40 Revista ABB 2/2002

Industries

as empresas de fabricación discreta

y de bienes de consumo, y entre ellas

los fabricantes de automóviles y sus proveedo-

res de Nivel 1, hacen grandes esfuerzos por

optimizar su rendimiento. Constantemente se

revisan la eficacia de las plantas y equipos y

los costes de explotación, factores que son

decisivos durante toda la vida útil de la

maquinaria. Dada su influencia sobre la pro-

ductividad, la automatización por medio de

robots se convierte con frecuencia en el cen-

tro de atención, de modo que las empresas no

cesan de buscar nuevas herramientas para

reducir el trabajo de mantenimiento, prolongar

la vida útil de los equipos y mejorar la utiliza-

ción de los mismos. El auténtico motor de esta

búsqueda es la necesidad, ineludible para la

industria, de aumentar la disponibilidad y la

productividad globales de las fábricas.

Tradicionalmente, los robots han sido

simples máquinas ’mecánicas’ con capacidad

limitada de manejo de control, carentes de

sistemas internos de diagnóstico, que preci-

saban un mantenimiento mínimo como el

engrasado y limpieza diarios, entre otros ser-

vicios. Este estado de cosas permaneció inva-

riable hasta que la industria, con los fabrican-

tes de automóviles a la cabeza, comenzó a

demandar una mayor funcionalidad. Coinci-

diendo con ello, los avances tecnológicos

hicieron posible construir robots más poten-

tes, adaptables y fiables, más fáciles de

manejar y sin mantenimiento.

OptimizeIT

René Nispeling

A medida que los robots han adquirido capacidades más y más

’humanas’, los usuarios han dirigido sus miradas a los fabrican-

tes de los mismos para que encuentren la forma de medir las

variables críticas —un a modo de chequeo físico de robots—

con el objeto de controlar su estado y programar su manteni-

miento con más eficacia. Esta es esencialmente la situación

actual, caracterizada por una terrible presión para aumentar la

productividad en los mercados globales de hoy en día.

Desarrollado para los robots ABB equipados con un contro-

lador de la serie S4 a partir del vasto know-how de procesos

de nuestra compañía, OptimizeIT Robot Condition Monitoring

ofrece rutinas de mantenimiento con listas de comprobación

integradas para determinar claramente el estado de funciona-

miento de un robot. El sistema realiza mediciones de forma

semiautomática, apoyando así a los técnicos en situaciones

problemáticas y ayudándoles a actuar para prevenir las paradas no previstas. La comparación de estas

mediciones con los datos de referencia permite detectar tempranamente las tendencias negativas y prede-

cir las potenciales averías. Equipado con estas posibilidades, OptimizeIT Robot Condition Monitoring es la

base ideal para realizar el mantenimiento RCM de robots, orientado a la fiabilidad.

L

Herramienta para la supervisión de estado de robots

Los fabricantes de automóviles y sus proveedores de Nivel 1 se

encuentran entre las empresas que pueden beneficiarse de los

servicios dedicados para a supervision de estado de robots.

Revista ABB 2/2002 41

La necesidad de herramientasavanzadas de servicio Sin duda alguna, los usuarios de robots tie-

nen gran interés en reducir y, si es posible,

evitar las paradas de producción no progra-

madas. Y en el caso de fallo de un robot, los

directores de fábricas no están dispuestos a

aceptar largos y costosos procedimientos de

detección de errores o una espera de horas

hasta la llegada del especialista que se ocupe

del problema. ABB ha desarrollado avanza-

das herramientas de servicio, como S4Any-

where, S4Remote y DDB WebWare™, preci-

samente para resolver este problema (véase

cuadro informativo más abajo).

OptimizeIT Robot Condition Monitoring ha

sido creado para los usuarios de robots, que

precisan incrementar la productividad, y para

nuestros ingenieros, que necesitan herra-

mientas avanzadas de servicio, y para ello se

ha aprovechado la oportunidad que nos brin-

dan los últimos avances de las tecnologías de

la información y de la producción. Los espe-

cialistas de ABB Corporation Research y de

ABB Robotics, los equipos de ingenieros de

servicio y nuestros equipos de referencia de

todo el mundo han aunado sus esfuerzos

para crear el sistema OptimizeIT Robot Condi-

tion Monitoring.

