos y experimentar esos lugares de una forma más visceral. Las posibilidades son infinitas e infinitamente emocionantes. «Lo que elijamos hacer con ellas definirá su impacto y su valor. Y podemos elegir hacer cosas increíbles».

Lo que la robótica ha conseguido en la última década es impresionante, pero lo que vamos a hacer en los próximos 20 años es aún más emocionante, según Ros. De hecho, no hemos hecho más que empezar. Hoy en día, ya se pueden construir robots para realizar tareas específicas repetidamente con una precisión fenomenal. Pero incluso los robots más avanzados siguen sin enfrentarse tan bien a la incertidumbre o a los cambios imprevistos. Y eso tiene mucho que ver con las tecnologías utilizadas para construirlos:

• La robótica, que pone la informática en movimiento dotando a un sistema informático de un cuerpo físico y móvil. Imagina tu smartphone con ruedas, alas o incluso una mano.

• inteligencia artificial, que les permite tomar decisiones en áreas muy específicas y concretas. Actualmente, por ejemplo, los investigadores están utilizando la IA Generativa y otras técnicas para enseñar a los robots nuevas habilidades, incluidas las tareas que podrían realizar en los hogares.

En los próximos años, se espera que el sector de los robots se expanda espectacularmente. Según algunas previsiones, en 2030 podría haber millones de robots en funcionamiento en todo el mundo, que sustituirían a millones de empleos humanos.

Tendencias principales

Estos avances tecnológicos mencionados, combinados con las cambiantes demandas industriales, han llevado a los principales proveedores a ver cuatro tendencias principales que redefinirán las características y funciones de los robots en la fabricación durante los próximos seis o siete años.

1. Robótica autónoma impulsada por IA: El rápido avance de las tecnologías de IA, como el aprendizaje automático y la visión artificial, tiene el potencial de revolucionar la robótica. Un gran ejemplo es SIMATIC Robot Pick AI de Siemens, un software de visión de aprendizaje profundo preentrenado que simplifica la selección de piezas para los robots tradicionales, eliminando la necesidad de software específico para cada tarea. La adaptabilidad basada en la IA también ayudará a los cobots a ser más conscientes de su entorno, haciéndolos cada vez más competitivos en muchos sectores.

2. Colaboración humano-robot: Con los avances en elementos mecatrónicos inteligentes y hardware y software de control del movimiento, los robots y exoesqueletos colaborativos pueden mejorar las capacidades físicas de los trabajadores humanos y aliviar la tensión. Además, las tecnologías avanzadas de IA y sensores permitirán a los robots colaborar realmente con los humanos e incluso aprender de ellos.

3. Interfaces intuitivas y centradas en el ser humano: Los avances en el procesamiento del lenguaje natural y el aprendizaje automático están transformando la forma en que los robots ejecutan las órdenes, mejorando aún más la colaboración. Inspiradas en grandes modelos lingüísticos, las futuras interfaces presentarán entradas intuitivas y conversacionales que simplificarán las tareas de programación. Las innovaciones de IA generativa, como Industrial Copilot, permitirán a los ingenieros y a los trabajadores del taller interactuar con los robots mediante codificación y lenguaje natural, haciendo que los sistemas robóticos sean más accesibles y fáciles de integrar en las operaciones diarias.

4. Formación y funcionamiento virtuales de los sistemas robóticos: Los gemelos digitales, la conectividad avanzada, la virtualización y la automatización definida por software pueden transformar el entrenamiento y las operaciones robóticas. Estas tecnologías posibilitan las simulaciones virtuales, permitiendo que los robots se perfeccionen y entrenen digitalmente, lo que reduce costes y riesgos antes de su despliegue en el mundo real. La automatización definida por software garantiza la adaptabilidad mediante actualizaciones dinámicas. El funcionamiento remoto desde salas de control virtuales y centralizadas mejora la gestión global de los recursos y la seguridad, especialmente en entornos peligrosos. De cara al futuro, el metaverso industrial ofrece la posibilidad de una interacción aún más inmersiva con los sistemas robóticos, lo que representa la convergencia definitiva de estos avances.

