AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN ACCESO ABIERTO ( RESTRINGIDO) DE DOCUMENTACIÓN

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5 AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN ACCESO ABIERTO ( RESTRINGIDO) DE DOCUMENTACIÓN 1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma. El autor D. Miguel Alfonso Ruiz Nogués_, como estudiante de la UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS (COMILLAS), DECLARA que es el titular de los derechos de propiedad intelectual, objeto de la presente cesión, en relación con la obra Análisis de Mercado de la Robótica Industrial 1, que ésta es una obra original, y que ostenta la condición de autor en el sentido que otorga la Ley de Propiedad Intelectual como titular único o cotitular de la obra. En caso de ser cotitular, el autor (firmante) declara asimismo que cuenta con el consentimiento de los restantes titulares para hacer la presente cesión. En caso de previa cesión a terceros de derechos de explotación de la obra, el autor declara que tiene la oportuna autorización de dichos titulares de derechos a los fines de esta cesión o bien que retiene la facultad de ceder estos derechos en la forma prevista en la presente cesión y así lo acredita. 2º. Objeto y fines de la cesión. Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la Universidad y hacer posible su utilización de forma libre y gratuita ( con las limitaciones que más adelante se detallan) por todos los usuarios del repositorio y del portal e-ciencia, el autor CEDE a la Universidad Pontificia Comillas de forma gratuita y no exclusiva, por el máximo plazo legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de reproducción, de distribución, de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición electrónica, tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación se cede a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra (a) del apartado siguiente. 3º. Condiciones de la cesión. Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, la cesión de derechos contemplada en esta licencia, el repositorio institucional podrá: (a) Transformarla para adaptarla a cualquier tecnología susceptible de incorporarla a internet; realizar adaptaciones para hacer posible la utilización de la obra en formatos electrónicos, así como incorporar metadatos para realizar el registro de la obra e incorporar marcas de agua o cualquier otro sistema de seguridad o de protección. 1 Especificar si es una tesis doctoral, proyecto fin de carrera, proyecto fin de Máster o cualquier otro trabajo que deba ser objeto de evaluación académica

6 (b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporación a una base de datos electrónica, incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de garantizar su seguridad, conservación y preservar el formato.. (c) Comunicarla y ponerla a disposición del público a través de un archivo abierto institucional, accesible de modo libre y gratuito a través de internet. 2 (d) Distribuir copias electrónicas de la obra a los usuarios en un soporte digital. 3 4º. Derechos del autor. El autor, en tanto que titular de una obra que cede con carácter no exclusivo a la Universidad por medio de su registro en el Repositorio Institucional tiene derecho a: a) A que la Universidad identifique claramente su nombre como el autor o propietario de los derechos del documento. b) Comunicar y dar publicidad a la obra en la versión que ceda y en otras posteriores a través de cualquier medio. c) Solicitar la retirada de la obra del repositorio por causa justificada. A tal fin deberá ponerse en contacto con el vicerrector/a de investigación (curiarte@rec.upcomillas.es). d) Autorizar expresamente a COMILLAS para, en su caso, realizar los trámites necesarios para la obtención del ISBN. d) Recibir notificación fehaciente de cualquier reclamación que puedan formular terceras personas en relación con la obra y, en particular, de reclamaciones relativas a los derechos de propiedad intelectual sobre ella. 5º. Deberes del autor. El autor se compromete a: a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito no infringe ningún derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual o cualquier otro. b) Garantizar que el contenido de las obras no atenta contra los derechos al honor, a la intimidad y a la imagen de terceros. 2 En el supuesto de que el autor opte por el acceso restringido, este apartado quedaría redactado en los siguientes términos: (c) Comunicarla y ponerla a disposición del público a través de un archivo institucional, accesible de modo restringido, en los términos previstos en el Reglamento del Repositorio Institucional eliminado. 3 En el supuesto de que el autor opte por el acceso restringido, este apartado quedaría

7 c) Asumir toda reclamación o responsabilidad, incluyendo las indemnizaciones por daños, que pudieran ejercitarse contra la Universidad por terceros que vieran infringidos sus derechos e intereses a causa de la cesión. d) Asumir la responsabilidad en el caso de que las instituciones fueran condenadas por infracción de derechos derivada de las obras objeto de la cesión. 6º. Fines y funcionamiento del Repositorio Institucional. La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y respetuoso con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con fines de estudio, investigación, o cualquier otro fin lícito. Con dicha finalidad, la Universidad asume los siguientes deberes y se reserva las siguientes facultades: a) Deberes del repositorio Institucional: - La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no garantiza ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un uso posterior de las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá de la copia privada, requerirá que se cite la fuente y se reconozca la autoría, que no se obtenga beneficio comercial, y que no se realicen obras derivadas. - La Universidad no revisará el contenido de las obras, que en todo caso permanecerá bajo la responsabilidad exclusiva del autor y no estará obligada a ejercitar acciones legales en nombre del autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados del depósito y archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la Universidad por las formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso de las obras. - La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un futuro. b) Derechos que se reserva el Repositorio institucional respecto de las obras en él registradas: - retirar la obra, previa notificación al autor, en supuestos suficientemente justificados, o en caso de reclamaciones de terceros. Madrid, a 18 de Mayo de 2013 ACEPTA Fdo

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11 ANÁLISIS DE MERCADO DE LA ROBÓTICA INDUSTRIAL Autor: Miguel Alfonso Ruiz Nogués. Director: Juan Antonio Breña Moral. Entidad Colaboradora: ICAI Universidad Pontificia Comillas. Resumen La robótica industrial proporciona ventajas competitivas a las empresas de fabricación desde el punto de vista tecnológico, productivo y financiero. Sin embargo, la complicación de la industria y la falta de información hacen que el entendimiento de la robótica por las empresas de fabricación industrial sea escaso. Por ello, este proyecto analiza y estructura la industria de robótica industrial para facilitar su comprensión, el entendimiento de los beneficios que genera y las tendencias de la misma. Palabras Claves: Robótica, Automatización, Robot Operating System (ROS). Introducción: El nivel de competencia en el sector de fabricación industrial es cada vez mayor. Las empresas, para ser competitivas necesitan mejorar la calidad y productividad de forma constante, y de forma paralela deben reducir costes. La tendencia en producción en pequeños lotes más variados y los crecientes salarios a nivel global, han provocado que la automatización en las fábricas no solo sea una inversión interesante, sino una necesidad ineludible. Esta necesidad explica que, en el último año, las ventas de robótica industrial hayan crecido un 38%, alcanzándose un máximo histórico en vetas, en número de robots activos a nivel mundial, y en valor de la industria y que empresas, como Foxconn y Canon, hayan anunciado la automatización de sus fábricas mediante la implantación masiva de robots industriales, al considerar que es una ventaja competitiva importante dentro de su estrategia. Además, naciones como China, Japón y Corea han anunciado la adopción de la robótica como estrategia nacional. La robótica es el futuro de la industria de producción. Pero la falta de información, estandarización y alta tecnología hace que sea una industria complicada de entender para los empresarios. Por ello, este proyecto pretende analizar y estructurar la industria, para que el lector pueda entender cuáles son las fuerzas que la mueven, sin necesidad de un conocimiento profundo de la tecnología que sustenta los robots industriales y, de ésta forma, poder llegar a comprender las tendencias por las que se va a mover.

12 Para ello, el proyecto comienza proporcionando al lector los conceptos fundamentales sobre la industria. A continuación se analizan las actividades principales, la situación actual de la industria (estudiando las principales industrias consumidoras, mercados y competidores), los determinantes de la demanda, las ventajas de los robots, los factores de éxito de los productores y las estructuras de las empresas productoras. Finalmente, una vez comprendido la estructura de la industria, el proyecto analiza el futuro de la industria. Principales Resultados y Conclusiones: Características de la industria: - En el último año, la industria ha alcanzado máximos históricos tanto en unidades vendidas ( unidades), como en valor de la industria estimado en 25.5 billones de dólares (20,4 billones de euros), en el que operan una 250 empresas que dan trabajo a unas personas. - Las empresas de fabricación de automóviles y de electrónica, con un 60% de los robots activos, son los mayores consumidores de robótica industrial. - Los mercados de Japón, Estados Unidos, Alemania y Corea lideran el mercado mundial conteniendo el 67% de los robots activos a nivel mundial. Sin embargo, China lidera el crecimiento y apunta a convertirse en un largo plazo en la primera potencia robótica a nivel mundial. - De las 250 empresas, el 90% de la producción se concentra en unas pocas (ABB Robotics y KUKA en Europa, Yaskawa Motoman y Fanuc en Asia, y Adept Technology en América). Es importante destacar que la principal diferencia estratégica entre las empresas occidentales y asiáticas es la integración vertical. Así, las empresas asiáticas tienden a tener el control de toda la cadena de producción de los robots, desde su producción hasta su venta al cliente, mientras que las occidentales tienden a realizar el diseño e ingeniería, subcontratando la fabricación del robot. Factores: - El análisis y estructuración de la industria muestra que los principales factores externos son: economía del mercado e industria, coste de la mano de obra, la mentalidad de la industria y las estrategias de producción. - Los factores internos por los que las empresas consumen soluciones robóticas, es decir, los determinantes de la demanda, son: la mejora de la calidad de los productos, reducción de costes y el aumento de la productividad. Hardware y software: - La industria de la robótica industrial está claramente más avanzada en el desarrollo de hardware que en el de software. - Así, en el hardware, en los últimos años, se han introducido técnicas de visión artificial y de control de calidad en los robots. Las oportunidades en este aspecto se centran, dada

13 la necesidad de ahorro de costes, en la utilización de materiales más ligeros y la creación de robots energéticamente más eficientes. - Pero el principal factor de éxito de la industria de la robótica industrial es el software, donde la interacción entre máquina y humanos y la facilidad de uso y reprogramación de los robots serán las claves del éxito. - Hasta el momento, el software ha sido desarrollado por los fabricantes de los robots, quienes, han prestado más atención al hardware, sin atender adecuadamente a las necesidades de los clientes en el aspecto del software. - En éste sentido, según el análisis realizado, el software denominado ROS (Robot Operating System), por su filosofía de reutilización de código distribuido de forma libre, que permite que los desarrolladores de las empresas solo tengan que desarrollar aplicaciones muy específicas, se convertirá en el predominante y estándar de la industria, aunque todavía necesita evolucionar. El análisis de las cinco fuerzas de Porter ha revelado que: - El estado de crecimiento de la industria permite la entrada de nuevos competidores. - Ante la necesidad de automatizar las fábricas a través de la robótica, los clientes poseen poco poder negociador. - El poder negociador de los proveedores es medio, dado que todavía no dependen exclusivamente de la industria robótica. - El riesgo de productos sustitutivos es bajo. - Los resultados indican que la rivalidad en la industria de la robótica industrial es baja, lo que permite que las empresas estén generando beneficios. Tendencias - En un futuro próximo, el nivel de necesidad de automatización de los países desarrollados con mano de obra cara será elevado, continuando con la tendencia actual. Así, se espera que la industria alcance los 36 billones de dólares (29 billones de euros) en A más largo plazo, el impulso para el crecimiento de la industria provendrá de los países en vías de desarrollo, con mercados grandes y alta demanda de coches y productos electrónicos. China, Brasil y Europa del Este. - La clave de éxito para las empresas de la industria de robótica industrial será el desarrollo de software adecuado para las necesidades de los clientes, donde todo parece indicar que en cuanto ROS Industrial mitigues los riesgos de la reutilización de código se convertirá en el estándar de la industria.