Para comprender las ventajas es necesario

entender que la eficacia de los equipos

puede ser maximizada mejorando los siste-

mas de control y eliminando las siguientes

fuentes principales de pérdidas:

n Pérdidas por falta de disponibilidad

(periodos de inactividad por fallos de los

equipos, de la configuración o de los ajustes)

n Pérdidas de rendimiento (debidas a la pér-

dida de velocidad, a la inactividad o a para-

das de importancia menor)

n Pérdidas de calidad (por defectos del pro-

ceso mismo; pérdidas por reelaboración de

piezas defectuosas o por nuevas puestas en

marcha)

Mantenimiento centrado en lafiabilidad OptimizeIT Robot Condition Monitoring es la

solución ideal para los trabajos de manteni-

miento centrados en la fiabilidad (RCM). El

objeto de RCM es conservar o incrementar la

fiabilidad del sistema y al mismo tiempo

reducir los costes del mantenimiento. Antes

de tomar una decisión sobre el tipo de man-

tenimiento (basado en el tiempo, en el esta-

do, etc.) necesario se debe realizar un análi-

sis RCM del equipo y de los componentes

del mismo.

La valoración del estado del robot se fun-

damenta en la recopilación y el análisis de

datos del equipo. Para averiguar si la máqui-

na ’ha funcionado sin control’, se recopilan

los datos usando una herramienta de medi-

ción especial y se traza una gráfica para esta-

blecer su tendencia. Una vez trazada, se

compara la curva de este gráfico con los grá-

ficos de referencia anteriores o con las medi-

ciones del fabricante.

El sistema de supervisión realiza un

seguimiento continuo de los parámetros rele-

vantes, indica las anomalías de estado y pre-

dice el deterioro de los componentes antes

de que se produzcan problemas de funciona-

miento. El sistema emite una señal de alerta

temprana que permite programar mejor los

trabajos de reparación, permitiendo al usua-

rio del robot pasar del mantenimiento pre-

ventivo periódico al mantenimiento predicti-

vo, basado en el estado real del equipo.

También detecta con antelación los fallos

S4Anywhere: Herramienta de apoyo a distancia que permite a los especialistas

de ABB ’ver’ el estado actual del robot y ofrece soluciones al operador o técni-

co de mantenimiento.

S4Remote: Herramienta on-line basada en el Webware SDK de ABB. Propor-

ciona acceso total a los robots prácticamente para cualquier tipo de operación

a distancia.

DDB WebWare™: Soluciones que permiten a los usuarios tracear la producción

en todo momento, con funciones de recuperación de datos, registro cronológi-

co y análisis automático. Este estudio, centrado en los parámetros relevantes

de la producción, es fundamental para controlar el proceso de producción (los

parámetros estándar son el tiempo de ciclo, la disponibilidad, MTBF, MTTR).

Scoope®: Solución de software que ofrece una imagen precisa del rendimiento

y de las posibilidades de mejora de los equipos y de la planta por medio del

análisis y de la detección de las fuentes de pérdidas, de averías y de falta de

eficacia.

Herramientas de servicio de ABB

Los usuarios de OptimizeIT Robot Condition Monitoring podrán identificar, tracear y

solucionar rápidamente los problemas que aparezcan durante la producción. Los

prolongados procedimientos de resolución de problemas han pasado a la historia.

incipientes y marca las posibles anomalías de

estado.

MTBF y MTTRLos equipos con anomalías no se utilizan

para la producción, de modo que cuantas

más anomalías se registren menos equipos

estarán disponibles. Los índices MTBF de

tiempo medio entre fallos y MTTR de tiempo

medio de reparación son dos formas de

medir la no disponibilidad.

OptimizeIT Robot Condition Monitoring ha

sido desarrollado para aumentar el índice

MTBF por medio de la previsión y predicción

de los fallos del robot y además aprendiendo

de ellos para evitar que se produzcan nuevos

fallos. Igualmente importante es el hecho de

que Robot Condition Monitoring reduce el

índice MTTR, ya que acelera el proceso de

detección de fallos. Además, la comparación

de las zonas de acción (características del

robot) y de las mediciones de las variables

críticas permite a OptimizeIT Robot Condition

Monitoring detectar cualquier degradación

del proceso que pudiera reducir el rendi-

miento o la calidad.

