Cómo se automatizan las operaciones industriales de Usiminas

Uno de los objetivos principales de la brasileña Usiminas es acelerar la migración de sus plantas industriales al concepto de Industria 4.0, lo que significa mayores niveles de automatización y robotización.

Actualmente, el 20% de las operaciones en las plantas de la empresa —el mayor productor de acero plano del país— funcionan bajo el concepto, porcentaje que se considera bajo, según lo expresado a BNamericas por el director industrial de la unidad de procesamiento siderúrgico Soluções Usiminas, Djalma Barros.

La compañía ha estado trabajando en diferentes frentes para aumentar estos niveles, aumentar la eficiencia, reducir los cuellos de botella de la productividad y diversificar sus iniciativas de innovación. Este año, por ejemplo, Usiminas creó una junta dedicada exclusivamente a la innovación.

También lanzó la iniciativa InovaAí para unificar la estructura y las acciones de gestión destinadas a fomentar la innovación dentro de la empresa.

Pero, sobre todo, la siderúrgica ha trabajado en los últimos dos años en un proyecto de gran envergadura con el instituto de innovación Senai de São Leopoldo, estado de Rio Grande do Sul, para el desarrollo de sistemas de automatización y trazabilidad impulsados por algoritmos de inteligencia artificial.

"Asistimos a una feria 201CNI [de la confederación brasileña de la industria] sobre la Industria 4.0 y allí nos acercamos a varios casos de la industria, en algunos de los cuales Senai participó", señaló Barros.

Ese primer contacto llevó a un contrato. Se están desarrollando dos sistemas para Soluções Usiminas en asociación con Senai. Una es una solución con algoritmos de aprendizaje automático integrados a cámaras de monitoreo para ayudar en la inspección de calidad de autopartes y otras piezas de acero.

En la actualidad, este proceso de inspección es realizado por operadores de fábrica en forma totalmente manual.

El problema es que para verificar si una pequeña protuberancia en la superficie de una placa se encuentra también en toda la pieza, la velocidad de la línea de producción debe reducirse, lo que disminuye la productividad de la máquina.

Además, por defecto, cualquier lámina que presente un indicio de algún problema o defecto en el proceso de inspección visual se considera inadecuada y debe descartarse.

Como las operaciones no se pueden interrumpir cada vez, en caso de duda, el inspector termina desechando toda la pieza.

"No debería haber ninguna duda ahora. Se espera que el sistema sea 100% confiable y que solo aquellas piezas realmente defectuosas y que no cumplan con los estándares deban descartarse", dijo el director de ingeniería de Soluções Usiminas, Luiz Henrique Casagrande.

TRAZABILIDAD

La segunda solución en que se trabaja con Senai es una para rastrear el movimiento de piezas de acero dentro de la fábrica, desde la llegada de la materia prima a la planta de procesamiento hasta la salida de un producto terminado para ser entregado a los clientes.

La solución de trazabilidad escaneará automáticamente un código QR adjunto a la bobina a su llegada a la acería, ingresando el proceso de seguimiento. A partir de entonces, la bobina puede rastrearse hasta que esté en el producto terminado.

"Además, todo será fotografiado en todas las etapas. Todo el ciclo de vida del acero en nuestras fábricas se conoce y se registra", indicó Casagrande.

Ambos sistemas están siendo sometidos a pruebas, mientras que los algoritmos de aprendizaje automático están siendo entrenados. Todo se ha validado ya en pruebas de laboratorio.

Según Barros, las primeras pruebas indicaron una reducción de hasta 40% en la cantidad de material desechado y un aumento de 10% en la productividad debido a una caída en el número de ralentizaciones y paradas de máquinas.

Las instalaciones de fábrica y las pruebas de validación in situ debieran comenzar este mes. La fecha de entrega del proyecto es la primera mitad de 2020.

Soluções Usiminas tiene siete plantas en operación en Brasil: tres en el estado de São Paulo, dos en Minas Gerais, una en Rio Grande do Sul y una en Pernambuco.

El instituto Senai de São Leopoldo es una entidad acreditada por el programa de innovación industrial Embrapii del Gobierno Federal. Según las reglas de Embrapii, el 60% de los costos son financiados por el gobierno y el 40% restante por la empresa del cliente final, en este caso Usiminas.

De acuerdo con el alcance del proyecto, 3mn de reales (US$721.000) equivalen a la participación de Usiminas, monto que se utiliza principalmente para adquirir hardware. El desarrollo del software y la inteligencia del sistema, a su vez, lo lleva a cabo Senai con fondos de Embrapii, dijeron Barros y Casagrande.