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15 ANALYSIS OF THE INDUSTRIAL ROBOTICS INDUSTRY Author: Miguel Alfonso Ruiz Nogués. Director: Juan Antonio Breña Moral. Collaborating Institution: ICAI Universidad Pontificia Comillas. Abstract Industrial Robotics provides competitive advantages to manufacturing companies from technological, productive and financial perspectives. However, the complexity of the industry and the lack of information make the understanding of the industrial robotics industry really complicated to organizations. Therefore, this Project aims to analyse and structure the industrial robotics industry to facilitate the understanding of its benefits, and trends. Key Words: Robotics, Automation, Robot Operating System (ROS). Introduction: The level of competition in the industrial manufacturing sector is growing. Companies need to constantly improve quality and productivity at the same time they reduce costs to remain competitive. The global manufacturing trend of production in smaller and more varied seizes, combined with the global rising salaries in the manufacturing industry, has caused factories to consider automation not just like an investment, but a necessity. This need explains why in the last year, industrial robotics sales grew by 38%, reaching records in sales, number of active robots, and industry value. Moreover, companies like Foxconn and Canon have announced the automation of its factories through industrial robotics. However, the most surprising news is that China, Japan and Korea have announced the implementation of industrial robotics as a national strategy. Robotics is the future of the manufacturing industry. Nonetheless, the lack of standardization, decentralization of the information, and the high technology used in the industry, makes it difficult for organizations to understand it. Therefore, this project aims to analyse and structure the industry in order to provide the reader with an understanding of the forces that shape the industry. After reading the project, the reader will be able to understand the robotic trends, and identify opportunities. The Project begins by providing the readier with the fundamental concepts of the industry. Then the main activities, current state of the industry, determinants of the demand, the advantages of the robots, and the key success factors will be analysed. Finally, once understood the structure of the industry, the project examines the future of the industry. Main Results and Conclusions: Industry characteristics:

16 - In the last year, the industry has reached record levels in both units sold ( units) and industry value, estimated in 25.5 billon dollars (20.4 billion euro). The market holds approximately 250 organizations and employees around people. - The automotive and electronics industries are the largest industrial robotics consumer industries, containing more than 60% of the world-wide active robots. - Japan, United States, Germany and Korea lead the global robotics market, containing 67% of the world-wide active robots. However, China leads the growth and aims to become the first robotic power, in the long term. - Among the 250 companies in the industry, 90% of the robotics production is concentrated in a few (ABB Robotics and KUKA in Europe, Yaskawa Motoman and Fanuc in Asia, and Adept Technology in America). It is important to highlight that the main strategic differences between Western and Asian companies is the use if vertical integration. This, Asian companies tend to control the whole production like, from the production to the sale, while Westerners tend to perform the dings and engineering, and outsource the production. Key Factors: - The analysis and structuring of the industry shows that the main external factors are: market and industry economy, cost of labour, mindset of the industry, and production strategies. - The analysis and structuring of the industry shows that the main internal factors, in other words, the demand determinants are: quality improvement, cost reduction, and productivity increase. Hardware y software: - The industrial robotic industry is clearly more developed in hardware tan software. - Hence, in hardware, in the recent years, artificial vision techniques and quality control devices have been introduced into the robots. According to the research performed, the opportunities in this field are: the use of lighter materials and the creation of more energy-efficient robots. - However, the main key success factors of the industry is the software, where the interaction between human and machine, and the simplification of the usability and reprogramming and the critical success factors. - In this context, according to the analysis, the software called ROS (Robot Operating System), due to its philosophy of reusing code distributed under the BSD license, will become the standard software in the industry. The analysis of the five forces of Porter has revealed that: - The growth stage of the industry allows the entry of new competitors. - Given the needs for automation in the factories through robotics, customers have limited bargaining power.

17 - The bargaining power of the suppliers is medium, since they don t depend exclusively on the robotics industry. - The risk of substitute products is low. - The results indicate that the rivalry in the industrial robotics industry is low, allowing several companies to generate profits. Trends - It is expected that in the following years, the needs for automation in developed countries with expensive labour cots remains high. Hence, it predicted to reach a market value of 36 billion dollars (29 billion euros) in In the long term, the momentum for the industry growth will come from developing countries with large markets and high demand for cars and electronics. Countries like China, Brazil and Eastern Europe. - The main success factor for robot manufacturers will be meeting the software needs of the customers, where it appears that ROS will become the standard of the industry as soon as the developers mitigate the risks involved in code reutilisation.

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21 Índice de la Memoria Parte I - Introducción Introducción Objetivos Motivación Estado del Arte Metodología de Trabajo Conceptos Fundamentales Robot Industrial Componentes de un Robot Industrial Tipos de Robot Industrial Breve Historia de la Robótica Industrial Parte II Análisis de Mercado Acerca de la Industria Definición de la Industria Actividades Principales Soldadura Montaje de piezas Pintar Transporte de material Procesos de Fabricación Principales Indicadores de la Industria Desempeño de la Industria Principales Factores Externos Desempeño Actual Panorama de la Industria Ciclo de Vida de la Industria... 39

22 4 Productos y Mercados Cadena de Suministro Principales Industrias Consumidoras Principales Industrias Vendedoras Determinantes de la Demanda Principales Industrias Industria Automovilística Industria Electrónica Industria de Químicos, Caucho y Plásticos Industria Metalúrgica Industria Alimentaria Otras Principales Mercados Asia China Japón Corea Otros Europa Alemania Francia, Italia, España Otros América América del Norte Principales Empresas Consumidoras Panorama Competitivo Principales Compañías ABB Robotics Kuka Denso EPSON Yaskawa Motoman Adept Technology FANUC Corporation... 72

23 5.2 Factores de Éxito Bases de la Competencia Fuerzas de Porter Amenazas de los Nuevos Competidores Poder de Negociación de los Clientes Poder de Negociación de los Proveedores Amenazas de Productos y Servicios Sustitutivos Rivalidad entre competidores Resultado Estructura de Costes Conclusiones Parte III - ROS Introducción Mercado Software Robótico Energid Technologies Microsoft Robotics Willlow Garage Estudio de ROS qué es ROS? Cómo Funciona? Ventajas y Desventajas Prototipo Objetivo Recursos Pasos Instalar ROS Crear Un Robot Crear la Estructura Dimensionar la Estructura Añadir Datos Cinemáticos... 98

24 Instalar Rviz Conclusión y Resultados Bibliografía 101 Anexos Anexo A Industria Robótica Anexo B Cálculos Principales Indicadores de la Industria Desempeño Actual Panorama de la Industria Principales Industrias Automovilística Principales Mercados Anexo D Trabajos Futuros

25 Índice de Ilustraciones Ilustración 1: Matriz de BCG... 5 Ilustración 2: Partes de un robot Ilustración 3: Clasificación de Robots industriales ("Robot Types," 2001) Ilustración 4: Patente de George Devol Ilustración 5: Victor Scheinman junto al brazo robótico de 6 grados creado en Stanford Ilustración 6: IRB Ilustración 7: SCARA Ilustración 8: KUKA OmniRobot Ilustración 9: MOTOMAN Ilustración 10: Distribución de Robots por aplicación (Bekey et al., 2008) Ilustración 11: Robot Soldador Ilustración 12: Cadena de Montaje de un automóvil Ilustración 13: Robot pintor Ilustración 14: Robot dedicado al transporte de material Ilustración 15: Robot dedicado a los procesos de fabricación Ilustración 16: Principales Indicadores de la Industria Ilustración 17: Oferta Anual de Robots Industriales por Continente Ilustración 18: Oferta Anual de Robot Industriales por Industria Ilustración 19: Comparación del interés por las estrategias Push y Pull("Google Trends,") Ilustración 20: Ciclo de vida de la Industria Ilustración 21: Reparto demanda Ilustración 22: Distribución demográfica de la producción de automóviles.("2011 Motor Vehicles Production Statistics," 2011) Ilustración 23: Distribución de las principales compañías productoras de automóviles. ("World Ranking of Mort Vehicle Manufacturers," 2011) Ilustración 24: Distribución de las principales empresas productoras de productos electrónicos. (Buetow, 2011) Ilustración 25: Densidad Robótica. (Gavekal& Gambrell, 2012) Ilustración 26: Distribución Geográfica de densidad robótica

26 Ilustración 27: Suministro anual de robots industriales a China("International Federation of Robotics - IFR," 2012) Ilustración 28: irobi Ilustración 29: Kuka Robotics Ilustración 30: Fuerzas de Porter Ilustración 31: Estructura de Costes Ilustración 32: Representación gráfica de STAIR Ilustración 33: Ejemplo programa ROS Ilustración 34: ROS Groovy Galapagos Ilustración 35: Estructura de un robot Ilustración 36: Rviz Ilustración 37: Simulación Rviz Ilustración 38: Lista archivos URDF para ROS Ilustración 39: Repositorio ROS

27 Índice de Tablas Tabla 1: Previsiones Tabla 2: Reparto demanda Tabla 3: China Tabla 4: Japón Tabla 5: Corea Tabla 6: Asia - Otros Tabla 7: Alemania Tabla 8: Francia, italia, España Tabla 9: Otros - Europa Tabla 10: Norte América Tabla 11: ABB Robotics (ABB, 2012) Tabla 12: Kuka (KUKA, 2012) Tabla 13: Denso (Denso, 2012) Tabla 14: EPSON (EPSON, 2012) Tabla 15: Yaskawa (Yaskawa, 2012) Tabla 16: Adept Technology (Adept, 2012) Tabla 17: Fanuc Corporation (Fanuc, 2012)... 72

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29 PARTE I - INTRODUCCIÓN - 1 -

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31 1 INTRODUCCIÓN Recientemente, el fabricante de electrónica establecido en Taiwán, Foxconn, ha anunciado que sustituirá puestos de trabajos por robots industriales. Pero esta noticia no está aislada; otros fabricante como Canon han anunciado planes similares en los que pretenden sustituir un gran porcentaje de sus trabajadores por robots industriales. (Hill, 2012)Es más, se estima que 2015 el más de 1.5 millones de robots industriales, estarán operativos. Desde un punto de vista empresarial, los robots industriales son máquinas compuestas de hardware y software muy complejas, pero que según diferentes estudios aumentan la productividad y eficiencia en las fábricas: 1. Reducen los costes operativos. 2. Reducen el coste de capital. 3. Aumentan la calidad y consistencia de los productos. 4. Mejoran la calidad de trabajo de los empleados de la empresa, aumentando su seguridad e higiene. 5. Aumentan la capacidad. 6. Aumentan la flexibilidad en la producción. 7. Reducen el desperdicio. Hasta ahora el bajo coste de la mano de obra en los países asiáticos hacía que la inversión en personal, en lugar de la inversión en automatización de las fábricas, fuera viable. Con el encarecimiento de la mano de obra a nivel mundial, la necesidad de automatizar las fábricas crece, y en consecuencia crece la demanda de robots. La robótica industrial es una industria en crecimiento, y según los análisis, seguirá creciendo en los próximos años. La explicación del crecimiento es simple: El encarecimiento de la mano de obra no es algo nuevo, desde hace una década en países como Alemania, Japón o Corea, la producción sin automatización empezó a ser inviable económicamente, por ello, las empresas optaron por externalizar las fábricas a países con mano de obra barata, o invertir en la automatización de las fábricas. De la misma manera, países como China y Vietnam, donde las empresas decidieron implantar las fábricas debido al bajo coste de la - 3 -