En opinión de Siemens, estas tendencias predicen un futuro en el que los sistemas robóticos no sólo serán más autónomos, sino que también estarán perfectamente integrados en las operaciones industriales. Sin embargo, esta convergencia se manifestará de forma diferente según los sectores y sus procesos específicos, dependiendo del nivel actual de automatización.

Los ámbitos industriales que ya están muy automatizados hoy en día verán una mayor optimización y flexibilidad, por ejemplo mediante la automatización definida por software, mientras que los ámbitos que aún están en las primeras fases -a menudo debido a la inflexibilidad de los sistemas actuales o a las limitadas capacidades táctiles de la robótica actual- están preparados para una evolución más pronunciada. Con el tiempo, esto conducirá probablemente a una situación en la que todos los sectores converjan en un nivel similar de automatización avanzada.

Estos avances y la aparición de sistemas robóticos avanzados y autónomos, junto con la innovación compuesta en campos como la Realidad Extendida (RX), la IA y los gemelos digitales, tendrán repercusiones de gran alcance. Aunque predecir el futuro exacto sigue siendo un reto -como siempre-, varios escenarios ponen de relieve el potencial de estas tecnologías para transformarlo todo, desde las operaciones diarias en el taller hasta permitir estrategias empresariales ágiles e innovadoras y revolucionar las cadenas de suministro globales.

1. Tu nuevo mejor amigo: compañeros robóticos en la fábrica – Imagina que entras en una fábrica donde cada trabajador tiene su propio ayudante robótico. No se trata de máquinas torpes y preprogramadas: hablamos de robots inteligentes y autónomos diseñados para complementar a la perfección las habilidades humanas. He aquí cómo podría ser:

• Los robots navegan por el taller de forma independiente, suministrando piezas y herramientas exactamente cuando se necesitan.
• Los sistemas de visión con tecnología de IA ayudan a los robots a identificar y recuperar los elementos exactos necesarios para cada tarea. En áreas peligrosas como la soldadura o el procesamiento químico, por ejemplo, los robots se encargarán del trabajo arriesgado mientras los humanos supervisan y toman decisiones críticas.

Pero no se detiene ahí. Con los sistemas de realidad aumentada (RA), se puede transmitir ayuda especializada desde cualquier parte del mundo. Un trabajador se encuentra con un problema complicado y, en cuestión de minutos, un experto al otro lado del globo ve exactamente lo que él ve y le ofrece orientación en tiempo real como si estuviera allí mismo, en la fábrica. «Esta tecnología nos permite desplegar experiencia al instante, en cualquier parte del mundo», dice Maria Chen, Directora de Innovación de TechManufacture Solutions. “Es como tener un equipo de expertos globales de guardia 24 horas al día, 7 días a la semana”.

2. La automatización de la automatización: fábricas que se autooptimizan – Imagina fábricas en las que sistemas robóticos avanzados no sólo gestionan la producción, sino que evolucionan y mejoran constantemente sus propios procesos. Siemens llama a esto la «automatización de la automatización», y está llamada a revolucionar sectores como el reciclaje de baterías.

Las principales características de estas fábricas autooptimizadoras son:

• Los robots desmontan eficazmente las pilas usadas, haciendo que el proceso sea más rápido, seguro y sostenible.
• El metaverso industrial proporciona un entorno virtual para simular y perfeccionar procesos antes de su implantación en el mundo real.
• La automatización definida por software permite a los robots actualizar sus propios procesos en tiempo real, adaptándose a nuevos tipos de productos sin intervención humana. Un nivel de automatización que no sólo aumenta la eficiencia, sino que podría remodelar la fabricación mundial.

Automatizando tareas complejas, podemos acercar la producción a los mercados finales, reduciendo la dependencia de cadenas de suministro distantes y permitiendo una fabricación más rápida y con mayor capacidad de respuesta.

3. Gestión ciberfísica: donde lo digital se une a lo físico – A nivel estratégico, la robótica avanzada actúa como el músculo inteligente, traduciendo las percepciones de los sistemas digitales en acciones del mundo real. Aquí es donde las cosas se ponen realmente interesantes. Imagina un escenario en el que:

• Un gemelo digital detecta un fallo en el proceso de la cadena de montaje.
• Al instante, el sistema de gestión integrado actualiza la programación de los sistemas robotizados para corregir el problema.
• El sistema también puede ajustar de forma autónoma los pedidos de material o cambiar las prioridades de producción en función de los datos del mercado en tiempo real.