Los resultados obtenidos con los métodos

de mantenimiento basados en el estado

muestran claramente que la utilización y la

productividad de las líneas de fabricación

mejoran significativamente.

OptimizeIT Robot ConditionMonitoringLa solución OptimizeIT para supervisar el

estado del robot (FACT) es una herramienta

portátil basada en PC, de cómodo manejo

para el usuario, desarrollada por ABB para

sus robots. Sus componentes son los siguien-

tes:

n PC portátil conectado al controlador del

robot y a la unidad de supervisión de estado

de robots.

n Unidad de supervisión de estado de

robots, con conexiones por cables propios a

Pantalla con las características del par y de la velocidad del eje de un robot

durante un ciclo de producción. La curva de color azul muestra la posición absoluta

y la curva roja el patrón del momento del eje.

Avisotempranoemitido

Avisotempranoemitido

Averíaevitada

Averíaevitada

Breveparada

Breveparada

Mantenimientopreventivo

Mantenimientopreventivo

Línea con supervisión de condiciones

Línea sin supervisión de condiciones

Disponibilidad de la línea de producción con y sin el sistema OptimizeIT Robot Condition Monitoring de control de estado.

Los programas de mantenimiento preventivo aumentan el valor de MTBF; el valor MTTR disminuye cuando se utilizan las

herramientas y procedimientos adecuados.

42 Revista ABB 2/2002

Industries

la unidad central y a los componentes críti-

cos del robot

n Servidor MDS integrado de diagnóstico y

medición, que ofrece al especialista toda la

información necesaria

n Software específico de primera línea para

realizar las mediciones y el análisis on-line

del robot

OptimizeIT Robot ConditionMonitoring, una solución de servicio con valor añadido parael usuario de robots ABB La utilidad de OptimizeIT Robot Condition

Monitoring está determinada por la forma-

ción del personal especializado que utilice el

sistema, que tendrá que interpretar las medi-

ciones y lo gráficos, comparándolos con las

referencias y con la información actualizada

sobre mantenimiento y resolución de proble-

mas, accesible únicamente en la base de

datos de conocimiento de la intranet de ABB.

Todas y cada una de las herramienta Optimi-

zeIT Robot Condition Monitoring instaladas

contribuyen a lo largo del tiempo a ampliar

la base de datos con informaciones de

campo. Por esta razón, la herramienta se

ofrece a los usuarios de robots ABB como

InterLink(ABB Product)

Measurement &Diagnostics Server

Robot Condition Monitoringsoftware

FBBServer

MDC MDC MDC MDCMS Access

FBB ProgrammingsoftwareSerial Mux

PC

Downloadsoftware

ExternalSW products

OptimizeIT

SW/HW

Op

tiona

llyvi

aE

ther

net Robot Condition

Monitoring unit

Componentes de OptimizeIT Robot Condition Monitoring y configuración de la

supervisión de estado. La unidad de supervisión de estado de robots dispone de

cables propios para la conexión con todos los controladores de robot de la serie S4.

Revista ABB 2/2002 43

Unidad de supervisión de estado de robots

(arriba) y controlador S4C de robot (abajo)

Todos los sistemas de operación derobots disponen del sistema S4 Indus-trial Robot RW, versión entre 2.0 y 2.1.Características necesarias para el fun-cionamiento de OptimizeIT Robot Con-dition Monitoring:n Comunicación RAP n Memoria de 16 MB

Todos los sistemas de operación derobots disponen del sistema S4C – S4PIndustrial Robot, versión entre 3.0 y 3.2.Características necesarias para el fun-cionamiento de OptimizeIT Robot Con-dition Monitoring:n Interfaz Factory Waren Memoria de 16 MB n Tarjeta de red (opcional)

Disponible a partir de mediados de 2002: Todos los sistemas de operación de robots con S4C+ – S4P+ controladores. Características necesarias para el funcionamiento de OptimizeIT Robot ConditionMonitoring:n Interfaz Factory Ware