32 mano de obra, han visto el crecimiento fruto de estas fábricas y como consecuencia la mano de obra se ha encarecido, hasta el punto que pronto será inviable económicamente fabricar en dichos países, por lo que las empresas deberán tomar la decisión de invertir en automatización, o mover las fábricas

33 2 OBJETIVOS El principal objetivo del proyecto es analizar desde un punto de vista no tecnológico, es decir desde un punto de vista empresarial, la industria robótica. La palabra robótica representa en sí una barrera debido a su alta complejidad, pero con la necesidad de automatizar las fábricas, la demanda de robots está subiendo, y con ello las empresas que los fabrican. Es objetivo de este proyecto proporcionar al lector con la suficiente información como para entender la industria robótica sin necesidad de conocimientos técnicos. Entre otros, este proyecto analizará el atractivo de la industria, los principales determinantes de la demanda, y principales competidores. Además basado en los resultados, y aplicando herramientas empresariales se proporcionaran conclusiones sobre el futuro de la industria. Por otro lado, se estudiara uno de los sistemas operativos robóticos, que según los académicos tiene altas probabilidades de ser adoptado como el estándar de la industria. Este sistema operativo es ROSindustrial, desarrollado por la empresa Willow Garaje, en California. Finalmente, se expondrá una serie de trabajos para el futuro cuyo interés son económicos, industriales y tecnológicos. En general se pretende demostrar que según la matriz de BCG (Henderson, 1970), todas las empresas participantes en la industria son mayoritariamente Estrellas o Interrogantes. Es decir, la industria robótica es una industria en crecimiento con grandes oportunidades. Ilustración 1: Matriz de BCG - 5 -

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35 3 MOTIVACIÓN En 2010 contacté por primera vez con la robótica. En lugar de realizar un proyecto industrial, desarrollé un prototipo capaz de guiar a personas con discapacidad visual dentro de un supermercado. Fue entonces cuando me di cuenta del potencial de la robótica, y de su complejidad. Durante 2011 tuve algunas ideas robóticas empresariales que intenté materializar, pero el mercado Español no está listo para recibirlas. En 2012 he decidido realizar un estudio de la industria robótica con el doble objetivo personal de cumplir con el proyecto fin de carrera, y estudiar posibles oportunidades de negocio a nivel mundial. Para ello, estudiaré la industria robótica desde el punto de vista de un empresario; adelantándome a los resultados, pretendo demostrar que la inversión en la automatización en robótica es tiene un ratio de retorno de la inversión mucho más elevado a muy largo plazo que las inversiones en offshoring. Otras cuestiones cómo: sí los robots crean o destruyen empleo, o el estudio de los valores en bolsa de las empresas robóticas serán introducidas para que otros alumnos puedan estudiarlas

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37 4 ESTADO DEL ARTE Este proyecto en general consiste en analizar el Estado de Arte de la robótica, es decir, analizar los últimos datos oficiales sobre la industria desde una perspectiva empresarial. En la actualidad, la robótica supone el estado del arte de la automatización, pero debido a su alta complejidad la industria todavía se encuentra en estado de crecimiento, sin haber alcanzado un estado de madurez. Existen diferentes estudios y artículos que abordan la situación actual de los robots industriales, y su futuro, pero son pocos los que lo hacen desde un punto de vista empresarial. La mayoría de la investigación robótica se desarrolla en torno al Hardware, dejando de lado el software. Este proyecto pretende analizar las oportunidades de negocio en la robótica, en lugar de las posibles nuevas tecnologías. Como es bien sabido, no toda tecnología es viable, y en la robótica donde los costes e inversiones de investigación son extremadamente elevados el equilibrio se encuentra en el balance entre el precio y funcionalidad del robot

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39 5 METODOLOGÍA DE TRABAJO El proyecto está dividido en dos fases Fase 1: Análisis de la industria robótica La primera parte del proyecto, consiste en analizar el mercado de la robótica industrial desde un punto de vista empresarial. Enfocando el estudio en entender la oferta y demanda. Se analizarán las principales actividades, el desempeño de la industria, determinantes de la demanda, competencia, previsiones de demanda. Al final de la primera fase se incluirán las conclusiones relevantes al análisis de la industria. Fase 2: Robot Operating System ROS La segunda fase se enfoca en el estudio y análisis del sistema operativo ROS, y su ventaja competitiva respecto a la tradicional forma de programación software en la robótica industrial. También forma parte de esta fase la creación de un simple prototipo que pruebe la ventaja competitiva de ROS frente a otras plataformas robóticas. Al final de la segunda fase se incluirán las conclusiones sobre las plataformas software para la robótica industrial. Este proyecto, al ser totalmente innovador en ICAI, plantea una serie de proyectos para su realización en el futuro que están contemplados al final del documento. En cuanto a la metodología de trabajo, ha consistido, para la primera fase, en invertir la mayor parte del tiempo en recopilar datos, y contrastar su veracidad; a continuación interpretarlos y analizarlos para posteriormente exponerlos en la memoria. La segunda fase ha consistido en analizar ROS, y a prender desde cero a crear un prototipo

40 NOTA: El proyecto se ha confeccionado mediante la metodología desarrollada por la compañía dedicada al análisis de industrias IBISWorld, donde generalmente los resultados del análisis aparecen previos al análisis

41 6 CONCEPTOS FUNDAMENTALES 6.1 ROBOT INDUSTRIAL Es necesario entender que es un robot industrial. Tradicionalmente la definición de robot industrial ha venido marcada por la diferencia de conceptos sobre que es un robot industrial y un manipulador, entre Europa y América, y Asia. Para el mercado Asiático un robot industrial es cualquier dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles destinado a la manipulación de objetos, mientras que el mercado Europeo-Americano la definición es más acotada, sobre todo en lo relativo al control. ("Robots Industriales," 2012) La definición más asentada por la industria, seguramente sea la proporcionada por la RIA("Robotics Industries Asociation," 2012), donde un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas. La ISO ("International Organization for Standardization - ISO," 2012) ha adoptado una modificación de la definición de la RIA: un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas. Basándose en las definiciones anteriores, la AFNOR ("Association française de Normalisation - AFNOR,") distingue entre manipulador y robot: Manipulador - mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados entre sí, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un operador humano o mediante dispositivo lógico. ("Association française de Normalisation - AFNOR,") Robot - manipulador automático servo-controlado, reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectoria variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas. Normalmente tiene la

42 forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción del entorno. Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material. Finalmente, la definición que adoptaremos para el proyecto fin de carrera es la definición propuesta por la IFR ("International Federation of Robotics - IFR," 2012), en la cual un robot industrial es una máquina de manipulación reprogramable multifuncional, automáticamente controlada, que cuenta con tres o más ejes fijos o móviles, cuyo uso está centrado en aplicaciones de automatización industrial. Dónde: Reprogramable significa que los movimientos programados o funciones auxiliares puede ser modificadas sin alteraciones físicas. Alteraciones físicas se refiere a alteraciones en la estructura mecánica o el sistema de control, salvo el software. Eje: dirección utilizada para especificar el movimiento del robot en un modo lineal o rotativo

43 6.1.1 COMPONENTES DE UN ROBOT INDUSTRIAL Ilustración 2: Partes de un robot Un robot está compuesto por dos partes principales: 1. Manipulador: es la parte física del robot que alberga las propiedades cinemáticas. 2. Controlador: Es la parte software del robot que procesa y controla los movimientos. En la actualidad, el manipulador ha sido el sujeto de las principales investigaciones robóticas, por lo que se encuentra tecnológicamente más avanzado que el controlador. Por esta razón, las principales barreras son causadas por el software. Por ejemplo, reconocimiento de objetos. Se espera que en los próximos años la investigación robótica se centre en el software

44 6.1.2 TIPOS DE ROBOT INDUSTRIAL Ilustración 3: Clasificación de Robots industriales ("Robot Types," 2001)

45 1. Robots Cartesianos: Robot cuyos brazos tienen tres articulaciones prismáticas y cuyos ejes coinciden con un eje cartesiano. 2. Robots cilíndricos: robot cuyos ejes forman un eje de coordenadas cilíndrico. 3. Robots en Paralelo: Robot cuyos brazos tienen articulaciones prismáticas o rotativas concurrentes. 4. Robot Articulado: robot cuyo brazo cuenta con al menos tres articulaciones rotatorias. 5. Robots SCARA: un robot que cuenta con dos articulaciones rotatorias situadas de forma paralela para proporcionar gran estabilidad trabajando en plano. 6.2 BREVE HISTORIA DE LA ROBÓTICA INDUSTRIAL La robótica industrial data sus comienzos en 1954 cuando Gearoge Devol registro una patente sobre una máquina programada para el manejo de artículos. Ilustración 4: Patente de George Devol La primera compañía robótica se creó cuando Gearge Devol y Joseph Engelberger crearon Unimation (el nombre surgió de la fusión de las palabras universal y automation, en inglés), comercializando su primer robot en 1961, cuando General Motors instaló el robot para extraer piezas de una máquina de fundición. Durante los próximos años, Unimation comercializó, principalmente, robots para el manejo de piezas, y para la soldadura de piezas en coches. La fiabilidad y calidad con las que trabajaban los robots fueron las claves de su éxito

46 La incapacidad de Unimation por satisfacer la demanda de robots industriales, provocó que nuevas empresas comenzaran a desarrollar y producir robots industriales, crenado así una nueva industria. Aunque debido a las grandes inversiones requeridas, la industria tardó en producir beneficios. En 1969, Victor Scheinman (estudiante de ingeniería mecánica en la universidad de Stanford) desarrolló en los laboratorios del Stanford Artificial Intelligence Laboratory un brazo de seis grados de libertad controlado por una computadora estándar. El robot se construyó de tal forma que una computadora normal pudiera ser capaz de resolver los cálculos cinemáticos del movimiento del robot. Los conceptos del diseño innovador de Scheiman todavía permanecen activos en la actualidad. Ilustración 5: Victor Scheinman junto al brazo robótico de 6 grados creado en Stanford En 1973, la compañía ABB, que en aquel entonces se llamaba ASEA, introdujo el primer robot eléctrico controlado íntegramente por un microprocesador, el IRB-6, que permitía el movimiento continuo y fluido del brazo robótico. El diseño no solo resulto robusto, sino que la vida útil de algunos de los brazos robóticos llegó a los 20 años de edad