«La integración perfecta de sensores, IoT, computación en la nube y robótica está creando un nuevo paradigma en la gestión de la fabricación», explica el Dr. Alex Wong, profesor de ingeniería industrial de la Universidad Tech. «Ya no se trata sólo de realizar tareas, sino de crear sistemas de producción realmente adaptables y con capacidad de respuesta».

4. El auge de los ecosistemas de fabricación localizados y flexibles – Por último, ampliemos la visión de conjunto. La combinación de robótica autónoma y redes de comunicación avanzadas está permitiendo un cambio hacia la producción descentralizada y localizada. Esto podría tener repercusiones de gran alcance en el comercio mundial y en la economía. ¿Cómo?

• Las fábricas locales transforman rápidamente los diseños digitales en productos físicos, personalizados según las preferencias locales. – La fabricación bajo demanda reduce las cargas logísticas y el impacto medioambiental.
• La reducción de la dependencia de las complejas cadenas de suministro mundiales aumenta la resistencia y se alinea con los esfuerzos de reducción de las emisiones de carbono.

«Este cambio hacia la ‘glocalización’ de la producción puede fomentar el crecimiento económico y la innovación tecnológica en varias regiones», señala Samantha Lee, economista jefe de Global Manufacturing Insights. «Pero también subraya la necesidad de programas integrales de formación y capacitación de la mano de obra en todo el mundo».

Un sistema de producción flexible y automatizado (incluso autónomo) es el Santo Grial para muchos fabricantes que quieren superar simultáneamente los retos de la creciente complejidad de los productos y lograr una mayor personalización. La capacidad de cambiar rápidamente la producción de un producto a otro será una característica definitoria de las empresas en el camino hacia tamaños de lote únicos y los productos altamente personalizables del mañana. La automatización flexible se considera la clave para satisfacer las necesidades de la industria manufacturera del mañana.

En el centro de este enfoque está la capacidad de los sistemas robóticos para interactuar en tiempo real con una red de gemelos digitales y sensores IoT. Esta conectividad permite a los robots convertir los conocimientos digitales en acciones inmediatas en el taller, optimizando dinámicamente las operaciones basándose en datos predictivos y en tiempo real. También incluye modernos entornos de desarrollo para que puedas crear rápidamente nuevas soluciones de automatización.

Los procesos robóticos avanzados se han diseñado como pilares de la futura plataforma digital, aportando valores esenciales como la validación integrada para la IA, el análisis de datos mediante IIoT, la puesta en marcha virtual con sistemas de automatización y una interfaz de programación de aplicaciones (API) abierta para una personalización casi infinita.

En comparación con los robots convencionales, los robots avanzados tienen una percepción, una capacidad de integración, una adaptabilidad y una movilidad superiores. Estas mejoras permiten una configuración, puesta en marcha y reconfiguración más rápidas, así como operaciones más eficaces y estables. El coste de estos sofisticados equipos disminuirá a medida que bajen los precios de los sensores y la potencia de cálculo, y a medida que el software sustituya cada vez más al hardware como principal impulsor de la funcionalidad. En conjunto, estas mejoras significan que los robots avanzados podrán realizar muchas tareas de forma más económica que la generación anterior de sistemas automatizados.

Es más, la mejora de las estructuras y procesos de las fábricas con tecnologías digitales puede aumentar la productividad y la flexibilidad tanto en la fábrica como en la cadena de suministro, permitiendo a los productores ajustarse rápidamente a las cambiantes necesidades de los clientes.

Pero ¡cuidado! A medida que la robótica vaya asumiendo funciones más avanzadas, el desarrollo de programas de formación completos y la colaboración con instituciones educativas serán fundamentales para formar a los empleados. Para preparar a la mano de obra no sólo para manejar sistemas robóticos avanzados, sino también para participar en procesos de resolución de problemas y toma de decisiones de más alto nivel.