La calidad se refiere a la capacidad que posee un objeto para satisfacer necesidades implícitas o explícitas según un parámetro, un cumplimiento de requisitos de calidad.
La calidad está presente en todos los aspectos de nuestras vidas: calidad de vida, calidad del agua, calidad de un servicio, calidad de un producto.
La calidad debe estar definida por los parámetros o requisitos que en cada caso se consideren como cualidades a cumplir por el producto final y éstos deben ser medibles para poder evaluarlos en cada producto bajo inspección.
La inspección de calidad o control de calidad están entre nosotros desde siempre. Literalmente desde la primera herramienta que el ser humano fabricó, ya que la base del control de calidad es la prueba y verificación de las propiedades físicas y funcionales de un producto.
La diferencia más importante entre los primeros procesos de control de calidad y los actuales es la estandarización en los procesos de control que ha permitido tener criterios internacionales de forma que cualquier empresa, independientemente de donde esté ubicada, pueda fabricar y comercializar productos que cumplan con los estándares de calidad y sean homologables en cualquier país del mundo.
El progreso tecnológico está presente permanentemente en nuestras vidas. Uno de los aspectos que el progreso ha traído es la capacidad de automatizar tareas mediante el uso de la tecnología aplicada y, el caso de la automatización en el control de calidad, es un claro ejemplo.
Si pensamos un momento en la cantidad de productos que se manufacturan al día en el mundo nos podemos hacer una idea de la enorme e inabordable tarea que significaría realizar el control de calidad de cada uno de estos productos de forma manual. Por poner algún ejemplo, una fábrica de tamaño medio de tornillos para automoción puede producir alrededor de 15 millones de unidades al día. Una sola máquina de inyección de plástico para tapones de botellas puede estar produciendo más de 15.000 tapones a la hora. Si pensamos en que la industria en muchos casos exige estándares de calidad que cumplan con 6σ (seis sigma), que permite un máximo de 3,4 defectos por millón de unidades producidas, estamos frente a un problema no abordable con procesos de control de calidad manuales.
Para abordar esta tarea podemos encontrar en el mercado multitud de sistemas de control de calidad automatizados, para casi cualquier tipo de producto y para evaluar casi cualquier característica física y funcional.
Hablamos de sistemas de medida de parámetros físicos como resistencia, durabilidad, etc. y sistemas de inspección por visión artificial para identificar color, textura, dimensiones, etc.
En todos los casos, nos encontramos con productos que pueden analizar una o varias características de cada producto y que pueden trabajar en línea o fuera de línea (en laboratorio).
Control de calidad en productos de bajo valor y alto impacto en cliente
Si bajamos el listón y nos centramos en productos de menor volumen de producción, en el entorno de varios miles (no millones) de unidades al día, podemos tener la tentación de pensar en que es posible realizar el control de calidad de forma manual. Bien, puede ser una tarea abordable de forma manual, y lo podemos ver en muchas industrias. Pero la pregunta es: ¿será rentable y eficiente?
La respuesta es que no. No es rentable ni eficiente, en general. En casos puntuales el factor humano puede ser insustituible, por el momento. Como por ejemplo las pruebas de sabor y aroma de un alimento o una bebida. Podríamos encontrar otros.
Pero si hablamos de industria manufacturera, para sectores como la automoción, nos encontramos con pequeños y medianos fabricantes, a los que se les exige cero defectos, en productos que con volúmenes de varios miles de unidades por día: muelles, resortes, piezas mecanizadas, piezas de inyección de plástico. En todos los casos un denominador común: precio de venta bajo pero alto impacto en el producto final, llegando a ser crítico a nivel funcional.
Podemos pensar en el aro de plástico metalizado de una salida de aire que tenga una muesca, esté rayado o no encaje bien por un defecto dimensional. La varilla metálica que traslada el movimiento al cierre de la puerta de un coche y permite abrirla cuando accionamos desde dentro la palanca de apertura. El pequeño soporte metálico (no más que un trozo de alambre doblado) que se fatiga o parte y provoca la caída del cristal de la ventanilla de un automóvil. Estamos hablando de piezas con precios de mercado muy bajos y que cualquier coste extra añadido hace perder competitividad al fabricante.
Nos encontramos en casos así con procesos de control de calidad manual porque las tecnologías en el mercado no son capaces de cubrir toda la variabilidad existente, y ¿por qué?
Control de calidad automático y visión artificial
Si nos centramos en sistemas de control de calidad por visión artificial, que presentan el mayor potencial por la cantidad de diferentes parámetros que pueden analizar, nos encontramos en el mercado con multitud de productos: escáneres 3D, 2D, proyectores de perfiles, sistemas a medida, cámaras inteligentes.
De todos ellos los más versátiles son los escáneres 3D, dado que son los que con mayor fidelidad pueden analizar el producto bajo inspección reconstruyendo su estructura física y no son dependientes del producto a inspeccionar, de forma que puede generalizarse su uso a cualquier producto con necesidades de inspección de parámetros físicos: volumen, geometría, dimensiones, texturas.
Aun así, nos encontramos con peros. Los sistemas 3D en el mercado tienen limitaciones porque se necesita manipular las piezas bajo inspección para que el sistema pueda verlas en toda su geometría (360º) bajando su productividad. Esto hace que su uso se limite mucho a entornos de laboratorio (fuera de línea) o a sistemas en línea, pero con cobertura limitada, centrando sólo el análisis en una parte del producto a inspeccionar de forma que el sistema sea más rápido y pueda trabajar en tiempo real.
Esto provoca que, para ciertos productos, independientemente de su valor de mercado, no existan sistemas versátiles y en línea capaces de inspeccionar la calidad de cada pieza producida. Esto representa un problema al fabricante pues el mercado le exige la inspección del 100% de su producción y por supuesto sin impactar en el precio final, más bien al contrario, la exigencia es permanente en bajar los precios manteniendo la calidad.
Esto lleva a muchas empresas a tener que dedicar personal al control de calidad manual, debido a las limitaciones de los sistemas en el mercado provocándoles un perjuicio económico por la merma de competitividad frente a la competencia.
En este escenario, desde ITI llevamos varios años trabajando en proyectos como TALENT, en el que estamos desarrollando tecnologías de visión artificial capaces de inspeccionar productos en 360º sin necesidad de contacto y en tiempo real (asimilando tiempo real como el tiempo de ciclo de fabricación de cada pieza).
Dentro del proyecto TALENT, nos hemos centrado en desarrollar una tecnología de captura multicámara, sin contacto ni manipulación del producto a inspeccionar. Hemos desarrollado algoritmos de procesado 3D propios, capaces de reconstruir en tiempo real el objeto a partir de múltiples imágenes obtenidas del mismo. Una vez reconstruido en 3D, el objeto es comparado con su modelo de referencia para detectar desviaciones, defectos dimensionales o superficiales y en tal caso desecharlo.
En definitiva, apostamos por el progreso desde nuestra perspectiva de que las TIC y la transformación digital son las tecnologías que más pueden aportar a la mejora de la productividad y la competitividad de nuestras empresas.
Como muestra del avance de la tecnología y los resultados de nuestro proyecto incluimos este vídeo
Autor: Sergio Navarro, Business Development Director ITI. Publicado originalmente en el blog de ITI, Instituto Tecnológico de Informática.