47 Ilustración 6: IRB-6 En 1970, los robots industriales se extendieron por la industria de la construcción de automóviles, realizando principalmente las funciones de soldado y manejo de piezas. En 1978, Hiroshi Makino profesor de la universidad de Yamanashi, en Japón, inventó el SCARA (selective compliance assembly robot arm). SCARA se destacaba por el diseño lowcost basado en 4 grados libertad, haciendo ideal para el para el montaje de pequeñas piezas a alta velocidad. Los sistemas flexibles de montaje basados en SCARA, junto con los diseños de productos compatibles han producido un boom mundial en la producción de electrónica de productos de consumo a alta velocidad. Ilustración 7: SCARA Las exigencias de aumento de velocidad y reducción del peso han llevado a nuevos diseños cinemáticos, comenzando por la reducción de la masa de inercia, buscando como fin último alcanzar el peso de un brazo humano real. En 2006, KUKCA consiguió alcanzar este

48 objetivo con un brazo robótico de 7 grados de libertad, con un sistema avanzado de previsión y control. Ilustración 8: KUKA OmniRobot Por otro lado, en 1980 hubo otra vertiente de desarrollo a la anterior., en la que se desarrolló lo que se conoce como robots en paralelos, que según (Aracil, Saltarén, Sabater, & Reinoso, 2006) un robot paralelo es aquel robot cuya estructura mecánica está formada por un mecanismo de cadena cerrada en el que el efector final se une a la base por al menos dos cadenas cinemáticas independientes. Estos robots son esencialmente útiles para conseguir altas velocidad con grandes precisiones, o para trabajar con grades cargas de trabajo. A pesar de tener un tamaño mayor que el de los brazos robóticos tradicionales, requieren menos espacio de trabajo, por lo que los brazos robóticos siguen siendo ideales para grandes espacios de trabajo. En 1998 la compañía Güdel introdujo un concepto que permitía a uno o más brazos robóticos trazar curvas y circular en un sistema cerrado de transferencia, haciendo posible que se incrementaran las velocidades de trabajo y precisión. En 2005, MOTOMAN comercializó el primer robot con dos brazos robóticos sincronizados, capaz de imitar la destreza humana, y más importante, pudiendo sustituir a

49 humanos en tareas que no requieren la toma de decisiones. Estos robot están compuestos por 13 grados de libertad, 6 por brazo más uno para la rotación de la base. Ilustración 9: MOTOMAN En 2005, MOTOMAN comercializó el primer robot con dos brazos robóticos sincronizados, capaces de imitar la destreza humana, y más importante, pudiendo sustituir a humanos en tareas que no requieren la toma de decisiones. Estos robot están compuestos por 13 grados de libertad, 6 por brazo más uno para la rotación de la base. Recientemente una gran cantidad de competidores se han lanzado para competir por convertirse en la plataforma de software dominante para los robots. Entre ellos destaca el sistema operativo desarrollado por Willow Garage, ROS. En paralelo a los robots industriales nacieron los AGV (Automated Guided Vehicle), que son robots utilizados para el desplazamiento de piezas o equipos de punto a punto, facilitando la flexibilidad. (Handbook of Robotics, 2008)

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51 PARTE II ANÁLISIS DE MERCADO

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53 1 ACERCA DE LA INDUSTRIA 1.1 DEFINICIÓN DE LA INDUSTRIA La industria de los robots industriales es la representante de toda la industria robótica, y trabaja en paralelo con la industria de la producción proporcionando un aumento de la productividad, calidad, adaptabilidad a la vez que reduce los costes de fabricación. Es por esto, que los robots industriales están considerados como ventaja competitiva. Razones por las que los robots son necesarios: El envejecimiento de la población está provocando que cada vez menos trabajadores que reciben salario, causando que la población activa se reduce, mientras que aumenta la población que no perciben salarios. Esto demuestra la necesidad de que los robots industriales ocupen aquellos puestos de trabajo que no requieren toma de decisiones, dejando puestos de más complejidad a humanos. Por otro lado, en los últimos años se ha venido experimentando un cambio en la estrategia de producción, se está pasando de estrategias push, en las que primero se fabricaban grandes lotes, a la estrategia pull, en la que el producto se fabrica cuando es demandado. 1.2 ACTIVIDADES PRINCIPALES La robótica industrial principalmente da soporte a otras industrias, principalmente a la industria de producción, donde los robots puede aumentar la productividad (aumentado producción, capacidad, calidad, etc) al mismo que se reducen los costes

54 La tabla adjuntada a continuación, muestra la distribución de robots industriales frente el tipo de aplicación que realiza: 8% 5% Soldadura 9% 10% 35% 33% Montaje de Piezas Pintar Transporte de Material Procesos de Fabricación Ilustración 10: Distribución de Robots por aplicación (Bekey et al., 2008) SOLDADURA Soldar es el proceso más importante en la producción, en cuanto a unión de materiales se refiere. La soldadura manual requiere que los trabajadores tengan gran habilidad debido a que una imperfección podría llevar a una rotura de la estructura y poner en peligro vidas humanas. (N. J. Pires, 2003) A continuación se explican las características que tienen los robots industriales dedicados a la soldadura de piezas: El ordenador de control permite la programación de la secuencia de tareas, los movimientos del robot, interactuar con agentes externos, sensores, y comunicación con dispositivos externos. Libertad de definición y parametrización de la posición,orientación, marcos de referencia y trayectoria del robot Gran capacidad de repetir tareas con gran precisión. Generalmente la repetición se realiza con 0,1mm de exactitud, y el posicionamiento con 1,0 mm. Altas velocidad de posicionamiento. Generalmente los robots para solar cuentan con seis grados de libertad, pudiendo alcanzar cualquier punto y orientación

55 Cargas generalmente entre 6 y 100 kg. Cuentan con un sistema PLC (Programmable Logic Controller) muy avanzado, capaz de sincronizar varios robots a la vez. La soldadura MIG/MAG es la más común entre los robot soldadores. Este proceso de soldadura automática está basado en una pistola de soldar con un electro consumible en forma de alambre, que es alimentado de un gas protector. Existen empresas especializadas que ofrecen robots industriales con la capacidad de soldar utilizando otras técnicas, pero no es lo más común. El estado de arte de los robot dedicados a las soldaduras, es la cooperación de robots donde un robot suelda mientras rastrea y arregla irregularidades en la soldadura, o aplica otra segunda capa de soldadura, según el resultado final que se desee. (J. N. Pires, Loureiro, & Bölmsjo, 2006) Ilustración 11: Robot Soldador MONTAJE DE PIEZAS La manipulación y el posicionamiento de las piezas de metal, al igual que el trasporte de la estructura de los coches era una tarea peligrosa, físicamente exigente, y complicada; especialmente en las líneas de montaje fijas (debido a la poca tolerancia de diferencia entre

56 un coche y otro). Es por esto que los robot comenzaron se extendieron rápidamente en la industria automovilística. El proceso de montaje de un automóvil consiste en cinco pasos: 1. Embutición: en el primer paso, los bloques de metal son embutidos, cortados en planchas, y finalmente estampados para conseguir las piezas que formarán la carrocería. 2. Soldadura: tras la embutición, las piezas pasan a la fase donde soldadura, donde serán soldadas unas a otras para formar la estructura del coche. Hasta ahora las piezas siguen teniendo el color natural del metal. 3. Pintura: En esta fase la carrocería es pintada en el color deseado. 4. Montaje de Carrocería: tras dar color al chasis, se montan el resto de piezas que acompañan al automóvil, añadiendo en último lugar las puertas de acceso al vehículo. 5. Control: finalmente se realizan los controles relativos en cuanto a calidad, seguridad, etc. Ilustración 12: Cadena de Montaje de un automóvil

57 Los robots utilizados en las cadenas de montaje de automóviles suele tener una carga de trabajo de entre kg (Para el manejo de estas estructuras, los robots deben pesar 10 veces más de la carga que van a manejar), sus principales características son: 1. Para la fase de soldar, los brazos requieren de tolerancias de repetición de ±0.5mm bajo cargas de trabajo de 100 kg. 2. Tres operaciones en continuo requiere que los robots y el quipo sean altamente fiables. El tiempo medio de fallo debe ser superior a las horas. 3. La capacidad de las plantas de producción de automóviles están marcadas por la velocidad de los robots en realizar las tareas, en concreto está marcada por la velocidad del robot más lento. El desplazamiento de piezas entre zonas de montaje debe ser lo más rápido posible. 4. El posicionamiento, orientación y cálculo de trayectorias se realiza desde controladores offline (OLP). L interfaz RSS (Realistic Robot Simulatuion) se ha aceptado como estándar para los sistemas OLP PINTAR Las difíciles condiciones de trabajo de los trabajadores encargados de pintar estructuras, motivaron a la compañía Noruega Trallfa a desarrollar un robot capaz de pintar con sprays en El robot se diseñó pensando en la industria automovilística. Las características más destacables son: 1. En la actualidad los robots dedicados a pitar son completamente eléctricos, pero en un comienzo se diseñaron con juntas neumáticas por razones de seguridad, para evitar explosiones. 2. Poseen muñecas huecas que albergan las mangueras de pintura rápida, y permiten movimientos rápidos y ágiles. Las pistolas que se utilizan para

58 pintar las superficies han evolucionado mucho en los últimos años conseguir un pintar uniformemente utilizando la menor cantidad posible de pintura (en términos financieros, para ahorrar costes). 3. Como se vio en el anterior apartado, estos robots cuentan con un sistema OLP para el procesamiento; el cual imita los movimientos humanos para pintar. Ilustración 13: Robot pintor TRANSPORTE DE MATERIAL Los robot dedicados al transporte de materiales de forma automática, a diferencias de los anteriores, cuentan con una gran barrera conocida con el nombre de bin-picking Challenge. Esta problema ocurre cuando las piezas de suministro del robot, es decir, las piezas que debe coger el robot, no le son suministradas en la misma orientación. Este problema se viene investigando desde la década de los 80(Ikeuchi, K.P. Horn, Nagata, Callahan, & Feirigold, 1983), y en la actualidad todavía no se ha resuelto. Como solución, la colocación de las piezas que llegan a los manos de un robot industrial deben ser de forma predecible y repetida, ya sea utilizando dispositivos vibratorios de transporte, que permiten que las piezas se coloquen con una orientación determinada, o utilizando almacenando las piezas en compartimentos especiales

59 Generalmente, a la hora de diseñar un robot industrial se busca el balance entre la reducción de la variación de la posición de la pieza, y el coste de los sensores. En 2006 cerca del 10% de las implantaciones de robot industriales contaban con sensores. Lo que significa que la industria da prioridad al ahorro de costes que al desarrollo. En la actualidad se están empezando a introducir sensores de forma embebida para determinar el par de tensión, y adquirir visión artificial. Este es el primer paso para que los robot adquieran el entendimiento del entorno que se necesita para el reconocimiento y localización de objetos. Ilustración 14: Robot dedicado al transporte de material PROCESOS DE FABRICACIÓN Los robots dedicados a la fabricación de objetos cuentan con una rigidez menor que las fresadoras o tornos, pero en cambio cuentan con mayor destreza. El límite de los robots dedicados a la fabricación, está marcado por las fuerzas de la herramienta. Esta clase de robots, tienen un interés especial en la industria dado que incrementan la productividad, sin reducir la eficacia y calidad; especialmente en las que requieren poca

60 fuerza, como embutir o cortar. Estos robots una única complicación: los movimientos del robot deben de ser generados de forma secuencial y automática, implicando la fusión de la información del proceso con la geometría de la pieza. Un claro ejemplo de proceso que se beneficia de la versatilidad de los robots en términos de destreza y programación, es proceso de curvado y doblado de planchas de metal. El uso de los robot aumenta la productividad y la reducción de costes. Las trayectorias de estos robots son calculadas desde un modelo CAD, donde el programa es generado y a continuación enviado al robot. Ilustración 15: Robot dedicado a los procesos de fabricación

