Grúa puente EOT No Tripulada mediante la integración de IA gracias al NISE 3900E

Caso de estudio: Sistema de Grúa Puente EOT No Tripulada que Mejora la Eficiencia Operativa mediante la Integración de IA gracias al NISE 3900E

Introducción

Una de las principales empresas siderúrgicas de Taiwán produce una amplia gama de productos, como placas, barras, bobinas de acero eléctrico y bobinas galvanizadas en caliente. La compañía envía bobinas de acero que pesan varias toneladas cada una. Estas cargas pesadas se transportan, procesan y envían utilizando un dispositivo de elevación de alta resistencia llamado «Grúa EOT» (del inglés «EOT Crane», Electric Overhead Traveling Crane). Esta grúa se mueve horizontal y verticalmente en la fábrica, levanta y transporta las bobinas de acero a posiciones designadas, gestionando horarios y moviendo miles de toneladas de bobinas de acero dentro y fuera de la fábrica y el almacén.

Desafío

Anteriormente, la operación de la Grúa EOT requería mano de obra manual. Los operadores se colocaban en el asiento del conductor suspendido desde el techo para controlar el levantamiento y transporte de las bobinas de acero. Sin embargo, el entorno es de alta temperatura y peligroso. Además, los trabajadores humanos tienen limitaciones en cuanto a las horas de trabajo, necesitando, obviamente, periodos de descanso.

Cuando la Grúa EOT presentaba fallos, podía detener por completo la línea de producción, lo que resultaba en pérdidas de hasta varios millones de dólares. Las inspecciones manuales requerían un mantenimiento regular en un entorno extremadamente duro, lo que conllevaba riesgos para la seguridad.

Solución: NISE 3900E

Para superar estos desafíos, la compañía siderúrgica desarrolló un sistema automatizado de Grúa EOT operada sin tripulación. El sistema está compuesto por cámaras PoE, un escáner 3D, un ordenador industrial para visión por computadora (algoritmos de IA/ML) y comunicación, PLC y HMI.

El NISE 3900E de Nexcom, instalado en las Grúas EOT, ofrece una sólida protección contra una variedad de desafíos ambientales. Está equipado para soportar amplias variaciones de temperatura, golpes y vibraciones, lo que lo hace especialmente adecuado para entornos críticos y exigentes de la planta del fabricante de acero. Con un diseño de aislamiento de puertos COM, el NISE 3900E mejora la confiabilidad del sistema al prevenir sobretensiones en entornos hostiles.

Para crear una Grúa EOT sin tripulación, se necesitaba visión por computadora. La empresa siderúrgica intentó convertir la información visual que los operadores veían en comandos de control lógicos a través de un ordenador industrial, que luego serían interpretados y ejecutados por la grúa misma. El NISE 3900E, impulsado por procesadores Intel® Core™ de 8ª y 9ª generación, integra cámaras de alta resolución y escáneres 3D a través de puertos LAN PoE como entradas de imagen para la visión por computadora y maximiza el rendimiento de procesamiento gráfico mediante tarjetas GPU en ranuras PCIe para satisfacer eficazmente los requisitos de IA industrial, desde el procesamiento/optimización de imágenes hasta el aprendizaje automático profundo y el reconocimiento de objetos mediante visión por computadora.

Las cámaras de alta resolución se instalaron en la Grúa EOT sin tripulación para capturar imágenes bidimensionales de la plataforma del remolque, y el escáner 3D pudo reconstruir las coordenadas verticales en las imágenes bidimensionales. Este avance marcó una gran mejora en la tecnología de visión por computadora. Estas imágenes se transmitieron a un HMI utilizado por el operador de la grúa. El operador indicaría la posición de almacenamiento de las bobinas de acero en la pantalla, y el ordenador de control convertiría automáticamente esta posición de almacenamiento en coordenadas y las enviaría al sistema de control de la Grúa EOT para su elevación.

Además de utilizar un sistema de visión por computadora para posicionar con precisión los compartimentos de almacenamiento de las bobinas de acero, la compañía también desarrolló diversas tecnologías logísticas inteligentes relacionadas. Estas incluyeron la optimización del horario de elevación, el cálculo de la mejor ruta de elevación utilizando la IA y el establecimiento de un sistema de optimización de cola para almacenes automatizados. Este sistema podía predecir con precisión los tiempos de operación, permitiendo a los conductores llegar al almacén en los momentos apropiados para realizar tareas de carga y descarga.

Además, al analizar los procesos de entrada y salida de cientos de miles de bobinas de acero en el almacén, la compañía siderúrgica creó una función de predicción de espacio de almacenamiento optimizado en su sistema de gestión de almacén. Esto aseguró que cada bobina de acero pudiera entregarse al cliente utilizando el menor número de operaciones de elevación y la distancia más corta.

Durante las operaciones de elevación, la empresa siderúrgica diseñó una versátil abrazadera de elevación inteligente que podía identificar cada bobina, detectar el centro de esta y elevar y transportar la bobina de acero con precisión. Además, la abrazadera contaba con un mecanismo de protección activa para la seguridad. Utilizando tecnología de aprendizaje profundo, podía detectar el movimiento del personal dentro del alcance de operación de la Grúa EOT, identificar automáticamente y evitar obstáculos.

Beneficios y Resultados

Minimización de operaciones y gestión de mano de obra: Las Grúas EOT no tripuladas pueden operar de forma continua las 24 horas del día sin interrupción. Esta automatización incluso funciona durante la noche cuando todos los empleados han salido. Con métodos de gestión en segundo plano, el sistema también puede realizar el apilamiento automático y la gestión de inventario la noche anterior.
Optimización de la operación: Después de lograr la plena automatización en las operaciones de elevación, la compañía siderúrgica interconectó su sistema de Grúa EOT no tripulada con flujos de logística e información, reduciendo la necesidad de operaciones y gestión manuales adicionales. Por ejemplo, al conectar la Grúa EOT con la información logística, podían determinar las bobinas necesarias para el envío del día siguiente. El sistema reorganizaría automáticamente las bobinas la noche anterior, elevándolas a una posición cerca de la bahía de carga. Esto acortó el tiempo de preparación para el envío del día siguiente.
Reducción de tiempos de inactividad y costes de mantenimiento. Mantenimiento predictivo: El sistema de Grúa EOT autónoma puede monitorizar de manera continua el estado de los componentes críticos de la grúa, como motores, engranajes y frenos. Al analizar los datos de estos componentes, la IA puede evaluar su salud y rendimiento, lo que permite que los equipos de mantenimiento intervengan en el momento adecuado y eviten fallos. La IA también puede identificar comportamientos anormales en las operaciones de la grúa al establecer patrones de referencia y señalar desviaciones. Si el rendimiento de la grúa se desvía de lo normal, la IA puede emitir alertas, lo que permite a los equipos de mantenimiento investigar y abordar posibles problemas antes de que se conviertan en problemas más significativos.

Desde su implementación en 2018, la Grúa EOT autónoma ha completado más de 60.000 viajes y ha levantado más de 300.000 bobinas de acero. Tras el éxito del primer sistema, la compañía siderúrgica introdujo un segundo sistema con el NISE 3900E de Nexcom en el mismo almacén en noviembre del año pasado. Este almacén puede albergar alrededor de 20.000 toneladas métricas de bobinas de acero, y con las dos Grúas EOT no tripuladas, se logra la automatización completa del almacén para la elevación de bobinas de acero.

Características Clave – NISE 3900E