Hardware y software para robots

44 Revista ABB 2/2002

Industries

parte del contrato de servicio y bajo el con-

trol de los técnicos de ABB formados espe-

cialmente para ello. En este momento dispo-

nemos de dos modelos de contratos:

n Contrato de servicio, según el cual ABB

realiza regularmente los trabajos de manteni-

miento preventivo (basados en el estado) a

intervalos de un año como mínimo. Este con-

trato puede incluir también otros servicios,

como ABB S4Anywhere®, soporte a distancia,

S4Remote® o DDB WebWare™ para el apoyo

y diagnóstico helpdesk a distancia.

n Contrato FACT de revisión anual, según el

cual el cliente se responsabiliza de los man-

tenimientos preventivo y diario y ABB se

ocupa de chequear el estado de la máquina

al menos una vez al año, para garantizar y

confirmar las rutinas de mantenimiento del

usuario.

Principales funcionesOptimizeIT Robot Condition Monitoring

soporta procedimientos sistemáticos de traba-

jo guiando al técnico a medida que ejecuta

las rutinas de mantenimiento programadas.

También ofrece prestaciones para acelerar la

resolución de problemas, dirigiéndose inme-

diatamente a la causa fundamental del fallo.

Y la herramienta, automáticamente, mide las

variables críticas que almacena, ofreciendo a

los técnicos los datos de rendimiento y la

base de datos de conocimiento que necesitan

para fundamentar su análisis de la informa-

ción. Gracias a todas estas características los

usuarios pueden identificar, tracear y ofrecer

una pronta respuesta a los problemas que

surjan durante la producción. Además se

genera un completo informe de estado del

mantenimiento con recomendaciones para

optimizar el proceso o garantizar una pro-

ducción sin incidencias.

OptimizeIT Robot Condition Monitoring

proporciona un marco flexible para el trabajo

de mantenimiento y servicio.

Ofrece soporte y asistencia en los siguientes

aspectos fundamentales:

n Procedimientos de servicio: Totalmente

configurables, para robots y de controladores

de todas las versiones.

n Herramientas MDC, para la medición y

diagnóstico de componentes: Un conjunto

MDC (Measurement & Diagnostics Compo-

nents) que se puede iniciar desde la interfaz

de usuario para soportar las tareas de servi-

cio y mantenimiento. Los resultados de las

pruebas generadas por la herramienta MDC

pueden ser agregados al informe de revisión

para utilizarlos en otras consultas.

Visualización(análisis manual)

Detección

de averías(análisis manual)

Mediciones y análisissemiautomáticos

Procedimientosde servicio especiales

Instalaciones pequeñasy grandes

Sencillo y portátil

Diagnóstico por robot(serie ABB S4)

de datos

Vista general de las principales funciones de OptimizeIT Robot Condition Monitoring

Revista ABB 2/2002 45

n Índice de la documentación: Ayuda a los

usuarios a encontrar la documentación

requerida para una tarea determinada.

n Funciones de análisis y soporte: Viene

incluida en el MDC (véase Tabla).

n Base de datos de conocimiento: Conectada

a la interfaz de usuario y al sistema MDS. Si

se consultan estos datos, las huellas o las

secuencias de errores del robot se pueden

comparar con la información almacenada,

recogida por los técnicos de campo.

Otras características de la herramienta son las

siguientes:

n Recopilación de información: Mensajes de

registro cronológico, estadísticas de proceso,

metrología de la fiabilidad, etc.

n Análisis de los datos: Detección y aisla-

miento de errores; identificación de errores y

causas de los mismos.

n Sistema estándar, on-line.

n Informes: Guía de mantenimiento estanda-

rizado para un mantenimiento preventivo y

correctivo, creación y ampliación de la base

de conocimiento, mediciones integradas.

n Listas de comprobación adaptadas y están-

dar para la puesta en funcionamiento, mante-

nimiento y revisión.

n Capacidad de ampliación con MDC adap-

tados y modulados.