61 2 PRINCIPALES INDICADORES DE LA INDUSTRIA PRECIO MEDIO UNIDAD ROBOTICA $ VALOR DE LA INDUSTRIA $25.5b HISTORICO DE VENTAS INGERESOS $8.5b BENEFICIO 12% EMPLEADOS EMPRESAS 244+ CRECIMIENTO ANUAL % CRECIMIENTO ANUAL % TOTAL UNIDADES ACTIVAS CRECIMIENTO ANUAL % Reparto Robots Acticvos Norte América Alemania Corea Japón Resto 33% 16% 14% 11% 26% INCREMENTO ROBOT ACTIVOS INCREMENTO ROBOT ACTIVOS 8.9% Suministro anual de robots industriales desde Cutoa de Mercado Norte América Alemania Corea Japón 46% 17% 18% 13% 6% Ilustración 16: Principales Indicadores de la Industria

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63 3 DESEMPEÑO DE LA INDUSTRIA 3.1 PRINCIPALES FACTORES EXTERNOS Los factores externos que afectan a la industria robótica son: Economía: La economía en las diferentes industrias y mercados es afecta de forma directa a la industria robótica cómo a cualquier otra industria. Si la economía no fluye, las ventas de robots cae. En Europa durante el periodo de la crisis mundial las ventas decayeron, no por la falta de necesidad, sino por la falta de recursos. Es importante que la economía en la industria y mercados sea buena. Salarios: Los salarios en la producción se ha demostrado que afecta directamente a la venta de robots industriales. Cuanto más suben los salarios, más robots se venden. Esto se debe a que los robots son un producto sustitutivo a los trabajadores de fábrica que, además, aumenta la productividad y reduce los costes. Mentalidad: La mentalidad se refiere a la actitud que tiene la sociedad hacia la robótica industrial. Por ejemplo, en Japón y en Corea se ha creado una cultura social donde los robots son tratados como algo más que máquinas. Esto beneficia directamente a la robótica. Estrategia de Producción: La tendencia creciente de estrategias de producción enfocadas a producir en lotes pequeños con mayor variabilidad favorece directamente a la robótica

64 3.2 DESEMPEÑO ACTUAL Actualmente se estima que la industria robótica da empleo a aproximadamente personas, donde el 50% se dedican a la producción de robots, y el otro 50% se dedica al desarrollo de sistemas asociados y mantenimiento. De los cuales, según calculado en el anexo A, ,55 se dedican a la robótica industrial. El valor de la industria en total ha alcanzado el máximo histórico de 25 billones USD. A la espera de los resultados de 2012, en 2011 las ventas se incrementaron en un 38%, llegando al valor histórico de unidades vendidas. Este resultado ha confirmado las previsiones; las necesidades de automatización de las fábricas se están cubriendo con robótica industrial. Las industrias automovilísticas y electrónicas han vuelto a ser los principales impulsores de las ventas, seguidos de la industria metalúrgica. En cuanto a los mercados, China, Estados Unidos y Alemania son los que mayor crecimiento con el año anterior han supuesto: creciendo entre el 39% y el 51% sin llegar a alcanzar a los dos grandes mercados: Japón y Corea. Estos últimos han alcanzado niveles históricos de implantación y densidad, en concreto, Japón superó los robot activos, y Corea alcanzó los casi 350 robots industriales activos por cada empleados. Oferta Anual de Robots Industriales por Continente Asia/Australia Europa América Ilustración 17: Oferta Anual de Robots Industriales por Continente

65 Oferta Anual de Robots Industriales por Industria Automóviles Electrónica Químicos, Plásticos y Gomas Metal Alimentación Ilustración 18: Oferta Anual de Robot Industriales por Industria 3.3 PANORAMA DE LA INDUSTRIA Número de Robots Instalados Previsiones ,153, ,575, Unidades Valor de Mercado Billones de USD Compras , , Unidades compradas en 2011 Densidad Robótica Tabla 1: Previsiones 2015 Número de robots industriales por cada empleados en producción A pesar de continuar la crisis financiera, 2011 ha sido el mejor año para la robótica industrial, y según los sondeos realizados por worldrobotics.org, las predicciones para el periodo 2012 son de unidades y el crecimiento ponderado para el periodo

66 2015 son de un crecimiento medio estimado del 8%. Un ritmo más lento que el del pasado periodo pero positivo. En el periodo se espera que el crecimiento de las estrategias de producción PULL frente a las PUSH tenga un impacto muy positivo en la robótica. Las estrategias PULL son ideales para la tendencia de producción en pequeños lotes y de forma variable (Ejemplos: Lean Manufacturing, JIT) y con incremento constante de calidad y productividad. En este contexto, los robot industriales proporcionan orcionan una clara ventaja competitiva al estar activos 24/7. Ilustración 19: Comparación del interés por las estrategias Push y Pull("Google ogle Trends,") En cuanto al panorama industrial, se espera que la industria automovilística y electrónica, vuelvan a ser las principales. El impulso para que sigan creciendo vendrá de los países en vías de desarrollo donde la demanda de coches y productos electrónicos es alta, estos países son principalmente China, Brasil y Europa del Este. Otras industrias como la médica y metalúrgica, se espera que crezcan en los próximos años. Estados unidos Japón y Centro de Europa, se espera que sigan incrementando su densidad robótica como forma de contrarrestar los incrementos en los salarios. Alemania, encabezando el mercado europeo, se espera que continúe el crecimiento de Francia y Reino Unido, de acuerdo con unos comunicados de diferentes industrias, se espera que incrementen su actividad robótica. Sin embargo España e Italia, dadas las situaciones

67 económicas de los países, se espera que reduzcan su crecimiento. Corea, el mercado con mayor densidad robótica, se espera que mantenga un crecimiento constante pero moderado. En cuanto a la demanda, durante el período , los clientes demandarán desde el punto de vista técnico, que los robots sean más precisos para aumentar la calidad de los productos, que aumenten la eficiencia energética para el ahorro de costes, y la utilización de materiales más ligeros que permitan movimiento más rápidos, es decir, aumento de capacidad. Desde un punto de vista funcional, se demandará el incremento de interacción entre humanos y robots, y el crecimiento de las redes robóticas. 3.4 CICLO DE VIDA DE LA INDUSTRIA Según el Modelo de Ciclos de Vida Industriales, una industria puede estar en cuatro etapas; Nacimiento, Crecimiento, Madurez o Declive. Nacimiento, son las industrias que empiezan, los consumidores no conocen el producto, y los precios suelen ser altos debido a la falta de economías de escala. Los canales de distribución son ineficientes, pero las barreras para entrar a la industria son altas. Crecimiento, la demanda del producto crece a medida que nuevos consumidores entran en la industria. Los consumidores, empiezan a familiarizarse con el producto. Se empiezan a crear economías de escala que provocan una reducción de los precios, de la misma manera, los canales de distribución empiezan a ser eficientes. Las barreras para entrar empiezan a disminuir. Madurez, la tasa de crecimiento disminuye, la demanda se acerca a los niveles de saturación. La rivalidad entre las industrias se intensifica, y en consecuencia disminuyen los beneficios de las empresas. La industria empieza a reducir notablemente el crecimiento hasta empezar a decrecer. Declive, el crecimiento es negativo. Las empresas de esta industria deben reinventarse para volver a crear una zona de nacimiento. La robótica industrial se encuentra en una etapa de crecimiento. Se prevé que en los próximos años la industria siga creciendo a un ritmo más lento que el de los últimos años, a un ritmo superior que la economía

68 Los avances tecnológicos se están centrando en el software controlador de las máquinas, en lugar de en el hardware, que se encuentra considerablemente más avanzado que el software. También se centran en el ahorro de energía y materiales de bajo peso. Ilustración 20: Ciclo de vida de la Industria

69 4 PRODUCTOS Y MERCADOS 4.1 CADENA DE SUMINISTRO etapas: El proceso de creación de la robótica ha sido tradicionalmente encapsulado en tres 1. Académica los conceptos y las nuevas tecnologías robóticas tradicionalmente han originado en las instituciones académicas como universidades. 2. R&D de las instituciones a continuación, las instituciones y laboratorios de investigación han desarrollado y evolucionado los conceptos iniciados en los centros académicos para materializarlos en aplicaciones reales. 3. Industria finalmente las industrias han sido las encargadas de implantar las aplicaciones para su proceso de fabricación específico PRINCIPALES INDUSTRIAS CONSUMIDORAS De acuerdo con IBISWorld Para la producción de robots industriales, es necesario materiales (principalmente acero, aunque uno de los principales objetivos para los próximos años es el desarrollar materiales más ligeros pero igual de resistentes), electrónica, agua y energía PRINCIPALES INDUSTRIAS VENDEDORAS Las principales industrias consumidoras de robótica industrial están relacionadas con la producción. En concreto, la producción de electrónica y automóviles son las principales industrias. En el apartado 4.3 de este proyecto se estudian más afondo estas industrias

70 4.2 DETERMINANTES DE LA DEMANDA Los determinantes de la demanda de robots industriales son similares a la necesidad que tienen las empresas, países e industrias por automatizar. La automatización es necesaria para seguir mejorando la industria de fabricación, en concreto los procesos de producción, cuyo fin es aumentar el nivel competitivo a nivel global. Esto es cierto tanto para los mercados tradicionales, como para los mercados emergentes en países desarrollados o en vías de desarrollo. La demanda de bienes de consumo está en aumento, especialmente en los mercados emergentes, y los ciclos de vida de muchos de estos productos están disminuyendo. Se requiere un menor tiempo de lanzamiento al mercado de los productos. Por otro lado, la demanda de productos de alta calidad y soluciones sostenibles está en aumento a nivel global. Al igual que la diversidad en los bienes de consumo. Está claro que los fábricas requieren de sistemas de producción más flexibles para ajustarse en menor tiempo a los requisitos de los clientes sin comprometer al calidad. Por estas razone la automatización y el aumento de la productividad para compensar el encarecimiento de la mano de obra es necesario. La robótica industrial es un componente clave de la automatización. Las razones para la implementación de la robótica, o en otras palabras, los principales determinantes de la demanda son: Aumento de las tasas de producción Mejorar la calidad y consistencia del producto Aumento de la flexibilidad en la producción Aumento de la calidad de trabajo de los empleados Reducción del Gasto Optimización del espacio de trabajo Reducción de Costes

71 4.3 PRINCIPALES INDUSTRIAS En rasgos generales, la demanda de robots industriales se ha incrementado en el último año en un 38%, alcanzándose el record jamás registrado de ventas anuales. A continuación se representan los últimos datos oficiales, los del pasado año 2011: Industria % Unidades adquiridas en 2011 Automovilística 36.0% Electrónica 23.0% Químicos, Plásticos, Caucho 3.5% 5800 Metalurgia 9.0% Alimentaria 3.0% 4650 Otras 25.5% Total: Tabla 2: Reparto demanda 2011 Reparto de la demanda en % 26% 36% 9% 5% 23% Ilustración 21: Reparto demanda INDUSTRIA AUTOMOVILÍSTICA La industria automovilística cubre una amplia gama de empresas y organizaciones que participan en el diseño, desarrollo, fabricación, comercialización y ventas de vehículos de

