Fabricación ajustada en visión por ordenador

Desde la era industrial, un factor determinante en el sector manufacturero ha sido el esfuerzo por aumentar la producción reduciendo al mismo tiempo los residuos. Este enfoque sentó las bases de lo que hoy conocemos como fabricación ajustada o producción ajustada.

Es un método de producción de bienes cuyo objetivo es hacer más con menos. Esto implica reducir el tiempo de producción, reducir los residuos y utilizar menos recursos, sin dejar de ofrecer exactamente lo que el cliente necesita. 

A pesar de la eficiencia que aportan, los sistemas tradicionales de fabricación ajustada también tienen limitaciones. A menudo dependen de que los trabajadores supervisen manualmente las operaciones y tomen decisiones basadas en la experiencia, lo que puede dar lugar a errores. Incluso pequeños errores, como un componente mal colocado, pueden provocar costosos retrasos y desperdicio de recursos. 

Para resolver este problema, muchos fabricantes recurren a la inteligencia artificial (IA). Por ejemplo, están adoptando la visión por ordenador, una rama de la IA que permite a las máquinas interpretar y comprender la información visual.

Los sistemas de IA por visión pueden procesar grandes cantidades de datos para detectar problemas o patrones que de otro modo pasarían desapercibidos. Esto ayuda a las fábricas a abordar los problemas antes de que causen retrasos, reducir el tiempo de inactividad y mejorar la calidad del producto. 

En este artículo, exploraremos la visión por ordenador en la fabricación ajustada y sus casos de uso. Empecemos.

¿Qué es la visión por ordenador en entornos industriales?

En entornos industriales, la visión por ordenador puede ser una eficaz herramienta de fabricación ajustada. Aprovechando las cámaras y la tecnología de IA, estos sistemas pueden supervisar líneas de montaje, equipos y productos para detectar defectos, mejorar la eficiencia y garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad.

Cómo funciona la visión por ordenador: Una perspectiva ajustada

El uso de Vision AI suele comenzar con la captura de datos visuales, en la que las cámaras o sensores de la planta de fabricación recopilan datos sobre productos y equipos. A continuación viene el procesamiento de datos, en el que las imágenes o vídeos se limpian y preparan para el análisis. Esto puede implicar dar nitidez a las imágenes, ajustar su tamaño o resaltar detalles clave para facilitar su interpretación por parte del sistema.

A continuación, entran en juego modelos de visión por ordenador como Ultralytics YOLO11. Estos modelos apoyan tareas como la detección de objetos y la segmentación de instancias. Pueden analizar los datos visuales para identificar defectos, medir las dimensiones de los productos y verificar si los artículos cumplen las normas de calidad. 

Por ejemplo, puede utilizarse una solución de visión por ordenador para comprobar si un producto tiene las dimensiones correctas o si se ha fabricado el número adecuado de artículos. Si el sistema detecta una anomalía, puede activar una alarma o enviar actualizaciones a un panel central. Estas respuestas automatizadas ayudan a las fábricas a detectar los problemas a tiempo, reducir los residuos y mantener una producción ajustada eficiente.

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Tecnologías clave para la visión industrial por ordenador 

Estas son algunas de las tecnologías clave que impulsan los sistemas industriales de visión por ordenador en la fabricación ajustada: 

• Hardware de imagen avanzado: la visión industrial por ordenador se basa en cámaras y sensores de alta calidad para capturar datos claros en tiempo real. En muchos casos, los dispositivos de borde también se utilizan para preprocesar y almacenar datos visuales in situ, lo que reduce los requisitos de latencia y ancho de banda.
  
  
• Preprocesamiento de imágenes de las imágenes: Antes del análisis, las imágenes en bruto se mejoran y normalizan mediante técnicas como el filtrado y la detección de bordes, mejorando la claridad de la imagen.

• Arquitecturas de aprendizaje profundo: Las redes neuronales convolucionales (CNN) son la columna vertebral de la visión por ordenador. Entrenados en grandes conjuntos de datos, estos modelos aprenden patrones visuales para clasificar objetos, detectar anomalías o medir características con gran precisión. Las arquitecturas basadas en CNN, como YOLO11, son especialmente útiles en la fabricación por su velocidad y precisión en tiempo real.