Visualización y presentación de informes Durante los trabajos de puesta en marcha, de

mantenimiento o de servicio, el usuario

puede ajustar una lista de comprobación

especialmente diseñada para su modelo de

robot y para la aplicación del mismo. Las

mediciones integradas pueden ser seleccio-

nadas e iniciadas manual o automáticamente.

El almacenamiento y diagnóstico de la infor-

mación son automáticos. Todas las medicio-

nes y variables críticas pueden ser mostradas

para el análisis, por ejemplo los gráficos de

velocidad y de par motor de cada eje del

robot, junto con los resultados de los auto-

tests del robot.

Los informes de mantenimiento y servicio

contienen las variables críticas, los perfiles de

par motor y los problemas detectados. Se

generan de forma automática y pueden alma-

cenarse y recuperarse para su consulta.

Feedback de campo Por definición, la mejora de la eficacia de los

equipos hace más eficiente la producción.

Un enfoque rentable consiste en centrarse en

la utilización de los equipos en cada momen-

to, precisamente lo que hace OptimizeIT

Robot Condition Monitoring respondiendo a

Subsistema

Herramienta OptimizeIT

Robot Condition

Monitoring

Servidor FBB

MDS

(conjunto de MDC)

FWB

Funcionalidad

Recopilación de datos

Recopilación de información. Proce-

samiento previo de la información

Análisis y diagnóstico

Herramientas de soporte para

la supervisión

Procedimientos de servicio

Enlaces con documentos

adaptables. Visualización,

resultado y almacenaje de la

base de datos de conocimiento

Descripción

Recaba del robot datos no procesados

Recaba datos del FBB. Los MDC puede usar Servidores FBB a través de

una interfaz automática (Microsoft COM) para recuperar datos del FBB.

Solicita datos del Servidor FBB o directamente a través de InterLink.

Efectúa varias clases de análisis o procesamientos de datos. También

proporciona una variada gama de funciones que facilitan las tareas habi-

tuales del ingeniero de mantenimiento.

Fachada del sistema. Las funciones básicas son la generación de listas

de comprobación electrónicas y de vínculos con la documentación adap-

table y la visualización de los resultados de las mediciones y del diagnós-

tico. Asimismo incorpora un buscador que permite una navegación

cómoda, acceso a la base de datos para guardar los datos de manteni-

miento y de configuración del robot y un generador de informes.

Tabla: Arquitectura del sistema frente a funcionalidad

OptimizeIT Robot Condition Monitoring ofrece información sobre el rendimiento, además de una base de datos de conocimiento como

apoyo a sus análisis. Los datos pueden ser exportados a otros sistemas, por ejemplo a la base de datos de conocimiento de ABB, o ser

empleados para generar informes detallados de mantenimiento.

46 Revista ABB 2/2002

Industries

preguntas como las siguientes: ¿Por qué se

producen las averías? ¿Por qué causas las

rutinas de mantenimiento actuales no han

impedido estos fallos? ¿Está operando el

robot a su velocidad óptima? ¿Qué medidas

debo adoptar en la próxima parada prevista?

A continuación revisaremos dos proble-

mas típicos de una cadena de producción

para mostrar cómo la herramienta realiza el

mantenimiento preventivo y predictivo:

Mantenimiento preventivo Si un equipo falla poco después de haber

realizado el mantenimiento preventivo, el

especialista forzosamente se preguntará si ha

realizado correctamente su trabajo. En

muchos casos, el técnico deberá confiar en

su interpretación de los datos, la cual suele

implicar la adopción de algunas conjeturas.

¿Qué sucede si éstas son incorrectas? Ni

siquiera el seguimiento más escrupuloso de

los procedimientos será de gran ayuda, pues

el resultado dependerá de diversos factores,

entre ellos su experiencia y habilidad o las

herramientas de que dispone.

OptimizeIT Robot Condition Monitoring

soluciona este problema negando al especia-

lista una segunda opción: el especialista tiene

que seguir meticulosamente los procedimien-

tos pero al mismo tiempo cuenta con toda la

asistencia necesaria, en forma de documen-

tos digitales, listas de comprobación y datos

de las mediciones.