72 motor, vehículos remolcados, motocicletas y ciclomotores. Es una de las industrias que más ingresos genera. La industria automovilística se divide en dos: la industria que se dedica a la producción de automóviles, y la que se dedica a las partes de los automóviles. En 2007, según Plunkett Research, en 2007 había cerca de 806 millones de vehículos en las carreteras de todo el mundo consumiendo más de 260 mil millones de galones de gasolina y diésel al año.("automobile Industry," 2012). La primera tabla presentada a continuación, representa la distribución demográfica de los principales países productores de automóviles, mientras que la segunda tabla representa las principales compañías productoras de automóviles, ambas tablas están ordenados por volumen de producción. Distribución demográfica de la producción de automóviles China Estados Unidos Japón Alemania Corea del Sur India Brasil México España Francia Canada Rusia Irán Tailandia Reino Unido República Checa Turquía Indonesia Polonia Argentina Italia 3,406,448 3,406,150 2,680,034 2,353,682 2,294,889 2,134,893 1,988,505 1,648,505 1,478,460 1,463,999 1,199,843 1,189,131 4,657,094 6,311,318 8,653,560 8,396,654 18,418, Ilustración 22: Distribución demográfica de la producción de automóviles.("2011 Motor Vehicles Production Statistics," 2011)

73 Distribución de las principales compañías productoras de automóviles GM Volkswagen Toyota Hyundai Motor Ford 4,873,450 Nissan 4,631,673 PSA 3,582,410 Honda 2,909,016 Renault 2,825,089 Suzuko 2,725,899 Fiat 2,399,825 Chrysler 2,004,514 BMW 1,738,160 Daimler AG 1,528,008 Mazda 1,165,591 Mitshubishi 1,140,282 Tata 1,061,229 6,616,858 9,146,340 8,157,058 8,050, Ilustración 23: Distribución de las principales compañías productoras de automóviles. ("World Ranking of Mort Vehicle Manufacturers," 2011) La industria automovilística no es tan solo una de las industrias más grandes en el mundo, sino que es la industria que utiliza más robots industriales. Es por tanto, que la distribución demográfica de los productores de automóviles afecta directamente a la situación demográfica de los robots. Más adelante se comprobará que China, Japón, y Estados unidos son los mayores mercados de robótica del mundo, coincidiendo con esta industria. Tras la crisis, que duró desde 2006 hasta 2010, la industria comenzó de nuevo a invertir generosamente en robótica, ayudando a la recuperación de la industria robótica. En 2011 la industria automovilística introdujo 59,700 nuevos robots, un 55% más que en el año anterior. En 2005 las empresas pertenecientes a la industria del automóvil, realizaron fuerte inversiones en robótica industrial con el fin de aumentar su competitividad y ganar cuota de mercado. Debido a la inversión en aumentar la capacidad y automatización de las fábricas, en 2008, con la llegada de la crisis financiera, las empresas pertenecientes a esta industria se

74 vieron realmente afectadas. Esto dio lugar a la deslocalizaciones o cierre platas de producción, y de una reducción de la producción. Las inversiones en robótica pasaron a un segundo plano y posponiéndose o cancelándolas. En 2009, los la industria redujo la compra de robots industriales cerca de unidades, y los proveedores de piezas en unidades. Sin embargo, en 2010 los fabricantes reiniciaron la inversión, aumentando la capacidad de producción, y en la automatización de la producción como inversión de ahorro de costes a largo plazo. Los determinantes de esta nueva inversión en robótica fueron la producción de robots con nuevos materiales y energéticamente más eficientes. Por ello en 2011 la se vendieron unidades a los productores de automóviles y a los fabricantes de partes de automóviles INDUSTRIA ELECTRÓNICA La industria electrónica está compuesta por las empresas dedicadas a diseñar, probar, fabricar, distribuir y proveer componentes electrónicos. El mercado está demográficamente liderado por China, donde Hon Hai Precision Industries (Foxconn), lidera el mercado. La tabla contiene el ranking de las empresas más grande de esta industria

75 Ilustración 24: Distribución de las principales empresas productoras de productos electrónicos. (Buetow, 2011) La industria electrónica incrementó el consumo de robots en un 20% en 2011, llegando a un nuevo nivel máximo de 37,500 unidades compradas. Ya en 2010, las ventas mundiales de robots industriales casi se triplicaron a cerca de unidades, frente a los unidades de La creciente demanda de productos electrónicos y la necesidad de automatizar la producción también en los países de bajos salarios han sido las razones del incremento de consumo robótico de la industria INDUSTRIA DE QUÍMICOS, CAUCHO Y PLÁSTICOS Tras muchos años de crecimiento, la industria de químicos, caucho y plástico redujo la inversión entre 2008 y 2009, pasando de un promedio de compra anual de unidades, a tan solo unidades. En 2010, las venteas volvieron a ascender a y en

76 ascendieron a unidades. Se espera que en 2012 las ventas superen los y continúe el crecimiento INDUSTRIA METALÚRGICA En 2011, las ventas de robótica a la industria metalúrgica aumentaron un 54%, lo que representa una participación de casi el 9% de la demanda total. En 2009, las ventas habían caído a alrededor de unidades. Sin embargo, en 2010, las ventas mejoraron considerablemente INDUSTRIA ALIMENTARIA La industria alimentaria aumento levemente las ventas durante 2011, situándose en las 4650 unidades adquiridas. Cabe destacar que las ventas venían creciendo a un nivel bastante superior en los años anteriores OTRAS Otras industrias como Maquinaria Industrial, Comunicación, productos de consumo doméstico, cristales y cerámicas, y otros, incrementaron las compras de robots en un 37%. 4.4 PRINCIPALES MERCADOS Una vez definidas los determinantes de la demanda se puede deducir que los principales mercados de producción de automóviles y productos electrónicos serán los principales mercados robóticos. En concreto, el mercado más potente tanto por número de robots instalados, como por cultura es Asia seguido de Europa y América

77 Con el fin de tener en cuenta las diferencias en el tamaño de la industria de producción de los diferentes países y mercados, se utiliza una ratio de densidad robótica. Para este proyecto, se trabajará con la densidad robótica por trabajadores, es decir: ó ú ú Distribución de las principales compañías productoras de automóviles Media mundial 55 Corea Japón Alemania Italia 159 Suecia 157 Dinamarca 145 Estados Unidos 135 España 131 Finlandia 130 Taiwan 129 Bélgica 117 Austria 104 Canadá 98 Holanda 91 Suiza 67 Eslovenia 64 Australia 63 Reino Unido Ilustración 25: Densidad Robótica. (Gavekal & Gambrell, 2012) Por otro lado, el tamaño real de un mercado se evalua por su valor de mercado, que en este caso a nivel mudial es 25.5 millones USD, y el stock robótico, es decir el número de robots industriales robóticos con las que cuenta un país

78 Ilustración 26: Distribución Geográfica de densidad robótica. Las principales diferencias entre los principales mercados residen en el nivel de coordinación entre gobierno, universidades e investigación, e industria. En el continente asiático existe una mentalidad de llevar a otro nivel la robótica y convertirla en una cultura. En Japón, la estrategia nacional para la creación de nuevas industrias incluye la robótica como una de las siete áreas de énfasis. En Corea, la robótica ha sido catalogada como una de las 10 motores de la nueva generación de crecimiento. En Europa existen muchos proyectos a nivel de continente, que pretenden reunir sinérgicamente los esfuerzos y habilidades en la industria y la investigación con el objetivo de desarrollar e impulsar la industria robótica. Por el contrario, Estados Unidos, no cuenta con ninguna iniciativa a nivel nacional para impulsar la robótica industrial. En cuanto la investigación, Estados Unidos y Australia están enfocados a la movilidad, posicionamiento y navegación automática de los robots, mientras que Asia y Europa se centran más en la manipulación de objetos. En la creciente demanda por la cooperación entre humanos y robots, Estados Unidos, en concreto ROS industria, lidera la investigación

79 Finalmente, la motivación por la investigación en Asia y Europa está marcada por factores sociales y económicos, mientras que en Estados Unidos está marcada por factores militares ASIA El mercado Asia-Pacífico, (Asia Australia y Nueva Zelanda) es, con diferencia, el mercado más grande. En 2011 incremento las compras e instalaciones robóticas en un 27%, llegando a adquirir un total de unidades.; con 88,700 unidades adquiridas en Asia se encuentra en estos momentos en plena expansión. Japón es la mayor potencia mundial, con un total de robots instalados, Corea ha alcanzado la mayor densidad robótica jamás alcanzada con 347 robots por cada empleados, y China es el país que mayor crecimiento ha experimentado en la historia de la robótica. Como los crecimientos acelerados están directamente relacionados con las necesidades de automatización de las fábricas como forma de contrarrestar los incrementos en los salarios China CHINA Número de Robots Instalados Unidades Valor de Mercado millones de USD Compras Unidades compradas en 2011 Densidad Robótica Número de robots industriales por 22.0 cada empleados en producción Compras Anuales en 2015* Unidades Robots instalados en 2015* Unidades *Previsión **Desde 2004, los proveedores publican los datos. Tabla 3: China China es el mercado que más rápido está creciendo en el ámbito de la robótica industrial. Según la IFR en 2011 China contaba con 52,290 robots industriales, valorados en $866, de los cuales 10,000 pertenecían a las fábricas de Foxconn. Ese mismo año china

80 adquirió unidades, incrementando en un 51% las compras con respecto al año anterior. Suministro anual de robots industriales a China , , , , , , , , Ilustración 27: Suministro anual de robots industriales a China("International Federation of Robotics - IFR," 2012) A pesar del gran crecimiento, Li Benjian, inspector del ministerio de industria y IT chino, anuncio que a pesar de la gran expansión de china en esta industria, todavía se encuentran con una capacidad inferior a sus competidores. Estos resultados, se pueden observar en el gráfico anterior, donde a pesar del gran número de robots industriales activos en el territorio chino, la densidad sigue siendo muy baja. Li, también dijo que debido al incremento de salarios en la industria de producción que conlleva a la reducción de los beneficios, el gobierno debería actuar para incentivar a las empresas a la utilización y producción de robots industriales.(chinadaily, 2012) En la conferencia de para promocionar los robots industriales de 2012, Li anuncio que Automatización e intelectualización son la clave para la fabricación del futuro de China y que Es imperativo para el crecimiento de la industria del país que los robot industriales florezcan. Finalmente, en 2012, el gobierno municipal de Shanghai anunció que la industria robótica sería una de las industrias más grandes durante los próximos años. Se prevé que

