Mejora de la fabricación con visión por ordenador

La eficiencia es esencial en la fabricación, ya que influye directamente en la capacidad de una empresa para seguir siendo competitiva y mantener satisfechos a sus clientes. Para aumentar la productividad, reducir los costes e incrementar los beneficios, la eficiencia se convierte en un factor clave del éxito de una empresa. En el mercado cambiante actual, las empresas buscan constantemente formas de mejorar su eficiencia para superar a la competencia y satisfacer las necesidades cambiantes de sus clientes.

Una forma importante de mejorar la eficiencia en la fabricación es utilizar visión por computador. Esta tecnología abarca diversas aplicaciones y tareas, como la detección de objetos en tiempo real, la segmentación y la clasificación, que pueden ayudar a garantizar que los productos cumplan los estándares de calidad y a optimizar distintas etapas del proceso general de producción. Al implementar estas tecnologías, los fabricantes pueden mejorar significativamente su rendimiento operativo y la fiabilidad de sus productos, lo que en última instancia se traduce en una mayor satisfacción de los clientes y éxito empresarial.

Visión por computador en la fabricación#

La tecnología siempre ha desempeñado un papel crucial en la industria manufacturera. Desde la maquinaria de la planta de producción hasta el desarrollo de sofisticados sistemas de automatización, el mundo de la fabricación ha adoptado continuamente nuevas tecnologías para mejorar y agilizar diversas operaciones. A pesar de estos avances, la industria sigue enfrentándose a varios retos. Entonces, ¿cuándo se puede utilizar la Inteligencia artificial (AI)?

Integrar la AI en los procesos de fabricación ofrece soluciones prometedoras para mejorar la eficiencia, garantizar la calidad de los productos y abordar retos de larga duración. Exploremos cómo las tecnologías basadas en AI, como la visión por computador, pueden impulsar el cambio en la fabricación.

Conteo y seguimiento de productos#

La visión por computador puede utilizarse para contar productos en las líneas de montaje. Al realizar un seguimiento preciso del número de artículos producidos, los fabricantes pueden controlar los índices de producción, gestionar el inventario y garantizar el cumplimiento de los objetivos de producción. Las funciones de conteo de objetos pueden mejorar la eficiencia operativa y ayudar a mantener un control de calidad uniforme durante todo el proceso de fabricación.

Fig. 1. Modelo Ultralytics YOLOv8 contando cajas en una línea de montaje (fuente: SAP).

Inspección de artículos para detectar defectos#

Otra forma en que la AI de visión puede agilizar los procesos de fabricación es detectar imperfecciones en los productos. Los modelos de visión por computador, como Ultralytics YOLOv8, pueden utilizarse para detectar imperfecciones en los artículos. Por ejemplo, en la fabricación farmacéutica, puede utilizarse para detectar defectos en las pastillas, como grietas, astillas o contaminación, a medida que avanzan por la línea de montaje.

Cuando se encuentra una pieza defectuosa, el sistema puede activar una respuesta automatizada para retirar el artículo defectuoso, mantener la calidad del producto y garantizar que solo los productos perfectos continúen por la línea.

Fig. 2. Modelo Ultralytics YOLOv8 detectando una pastilla astillada y una pastilla contaminada con una precisión del 95 % y del 99 %, respectivamente. Imagen del autor.

Inspección precisa de superficies mediante segmentación#

También se pueden entrenar distintos modelos de visión por computador para la segmentación de instancias, ya que puede resultar especialmente útil para la inspección precisa de superficies en la fabricación. Esta tecnología puede segmentar la superficie de los productos para detectar imperfecciones diminutas, como arañazos, abolladuras o recubrimientos irregulares. Por ejemplo:

• Fabricación de piezas metálicas: En la industria automovilística o aeroespacial, la segmentación de instancias puede utilizarse para inspeccionar las piezas metálicas en busca de defectos superficiales. Al analizar toda la superficie, el sistema puede identificar incluso las imperfecciones más pequeñas que podrían afectar al rendimiento o la durabilidad de la pieza.
• Fabricación textil: En la producción textil, la segmentación puede detectar incoherencias en los patrones de los tejidos o identificar defectos como desgarros, manchas o variaciones de color. Esto garantiza que solo se utilicen textiles de alta calidad en los productos finales.
• Fabricación de dispositivos electrónicos: En los dispositivos electrónicos, la segmentación puede inspeccionar las placas de circuito para detectar defectos de fabricación, como errores de soldadura, componentes ausentes o desalineaciones. Esto ayuda a mantener la fiabilidad y funcionalidad de los productos electrónicos.

Fig. 4. Modelo de visión por computador utilizado para predecir y localizar visualmente defectos en chapas de acero mediante segmentación de instancias.

Ventajas de la visión por ordenador en la fabricación#

Mayor velocidad y precisión#

La visión por computador aumenta significativamente la velocidad y la precisión de la identificación de defectos al supervisar continuamente la línea de producción durante todo el día. Señala al instante cualquier irregularidad, lo que garantiza una respuesta inmediata y una supervisión constante.

Esta respuesta inmediata y supervisión constante permiten:

• Acciones correctivas rápidas
• Reducir el tiempo que los productos defectuosos permanecen en la línea
• Minimizar considerablemente el riesgo de que los artículos defectuosos lleguen a los clientes

Al garantizar una identificación y una respuesta rápidas, la detección en tiempo real mantiene unos estándares de alta calidad y evita que los posibles problemas se agraven.