• Capacidades de visión por ordenador: Los modelos como YOLO11 admiten varias tareas de visión por ordenador. Entre ellas se encuentran la detección de objetos (búsqueda y localización de artículos), la clasificación de imágenes (identificación de un artículo), la segmentación de instancias (delimitación de piezas o componentes específicos) y el seguimiento de objetos (seguimiento de artículos en movimiento). Estas funciones aumentan la eficacia de la inspección en tiempo real, el control de calidad y la gestión de inventarios en fábricas y almacenes.

Principios de fabricación ajustada con aplicaciones de visión por ordenador

Ahora que conocemos mejor la fabricación ajustada y las tecnologías clave que la impulsan, veamos más de cerca algunos ejemplos de fabricación ajustada que aplican la visión por ordenador.

Control de calidad y detección de defectos automatizados

Los modelos de visión por ordenador como YOLO11 pueden entrenarse para detectar automáticamente defectos superficiales en los productos, como grietas u otras imperfecciones. Esto hace que la detección de defectos sea una parte clave del control de calidad en la fabricación ajustada. 

A diferencia de la inspección manual tradicional, que es lenta y propensa a errores, estos sistemas pueden analizar imágenes en tiempo real mientras los productos se desplazan por la cinta transportadora. Pueden marcar defectos, clasificar artículos por calidad e incluso contar productos (como pastillas) antes de envasarlos y enviarlos.

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Optimización del flujo de producción y reducción del tiempo de ciclo

La mejora de procesos en la fabricación ajustada se basa a menudo en la observación manual, el cronometraje de tareas con cronómetros o la revisión de informes. Estos métodos son propensos a errores y sesgos, lo que puede interrumpir el flujo de producción. 

La visión por ordenador puede resolver este problema realizando un seguimiento preciso de la finalización de las tareas, identificando ralentizaciones o cuellos de botella y supervisando el trabajo en curso en toda la fábrica. Modelos como YOLO11 también pueden hacer un seguimiento de los trabajadores del almacén y de las tareas que realizan, proporcionando información que ayude a equilibrar las cargas de trabajo. Por ejemplo, pueden asignarse más trabajadores a las tareas que requieren más tiempo.

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Gestión inteligente de inventarios y logística

Los flujos de trabajo logísticos llevan años utilizando tecnologías como los códigos de barras y las etiquetas RFID. Sin embargo, más recientemente, la visión por ordenador ha surgido como una herramienta clave para la fabricación ajustada en la gestión de la cadena de suministro, permitiendo el seguimiento en tiempo real, el reconocimiento de etiquetas y el recuento automatizado de inventarios. Curiosamente, empresas como Amazon ya utilizan la visión por ordenador en sus departamentos de logística para mover paquetes y agilizar las operaciones de almacén.

Mantenimiento predictivo para mejorar el tiempo de actividad

Las máquinas son los músculos de cualquier fábrica. Sin ellas, la producción se detiene. Por eso el mantenimiento es una parte crucial de la fabricación ajustada. 

Los métodos tradicionales suelen dividirse en dos categorías: reparar las máquinas después de que fallen o mantenerlas en un calendario fijo, independientemente de que se necesiten o no. Ambos enfoques pueden provocar averías inesperadas, pérdida de esfuerzos y mayores costes.

Sin embargo, la visión por ordenador puede supervisar los equipos en tiempo real y detectar problemas a tiempo, antes de que provoquen averías graves. Los modelos de IA por visión pueden detectar grietas, fugas y otras señales de alerta temprana, lo que permite a los equipos de mantenimiento responder con rapidez. El resultado es menos tiempo de inactividad, menos reparaciones costosas y máquinas más duraderas.

Mejorar la seguridad y la gestión visual

En las plantas de fabricación, la seguridad de los trabajadores depende a menudo de supervisores, controles ocasionales y empleados que siguen las normas por su cuenta. Esto hace difícil garantizar que siempre se lleve puesto el equipo de seguridad o que se sigan las directrices de forma sistemática.