Mantenimiento predictivo El ejemplo siguiente muestra el valor del

mantenimiento predictivo: Durante el proce-

so de puesta en marcha se registró y guardó

la lectura del par motor de un robot indus-

trial; durante la revisión anual, seis meses

después, uno de los gráficos de OptimizeIT

mostraba para uno de los ejes una desviación

importante respecto de la lectura anterior. El

robot, que tenía asignada la tarea de descar-

ga y colocación de piezas al final de la cade-

Pantalla de la rutina de mantenimiento, con listas especiales

para chequeo del robot

Pantalla que muestra la distribución del movimiento de cada

uno de los ejes del robot durante un ciclo de producción.

Los directores de planta necesitan información actualizada sobre el estado del

equipo de sus instalaciones para poder calcular aproximadamente la vida útil

restante del mismo. La supervisión continua del estado permite a los responsables

del mantenimiento programar acciones preventivas y evitar así los costosos periodos

de inactividad.

Revista ABB 2/2002 47

na, en una sala blanca, resultaba vital para el

proceso de producción. Un fallo del robot

provocaría trastornos en todo el proceso de

producción y afectaría negativamente a la

productividad.

No fue posible establecer la causa de la

desviación, ya que los archivos de registro

cronológico de la producción no mostraban

nada extraño. No obstante parecía que

hubiese ocurrido algún tipo de colisión, ya

que las lecturas del par motor del eje 1 regis-

traban valores más altos de lo normal. El

potente sistema motor del robot mantenía el

normal funcionamiento de este, pero en

algún punto había fallado un motor, un

engranaje o un rodamiento.

En consecuencia se redujo a un mes el

intervalo entre revisiones, se añadieron inter-

valos especiales de inspección y se diseñó

un plan de reparación o inspección para la

siguiente parada. Sin las lecturas registradas

por OptimizeIT Robot Condition Monitoring

nadie hubiera podido identificar este fallo,

que potencialmente era muy costoso.

Más productividadLa extensa gama de robots ABB y nuestra

gran experiencia en la aplicación de los mis-

mos ofrece a nuestros clientes del sector de

la fabricación la seguridad de que podrán

realizar sus actividades de producción con

total confianza en ABB, primer proveedor

mundial de robots, que les suministrará solu-

ciones de última tecnología orientadas hacia

la productividad basada en el valor.

ABB está avanzando sin pausa en la crea-

ción de soluciones de servicio para ofrecer a

los directores de plantas de producción toda

la experiencia y recursos, las herramientas de

alta tecnología, la organización global y la

resistencia que necesitarán para abordar los

problemas dinámicos de hoy en día.

Autor

René NispelingABB Automotive IndustriesGlobal Lead Center – Customer Servicerene.nispeling@nl.abb.com

Bibliografía[1] H. Wuttig: Optimización de activos. Revista ABB 1/2000, 11-14.

[2] J. Kallela: Scoope®. Revista ABB 1/2001, 48-52.

Pantalla con la medición real de la velocidad y del par motor del eje 1 del robot,

con claras desviaciones que indican la posible presencia de un problema

n Está destinado a los usuarios de robots que precisan supervisar y optimizar las

operaciones y recursos.

n Está diseñado para identificar fácil y rápidamente las desviaciones de rendimien-

to del robot. En una base de datos de conocimiento se registra el historial de man-

tenimiento del robot y las detalladas lecturas avisan de la inminencia de algún pro-

blema. Esta temprana alerta previene las paradas de producción imprevistas y per-

mite a los fabricantes sacar el máximo provecho de sus equipos, que funcionan

más cerca de sus límites de diseño, maximizando así la eficacia global de los equi-

pos (OEE, Overall Equipment Effectiveness) y los beneficios de los mismos.

n Añade una nueva dimensión a los contratos de asistencia de servicio. Sea para

sistemas de robots, equipos de paletización o células de soldadura, plantas de

aplicación de pintura o líneas de producción completas, Esta herramienta puede

alargar considerablemente la vida útil de los equipos.

n Los informes ayudan a la dirección a tomar decisiones sobre el momento de

sustituir un robot, tomando como base las rigurosas mediciones del rendimiento.

OptimizeIT Robot Condition Monitoring