Reducción de los costes laborales y de las tasas de desecho#

La visión por computador puede reducir los costes laborales al automatizar el proceso de inspección y eliminar la necesidad de realizar controles de calidad manuales. Esta automatización no solo reduce el número de empleados necesarios, sino que también minimiza los errores humanos, mejorando aún más la eficiencia y la precisión del proceso de fabricación.

Funcionamiento 24/7 y mayor producción#

Los sistemas de visión por computador pueden funcionar de forma continua sin necesidad de descansar, a diferencia de los inspectores humanos. Esta capacidad garantiza que las líneas de producción puedan funcionar 24/7 sin comprometer la calidad, lo que se traduce en una mayor producción y un mejor aprovechamiento de los recursos de fabricación. La supervisión constante y los ciclos de respuesta inmediata garantizan que cualquier desviación de los estándares de calidad se aborde rápidamente, dando lugar a una calidad del producto más uniforme. Esto, a su vez, puede aumentar la satisfacción de los clientes y reducir las devoluciones o reclamaciones.

Los retos de la visión por computador en la fabricación#

Costes de implementación e integración con los sistemas existentes#

La implementación de sistemas de visión por computador implica una inversión inicial considerable en hardware, software e infraestructura, lo que puede suponer una limitación para los fabricantes más pequeños. Además, integrar nuevos sistemas de detección de objetos basados en AI con los procesos y las tecnologías de fabricación existentes puede ser complejo y llevar mucho tiempo. Garantizar un funcionamiento fluido requiere una planificación y una ejecución cuidadosas.

Formación y conocimientos necesarios para el funcionamiento#

El funcionamiento y el mantenimiento de los sistemas de visión por computador requieren conocimientos y habilidades especializados. Es necesaria una formación continua para mantener al personal al día sobre las tecnologías y los métodos más recientes. Además, los sistemas de AI pueden producir falsos positivos o negativos, lo que da lugar a identificaciones incorrectas. Gestionar estas imprecisiones es crucial para mantener la calidad del producto y la eficiencia operativa. Esto implica perfeccionar continuamente los modelos, ajustar los umbrales de confianza para la detección y la clasificación, e implementar ciclos de retroalimentación para minimizar los errores y mejorar la precisión del sistema con el tiempo.

Mantenimiento y actualización del sistema de detección#

El mantenimiento y las actualizaciones periódicas son esenciales para que el sistema de detección funcione de forma eficiente. Esto incluye actualizaciones de software, recalibración de sensores y resolución de cualquier problema técnico que surja. Algunos ejemplos de problemas técnicos que pueden requerir atención son los fallos de los sensores, como cámaras que no capturan las imágenes correctamente debido a daños en el hardware; errores de software que hacen que el sistema se bloquee o genere resultados incorrectos; y errores de transmisión de datos que provocan la pérdida o corrupción de datos.

¿Qué depara el futuro?#

Gestión inteligente del inventario#

La visión por computador permitirá desarrollar sistemas más inteligentes de gestión del inventario. Los sistemas automatizados que utilizan visión por computador supervisarán continuamente los niveles de inventario, detectarán discrepancias y optimizarán los procesos de reposición de existencias. Esto reducirá la probabilidad de que se agoten las existencias o se produzca un exceso de stock, garantizando que los fabricantes mantengan niveles de inventario óptimos. Esto puede aportar importantes beneficios, entre ellos:

• Ahorro de costes: Al evitar el exceso de stock, los fabricantes pueden ahorrar los costes asociados al almacenamiento de inventario sobrante, como las elevadas tarifas de almacenamiento y el riesgo de que los productos queden obsoletos. Por otro lado, minimizar las roturas de stock ayuda a prevenir costosos retrasos en la producción y pérdidas de ventas cuando se agota el inventario.
• Mayor eficiencia operativa: Los sistemas automatizados de gestión del inventario agilizan los procesos de reposición de existencias y reducen la necesidad de intervención manual. Esto mejora la eficiencia operativa general y permite que el personal se centre en tareas más estratégicas.
• Mejores relaciones con los proveedores: Los datos precisos del inventario permiten a los fabricantes gestionar las relaciones con los proveedores de forma más eficaz, garantizando entregas puntuales y manteniendo una cadena de suministro fiable.

Fig. 5. Visión por computador supervisando los niveles de inventario.

Líneas de montaje autónomas#

La visión por computador puede desempeñar un papel crucial en el desarrollo de líneas de montaje totalmente autónomas. Estas líneas podrán ajustar dinámicamente las operaciones en función de los datos en tiempo real, lo que las hará más flexibles y eficientes. Por ejemplo, si un modelo de visión por computador detecta un defecto en una máquina, puede proporcionar esos datos a un sistema de control independiente que redirigirá automáticamente las tareas a otras máquinas, garantizando un flujo de producción continuo sin intervención humana. Esto puede aportar varias ventajas, como menos tiempo de inactividad, mayor productividad, calidad uniforme de los productos y menores costes operativos.

Conclusiones clave#

En este artículo, hemos destacado la importancia de la eficiencia en la fabricación y cómo la visión por computador puede mejorarla significativamente. Los modelos de visión por computador, como Ultralytics YOLOv8, pueden desempeñar un papel fundamental en la agilización de los procesos de fabricación en diversos sectores gracias a su flexibilidad para distintas tareas, lo que permite obtener una mayor precisión, menores costes operativos y mantener de forma constante unos estándares elevados de calidad de los productos. En general, la visión por computador puede utilizarse en distintas etapas del proceso de fabricación, lo que la convierte en un aliado versátil y potente en este ámbito.

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