81 generará aproximadamente 20 billones de yuan (USD 3.2 billones) hasta El gobierno anuncio que proveerá incentivos fiscales para incrementar la producción y utilización de robots industriales.(chinadaily, 2012) Debido a que el máximo de población activa se espera alcanzar en 2015, los expertos concluyeron que tras 2015, la población activa disminuirá provocando el aumento de los salarios, provocando a su vez que la ventaja competitiva que existía en términos de costes laborales, se desvanezca. Por lo tanto, la solución para que la industria de producción no se traslade a otros lugares del plante, debe ser que las fábricas de china sean más automatizadas. Según Want Tianmiao, quien encabeza el grupo de expertos de tecnología robótica en el Plan Estatal de Desarrollo de Alta Tecnología, un robot industrial cuesta unos yuan ($47.200) y necesita unos 20,000 de mantenimiento anual. Con una esperanza de vida de 10 años, Want estima que un robot industrial cuesta durante un periodo de 10 años unos yuan, frente a los yuan por mes que costaría un técnico, y siendo tres veces más productico que el técnico. Gracias a las medidas tomadas, y a las inversiones de las empresas, como Foxconn que pretende instalar robots industriales en sus fábricas durante los próximos tres años(knapp, 2012), China pretende, y se convertirá, en la primera industria robótica del mundo, pasando a Japón y Corea. Cabe destacar que en la actualidad, China cubre la demanda de robots con importación, debido al escaso número de proveedores de robótica industrial Chinos. (Dexter, 2012)

82 Japón JAPÓN Número de Robots Instalados Unidades Valor de Mercado billones de USD Compras Unidades compradas en 2011 Densidad Robótica Número de robots industriales por cada empleados en producción Compras Anuales en 2015* Unidades Robots instalados en 2015* Unidades *Previsión ** Datos Aportados por la Asociación Japonesa da Robótica JARA (JARA, 2012). Tabla 4: Japón Japón es la potencia mundial robótica, tanto a nivel de compras como a nivel de stock. En los últimos años, gracias a las industrias automovilísticas y electrónica Japón ha visto incrementado su valor de mercado considerablemente. En 2011 Japón la industria de la robótica en Japón alcanzó un valor aproximado de 6.7 billones de dólares, con unas ventas anuales cerca de los robots. Rie Nakamura, profesor de la universidad de Waseda escribió en el Daily Yomiuri: En Japón, la mayoría de la gente todavía tiene una sensibilidad animista. Siempre hemos rezado a los dioses del agua o lo que sea. Del mismo modo, cuando vemos un robot, respondemos al espíritu. Sentimos que tenemos que cuidarlo y respetarlo.(nakamura) Esta frase ilustra la mentalidad que tiene la sociedad japonesa sobre el robot. No ven al robot como una simple máquina para destinada a la automatización de la producción, sino que ven al robot como algo más. Según Masahir Mori, la cultura japonesa sobre los robots incluye ideas provenientes del budismo: Si usted hace algo, su corazón va a entrar en lo que están haciendo. Así que un robot es un ser externo. Si un robot es un yo externo, un robot es su hijo. JARA es la Asociación Robótica de Japón, tiene por objeto promover el desarrollo de la industria de fabricación de robots mediante el fomento de la investigación y el desarrollo de robots y productos de sistemas asociados y promover el uso de la tecnología robótica. A

83 través de este, la Asociación se esfuerza por promover el uso de tecnología avanzada en la industria y para mejorar el bienestar de la nación, a su vez contribuye al crecimiento económico saludable y aumentar los niveles de vida.(jara, 2012). Esta asociación produce que el mercado de la robótica en Japón no solo crecerá de la mano de la industria automovilística y electrónica, sino que otras industrias como la médica, comenzarán a incrementar su demanda de robots. El Ministerio de Economía, Comercio e Industria (METI) y la nueva tecnología Energy and Industrial Development Organization (NEDO) anunció el 23 de abril de 2010 las proyecciones de crecimiento previsto en la industria robótica. Según las proyecciones, la industria crecerá hasta los billones dólares americanos en Según el ministerio, este crecimiento estará impulsado por el crecimiento de la demanda robótica de nuevas industrias, la disminución de la fuerza de trabajo en la producción, el envejecimiento de la población, y la necesidad de mejorar la calidad y productividad en las fábricas Corea Corea Número de Robots Instalados Unidades Valor de Mercado billones de USD Compras Unidades compradas en 2011 Densidad Robótica Número de robots industriales por cada empleados en producción Compras Anuales en 2015* Unidades Robots instalados en 2015* Unidades *Previsión ** Datos aportados por Korea Machine Tool Manufacturers Association KOMMA (KOOMA, 2012), la Asociación de Robótica Industrial Coreana KAR (KAR, 2012), y la sociedad robótica de Corea (KROS, 2012) Tabla 5: Corea Corea es el segundo mercado robótico en el mundo, después de Japón, en términos de oferta anual. Es la primera potencia en términos de densidad robótica. Las industrias más importantes son las industrias automovilística y electrónica. Corea es uno de los centros de producción más importantes de Asia, así como uno de los mercados más grandes de

84 vehículos. Corea es líder mundial en producción de LCD y chips de memoria, empresas como Samsung y LG lideran el mercado. En 2011, incrementó las ventas en un 9%. Ese incremento fue pequeño en comparación con China y Japón debido a que el año anterior Corea realizó unas fuertes inversiones en la industria electrónica que supuso un incremento en las ventas de aproximadamente 120%. Corea es un lo de los principales países en apostar por la utilización de la robótica en la enseñanza, según Sang Rok-Oh, presidente de KROS, y un asesor del r-learning (roboticlearning) del gobierno, de las 8400 guarderías que existen en corea, a finales de 2012 se espera que 5000 utilicen irobi, un robot diseñado para la enseñanza infantil. Ilustración 28: irobi En julio de 2011, el periódico The Korea Herald, publicó que siete ministerios relacionados con la industria, la educación y el medio ambiente idearon un plan para invertir cerca de 100 millones de dólares australianos, repartidos en 10 proyectos para el desarrollo y utilización de robótica al servicio de la sociedad. Entre estos proyectos se encuentran, educación, lucha contra incendios, fabricación, etc. Debido a que corea es el país con mayor densidad robótica del mundo, no se espera un gran incremento de los robots activos en los próximos años. El incremento rondará entorno al 5% anual

85 Otros Otros Número de Robots Intalados Unidades Valor de Mercado 0.34 billones de USD Compras Unidades compradas en 2011 Densidad Robótica Número de robots industriales por cada empleados en producción Compras Anuales en 2015* Unidades Robots instalados en 2015* Unidades *Prvisión Tabla 6: Asia - Otros Alejados de estos grandes mercados asiáticos se encuentra Tailandia e India, con un consumo de y respectivamente. Tailandia se está convirtiendo en uno de los centros de producción más importantes para la industria internacional del automóvil. No solo compañías Japoneses están construyendo plantas de producción en Tailandia, sino que proveedores de la industria automovilista procedentes de norte americanas y europeas han visto una oportunidad en construir plantas de producción en Tailandia. La demanda de robots en Tailandia para el periodo se espera que incremente en entre un 15 y 20 por ciento anual. India es una de las economías de más rápido crecimiento en el mundo. A diferencia de otras economías en vías de desarrollo, alrededor del 60% del PIB Indio se debe al consumo. Se espera que el consumo se cuadriplique en Los salarios también están aumentando. El aumento del consumo hace que India sea un mercado prometedor para la robótica. La industria del automóvil y otras industrias han anunciado grandes planes de inversión para sus plantas de producción en los próximos años

86 4.4.2 EUROPA En 2011 Europa las ventas incrementaron un 43%, llegándose a vender un total aproximad de unidades. Este incremento se debió al esfuerzo de la industria automovilístico que aumentó el consumo en un 66%. Italia incrementó la venta de robots industriales en un 13%, vendiendo un total de 5091 unidades. Los consumos de robótica en Europa están liderados por Alemania, quien incrementó el consumo en un 39% tras la recuperación económica. El consumo de Alemania representa un 45% con respecto a Europa. Francia, en un distanciado segundo lugar, consumió 3058 robots. España, a pesar de la crisis, incrementó el consumo importando 3091 unidades. Reino Unido y Turquía consumieron 1514 y 864 respectivamente Alemania Alemania Número de Robots Instalados Unidades Valor de Mercado billones de USD Compras Unidades compradas en 2011 Densidad Robótica Número de robots industriales por 261 cada empleados en producción Compras Anuales en 2015* Unidades Robots instalados en 2015* Unidades *Previsión ** Datos aportados por la asociación robótica alemana VDMA. (VDMA, 2012) Tabla 7: Alemania En 2011, la demanda de robots industriales en Alemania incrementó en un 39% sobre el año anterior, llegándose a las unidades vendidas.. Particularmente, la industria automovilística volvió a ser el principal motor del fuerte crecimiento de los robots industriales, un 56% más que el año anterior. Sin embargo, las ventas en otras industrias no cumplieron las expectativas de la VDMA. Alemania es el mayor mercado de robots industriales en Europa. A nivel mundial, Alemania ocupa el tercer puesto en cuanto a número de robots industriales activos, después de los

87 EE.UU. y Japón. En 2011, Alemania fue el quinto país en cuanto a compra de robots, por detrás de los Estados unidos, China, Corea y Japón. Following a temporary weak phase, economic activity has picked up again in Germany. Although the adjustment recession in some euro-area countries and the loss of confidence caused by the sovereign debt crisis have left their mark, the good structural position of the German economy and robust global economic developments have kept the upper hand. A high employment rate and strong wage increases combined with the essentially sound outlook for the future are not only supporting domestic economic activity; they are also making Germany more attractive to immigrants. Unusually favourable financing conditions, reflecting both the Eurosystem s expansionary monetary policy stance and safe haven effects, are boosting the driving forces of growth. (Bundesbank, June 2012). Según el informe se espera que Alemania incremente su PIB durante los próximos años. También según el informe, los riesgos para este escenario son en su gran mayoría externos. Si la actividad en los países de la eurozona sigue siendo débil, afectará directamente a Alemania Francia, Italia, España Francia, Italia, España Número de Robots Instalados Unidades Valor de Mercado billones de USD Compras Unidades compradas en 2011 Densidad Robótica Número de robots industriales por cada empleados en producción Compras Anuales en 2015* Unidades Robots instalados en 2015* Unidades *Previsión ** Datos aportados por el departamento de estadísticas de IFR("International Federation of Robotics - IFR," 2012),Asociación Española de Robótica y Automatización Tecnologías de la Producción AER-ATP (ATP, 2012), Asociación Italiana de Robótica y Automatización (SIRI, 2012) Tabla 8: Francia, italia, España Italia es el segundo mercado robótico de Europa, después de Alemania. Después de Alemania. Una vez más, la industria automovilística es la que empuja el progreso de la robótica en Italia, en concreto el Grupo FIAT. Debido a la dedicada situación de Italia provocada por la crisis financiera, las inversiones de las principales industrias bajaron