Tradicionalmente, para informar de estos problemas se han utilizado herramientas como los sistemas Andon (herramientas de señalización visual que resaltan los problemas en la línea de producción para dar una respuesta rápida). Pero a menudo dependen de que los humanos pulsen un botón o registren un problema. Los sistemas de visión por ordenador pueden ser una gran solución de automatización de la fabricación para este fin. 

Por ejemplo, los modelos de visión por ordenador como YOLO11 pueden entrenarse para detectar equipos de seguridad, como cascos, guantes y chalecos de seguridad. También pueden utilizarse para detectar si alguien entra en una zona restringida o peligrosa sin permiso, lo que contribuye a mantener un lugar de trabajo más seguro y libre de peligros.

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La rentabilidad de la visión por ordenador en la fabricación ajustada

A continuación, repasaremos algunas de las principales ventajas de la integración de los procesos de fabricación ajustada con la visión artificial.

Mejora de la calidad y reducción de las repeticiones 

La visión por ordenador mejora la calidad de los productos garantizando la detección precoz y sistemática de los defectos. Al identificar los defectos antes de que los productos salgan de la línea, se evita que los artículos defectuosos se empaqueten y envíen. De este modo se reducen las repeticiones, se minimizan los desechos y se abordan directamente los residuos causados por los defectos en la producción ajustada.

Mayor eficacia y rendimiento 

Vision AI acelera la producción sustituyendo las lentas inspecciones manuales por comprobaciones rápidas y automatizadas. Garantiza la identificación de los cuellos de botella y la fluidez de los procesos en la línea de producción. Como resultado, las fábricas inteligentes pueden lograr un mayor rendimiento y productividad sin sacrificar la calidad.

Importante ahorro de costes 

La reducción de los residuos, los tiempos de inactividad y las repeticiones supone un importante ahorro en mano de obra y materiales. La visión por ordenador también reduce las reclamaciones de garantía al evitar que los productos defectuosos lleguen a los clientes. Con el tiempo, estas eficiencias mejoran la utilización de los recursos y reducen los costes operativos.

Mayor seguridad y ergonomía 

La automatización de tareas peligrosas o repetitivas con visión por ordenador mantiene a los trabajadores fuera de peligro. Los sistemas de visión también pueden supervisar el cumplimiento del equipo de seguridad y las zonas restringidas. Juntas, estas medidas reducen los accidentes, minimizan la tensión y refuerzan los principios de fabricación ajustada que dan prioridad a las personas.

Información basada en datos para la mejora continua 

Las soluciones Vision AI generan datos visuales impactantes que pueden analizarse para obtener información. Los fabricantes pueden utilizar estos datos para realizar un seguimiento del rendimiento, controlar los indicadores clave de rendimiento y detectar ineficiencias. Esto apoya la filosofía Kaizen, que hace hincapié en la mejora continua a través de pequeños cambios incrementales que se suman a importantes beneficios a largo plazo.

Futuro de la fabricación ajustada con visión por ordenador

A medida que avanza la tecnología, es probable que veamos cómo se adoptan más aplicaciones de IA en la fabricación, en las que la visión por ordenador desempeñará un papel fundamental. Uno de los principales avances es la tecnología de gemelos digitales, que utiliza datos de sensores y sistemas de visión para recrear entornos de producción en vivo con fines de seguimiento en tiempo real, análisis predictivo y pruebas de escenarios. 

Otro es el uso de sistemas de imagen avanzados, como cámaras 3D, térmicas e hiperespectrales, que mejoran la detección de defectos y el control de calidad al identificar problemas invisibles para el ojo humano. Combinadas con algoritmos de IA, estas tecnologías pueden detectar signos tempranos de desgaste, prevenir averías y reducir los tiempos de inactividad imprevistos, apoyando los principios de la fabricación ajustada para impulsar una mayor eficiencia y fiabilidad.

Principales conclusiones

La visión por ordenador permite a las instalaciones de fabricación ajustada identificar los problemas en una fase temprana, reducir los residuos, mejorar la seguridad de los trabajadores y acelerar la producción. A medida que la tecnología Vision AI siga evolucionando, es probable que desempeñe un papel aún más importante para que la fabricación ajustada sea más fiable y sencilla.

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