Las máquinas no comen ni se enferman, pero ¿qué tanto gastan electricidad?

Nota del editor: Consulta este y otros textos en la  edición 266  de la revista Manufactura, El primer avión mexicano despega, correspondiente a marzo de 2018.

En 2017 Adidas decidió utilizar impresoras 3D y brazos mecánicos en su planta piloto de Ansbach, Alemania, para crear zapatos personalizados.

La producción de este complejo conocido como SpeedFactory es de unos 500,000 pares, una porción mínima comparada con los 300 millones que fabrica anualmente en el mundo.

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Lo peculiar es que los sistemas han permitido reducir los tiempos de entrega de 18 meses a solo unos días; todo ello, con apoyo de unos 160 trabajadores, comparados con unos 1,000 o más que emplea una planta de este sector en Asia.

Este caso es solo un botón de muestra del avance de la robotización en varios sectores industriales alrededor del planeta, como estrategia para elevar la productividad, desde la planta de máquinas de afeitar de Philips en Países Bajos, donde la relación de robots a humanos es de 14 a 1, hasta la planta de Fanuc en Japón, donde robots producen otros autómatas industriales supervisados por cuatro trabajadores por turno, plantea Jonathan Tilley, experto de la consultoría McKinsey en California.

La automatización y digitalización en empresas manufactureras, principalmente, permite reducir los costos de fabricación hasta 10% y aumentar la productividad hasta 20%, según Iván Pelayo, vicepresidente de Digital Factory, Process Industries and Drives de Siemens México y Centroamérica,

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Pero hay un tema que inquieta a los industriales mexicanos que ven en la automatización una alternativa para elevar su competitividad: el impacto en el consumo energético que tiene el uso de robots.

El reporte Manufacturing Resource Productivity, de la consultora McKinsey & Company, refiere que el consumo energético representa hasta 20% del costo de producción en la manufactura.

Es el principal factor que cualquier industrial debe tomar en cuenta para adoptar sistemas de automatización, reconoce Nataly Medina, experta en automatización y coordinadora de Ingeniería Cibernética Electrónica de Cetys Universidad, en Tijuana. Esta situación se debe a que la gran cantidad de dispositivos y motores que los hacen funcionar elevan "considerablemente" el gasto energético.

Una planta robotizada necesita más potencia y capacidad instalada para operar, agrega Juan Salas, representante de Dürr, empresa alemana especializada en automatización. El alza en el gasto energético depende de cada proceso, producto y sector al que se dedique la empresa, refiere el especialista.

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Además de las características de los propios robots, el hecho de que si es de bajo o alto torque o de carga excesiva, va a requerir mayor energía, comenta Nataly Medina. Ejemplifica que el consumo energético crece 30% por robot, como los no tan sofisticados, como un brazo robótico en un pedestal de tres movimientos y una rotación.

Al incremento hay que sumar la realidad energética de cada país. En México, la tarifa promedio para los grandes industriales aumentó 15.1% entre 2016 y 2017, según el Sistema de Información Energética de la Secretaría de Energía. Para la mediana empresa, el aumento fue de 88%.

Pero a pesar de esto, la automatización es viable según Marcos Sepúlveda, presidente de la Asociación para Tecnología, Manufactura y Soluciones (ATMS), debido a que el gasto se compensa en el mediano plazo por los ahorros en la plantilla laboral y mayor productividad.

"Sin importar el tamaño de la empresa este proceso permite ahorros entre 30 y 60%, cantidad que dependerá del número de procesos que se automatice", señala.

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Una estrategia complementaria

La estrategia de eficiencia energética del país, la baja esperada para el costo de soluciones robóticas y las ventajas que representan sobre la mano de obra, son elementos que juegan a favor de los industriales con operaciones en México.

Nataly Medina considera que la industria debe echar mano de fuentes alternas como la solar para enfrentan la demanda energética en sus procesos automatizados.

Plantronics es una de las empresas que ven esta opción como algo viable. La fabricante de equipos de comunicación desarrolló una granja solar de más de 4,200 paneles en su planta de Tijuana, Baja California, con la que cubre 50% de su demanda energética. El objetivo es que disminuya su costo energético de cara a una robotización de ciertos procesos, refiere Medina.

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Destaca que, en general, usar energías alternativas como la solar puede reducir hasta 98% el consumo energético doméstico y hasta 50% en la industria. El efecto es tal que empresas como Samsung planean una estrategia similar para equilibrar el gasto energético de los procesos automatizados que tiene en su planta de televisores en Tijuana.

La surcoreana tiene un brazo robótico cuya función básicamente es "desconectar cables", una tarea muy básica que le representa mayor consumo energético, según describe Medina que trabaja en el proyecto. "Es un robot en una línea [de producción] pero la idea es que sean varias líneas".

Sin embargo, el primer paso para que las empresas consideren la robotización es verla como una inversión a mediano o largo plazo y no como un gasto, dice Juan Carlos Casis, representante de Siemens PLM Software.  

Un brazo robótico que carga menos de 50 toneladas cuesta entre 68,000 y 80,000 dólares, el costo depende de sus propiedades técnicas, dice Medina. Y aunque de inicio es una fuerte inversión, trae beneficios de largo plazo.

Ejemplifica que si un trabajador del sector maquilador en Baja California percibe unos 6,000 pesos mensuales, para la empresa es un desembolso anual de 72,000 pesos, mientras que sistematizar una línea de producción representará una única inversión sin tener que pagar a todas las personas requeridas para hacer las actividades que pueden reemplazarse.

"La industria desplazará a estas personas precisamente por los costos ligados a la contratación", añade.

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Un factor adicional es la disminución del costo de los sistemas robóticos. Según la consultora McKinsey, el costo de esta tecnología se ha reducido casi 40% desde 1990 y, durante la próxima década, los precios del hardware y el software habilitados en una planta robotizada disminuirán más de 20%, según prevé The Boston Consulting Group en su reporte (2015) The Robotics Revolution: The Next Great Leap in Manufacturing.

"Lo mismo sucedió con las impresoras 3D. Antes una costaba 10,000 dólares, luego 6,000 y ahora hay unas de hasta 300", señala Medina, quien agrega que el avance de la tecnología ha permitido crear robots con mayor capacidad pero con menos materiales y, por lo mismo, más ligeros, lo que a la vez trae mejoras en el consumo energético y juega en favor de la industria.