88 durante el año En 2011, la demanda totales de los robots industriales en Italia incrementó en un 13% llegando a las 5091 unidades adquiridas. Se estima que Italia tiene unidades robóticas activas. Francia es el tercer mayor mercado de robots de Europa y uno de los principales centros de producción de automóviles de Europa. La industria del automóvil es, con diferencia, la mayor consumidora de robots industriales en Francia, seguidas de la industria de goma, plástico y metal. En 2011, robots industriales fueron vendidos, un 49% superior que el año anterior. España, es en cuanto a número de robots activos el cuatro país Europeo. Al igual que Alemania, Francia e Italia, es uno de los mayores productores de automóviles de Europa, es deducible que es esta industria quien ocupa el primer lugar en cuanto al consumo de robótica industrial. En 2011 las ventas de robots industriales crecieron respecto al año anterior, pero siguen siendo a un nivel inferior anterior a la crisis económica. Se llegaron a comprar 3091 unidades. Las previsiones de venta en Italia para el periodo hasta 2015 vienen marcadas por la crisis económica. Según la Comisión Europea se espera que la economía en Italia se siga contrayendo en los próximos años. Las inversiones en robótica están condenadas entre al contracción del crédito, y utilización de las fábricas a media capacidad, especialmente en la industria automovilística. Se espera que las inversiones en el periodo provengan de la industria alimentaria y textil que gracias a la exportación están creciendo. La asociación de robótica Italiana SIRI, prevé una ligera recuperación en la robótica, pero mientras la industria automovilística no recupere los niveles de producción, la demanda de robótica no se recuperará. De acuerdo con un estudio de Instituto Nacional de Estadística Francés, las empresas productoras piensan invertir en robótica en los próximos años, sin embargo la pérdida de competitividad internacional de Francia, hace que los planes de inversión se vean desviados a la ganancia de competitividad, pasando la robótica a un segundo plano.(vdma, 2012) Se espera que para el período hasta 2015, Francia incremente en un 5% la demanda de robots industriales, reduciendo el número robots industriales operativos

89 Finalmente, las inversiones en España dependerán de cuando salga de la recesión. La industria automovilística antes de la crisis tenía planes de aumentar la capacidad a través de la robótica industrial. Por esto, se estima que para el periodo hasta 2015, la demanda de robots se mantenga, reduciendo el número de robots industriales activos Otros Otros Europa Número de Robots Instalados Unidades Valor de Mercado 0.38 billones de USD Compras Unidades compradas en 2011 Densidad Robótica Número de robots industriales por 55 cada empleados en producción Compras Anuales en 2015* Unidades Robots instalados en 2015* Unidades *Previsión Tabla 9: Otros - Europa AMÉRICA Las ventas en 2011 en el continente americano ascienden a unidades vendidas. Esta cifra supone un incremento del 53% con respecto al año anterior América del Norte Estados Unidos Número de Robots Instalados Unidades Valor de Mercado billones de USD Compras Unidades compradas en 2011 Densidad Robótica Número de robots industriales por 97 cada empleados en producción Compras Anuales en 2015* Unidades Robots instalados en 2015* Unidades *Previsión ** Datos obtenidos de la Asociación de Industrias Robóticas de Norte América (RIA, 2012), Tabla 10: Norte América

90 La mayoría de la industria de la robótica industrial está basada en Asia y Europa, sin embargo los primeros robots industriales nacieron en Estados Unidos. Hasta ahora, Estados unidos ha enfocado sus esfuerzos en la robótica de servicio, pero desde hace unos meses las tendencias han cambiado. Están naciendo proyectos entre colaboraciones de empresa, universidades e institutos de investigación con el fin de hacerse con el control del sistema operativo de los robots industriales. América del Norte se ha convertido en la segunda potencia mundial en cuanto a robots activos se refiere, después de Japón. Aproximadamente el 17% de los robots activos se encuentran en América del Norte. En 2011, las compras aumentaron en un 49%, llegando a las 24,341 unidades adquiridas. Debido a que Estados Unidos contiene el mercado más saturado de productores de automóviles, la industria automovilística es la principal consumidora de robótica industrial. Estados unidos, incrementó su consumo en un 43%, llegando a un nuevo máximo de 20,555 unidades. El principal impulsor del crecimiento fue la industria automovilística y la metalúrgica. En Canadá, las compras aumentaron en un 72%, llegándose a las 1,848 unidades adquiridas. México adquirió 1938 unidades. De acurdo con Jeff Burnstein, presidente de RIA, existen diversas razones por las que Estados Unidos aumentará considerablemente el número de robots activos en los próximos años: 1. Estados Unidos necesita modernizar las plantas de producción debido a las nuevas regulaciones ambientales y de eficiencia energética. 2. La necesidad de automatización de las fábricas para competir con México, que es el centro de producción de automóviles para el mercado norteamericano. México cuenta con la ventaja de costes más bajos. A su vez se prevé que México también aumente la inversión en robótica cómo forma de aumentar su productividad y calidad

91 4.5 PRINCIPALES EMPRESAS CONSUMIDORAS Como se ha podido comprobar las principales empresas consumidoras de robots se encuentran en Japón, Estados Unidos, Alemania, China y Corea, y pertenecen a las industrias automovilística y electrónica. Es muy complicado determinar cuáles son las empresas que cuentan con un mayor número de robots industriales, dado que los datos de la industria son aportados por los productores y recogidos por asociaciones robóticas. fueron: De acuerdo con (Control Magacine, 2009) las empresas más automatizadas de Siemens 2. Abb 3. Emerson Process Management 4. Roclwell Automation 5. Schnelder Electric 6. Honeywell Process Solutions 7. Mitshubishi 8. Yokogawa Electric 9. Omron 10. Danaher Industrial Technologies 11. Fanuc 12. GE Sin embargo, este ranking no es representativo para los robots industriales, dado que en las variables tenidas en cuenta, la robótica tan solo es una. Empresas como Foxconn, Toyota y Denso, son de las principales consumidoras de robótica del mundo

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93 5 PANORAMA COMPETITIVO A pesar de que la industria contiene muchas empresas, la mayoría de ellas son de pequeño tamaño, y el 80 por ciento del negocio está repartido entre las empresas públicas que se analizan a en el siguiente apartado. Cabe destacar que las principales diferencias entre empresas Asiáticas y las Occidentales es que las empresas Occidentales hacen outsource de la producción de los componentes como los motores y sensores, mientras que las empresas Asiáticas tienden utilizan la integración vertical como estrategia, permitiéndoles tener control sobre todos pasos del proceso de producción. Las empresas Americanas son en general más pequeñas, dedicadas a la robótica de servicio colaborando con centros de investigación y universidades PRINCIPALES COMPAÑÍAS Aplicando la regla de Pareto se puede determinar que el 20% de las compañías representan el 90% de la industria. A continuación se presenta una lista con las principales empresas de robótica confeccionada por Robotics Business Review (Review, 2013)

94 ABB Robotics ABB ROBOTICS 2012 Ventas 9.4 Billones USD Beneficio Millones USD Empleados Tipo Empresa Pública Sede Suiza Tabla 11: ABB Robotics (ABB, 2012) ABB es una compañía líder en electrotécnica y automatización de procesos industriales. Las soluciones de ABB buscan aumentar la productividad y mejorar al mismo tiempo que se mejora la eficiencia energética. ABB Robotics es un proveedor líder de robots industriales, tanto hardware como software para tareas tales como la soldadura, manipulación, montaje, pintura y acabado, selección y envasado. ABB es una empresa internacional que opera en aproximadamente 100 países alrededor de los cinco continentes, teniendo la sede principal en Zurich, Suiza. La organización está estructurada en cinco divisiones que operan principalmente en dos mercados: energía y automatización. La división de Discrete Automation and Motion es la encargada de la producción de robots. Esta división es ayuda a los clientes a mejorar la productividad, ahorrar energía, mejorar la calidad y generar energía. Los ingresos de esta división son generados por venta directa a usuarios finales, así como a través de las ventas indirectas a través de distribuidores, fabricantes de maquinaria y fabricantes de equipos. En 2012, la división tenía aproximadamente 29,300 empleados a 31 de diciembre de 2012, y generó 9.4 millones de dólares. En noviembre de 2011 ABB anunció un cambio de estrategia para el periodo basada en cinco pilares:

95 Aumentar la competitividad mediante el desarrollo, producción, abastecimiento y venta de productos que se ajusten más a las necesidades del consumidor. Se pretende aumentar los beneficios al mismo tiempo que aumenta la productividad y calidad. Captar tendencias en las nuevas economías emergentes, como la necesidad de eficiencia energética, digitalización electrificación, etc. Expandir el negocio principal para asegurar el nivel de crecimiento. Ejecutar una estrategia de creación de valor en las adquisiciones mediante el cierre de brechas brechas entre los productos, el mercado final y las líneas geográficas. Encontrar y explotar las grandes oportunidades, tales como la aplicación de corriente continua en instalaciones eléctricas para mejorar la eficiencia y rendimiento energético Kuka Kuka 2012 Ventas 1.7 Billones USD Beneficio 29.9 Millones USD Empleados Tipo Empresa Pública Sede Alemania Tabla 12: Kuka (KUKA, 2012) KUKA es una empresa centrada en la automatización de proceso de fabricación. Usando robótica industrial como componente principal, KUKA desarrolla soluciones que ayudan a sus clientes a aumentar la calidad de sus productos y mejorar la productividad en planta. El enfoque de la empresa se centra en el cliente y la innovación tecnológica

96 Los objetivos de KUCA son, crecer de manera sostenible, generando beneficios, a la vez que se aumenta el valor de la compañía. La organización cuenta con dos divisiones: KUKA Robotics: Su competencia centrar es el desarrollo, producción control y venta, y mantenimiento de robots industriales. KUKA pretende que sus robots sean adecuados para cualquier aplicación de cualquier industria. KUKA Systems: Ofrece a sus consumidores soluciones robóticas de automatización. La división diseña, y construye soluciones líneas de producción robótica de forma personalizada. Las principales competencias son soldadura, pegado, sellado, montaje, verificación y manipulación de metales, vidrios y otros materiales. Ilustración 29: Kuka Robotics En 2012 KUKA aumento los beneficios en un 22% respecto al año anterior, llegando a una cifra de facturación de 1.89 billones de euros. La estrategia de KUKA ha sido tradicionalmente ofrecer soluciones robóticas, tanto sistemas como robots, para la automatización de las fábricas de organizaciones. Sin embargo, KUKA pretende cambiar ese enfoque, y ofrecer soluciones de automatización para toda la cadena de suministro de la industria. En cuanto a la expansión geográfica, KUKA pretende aumentar sus fronteras saliendo de Europa y ofrecer soluciones a nivel global, enfocándose a las naciones BRIC (Brasil, Rusia, India y China). En general los pilares de la futura estrategia de KUKA son: Expandir el negocio hacia toda la cadena de suministro. Expansión geográfica a nivel mundial. Comenzar una división de robótica de servicio

97 Denso Denso Robotics 2012 Ventas 6.8 Billones USD Beneficio Millones USD Empleados Tipo Empresa Pública Sede Japón Tabla 13: Denso (Denso, 2012) DENSO Corporation, con sede en Kariya, Japón, es uno de los principales proveedores de piezas de automóviles con presencia en 35 países que emplea aproximadamente 120,000 personas. Desde su constitución en 1949, la compañía ha impulsado el crecimiento de la industria a través de la investigación y desarrollo de productos de alta calidad. DENSO es uno de los principales proveedores de la industria automovilística centrándose en el desarrollo y aplicación de su propia tecnología. En la industria automovilística, como se ha visto con anterioridad, el mercado mundial alcanzó expansión global impulsada por el crecimiento en los mercados emergentes. En Japón, las ventas de automóviles cayeron por debajo de los niveles del año anterior, debido a que el programa de incentivos para la sustitución de vehículos terminó. Otro factor determinante fue el terremoto ocurrido en al este de Japón, que afectó a la producción nacional. Los objetivos de la compañía han sido lograr el crecimiento en paralelo al desarrollo tecnológico para mejorar la eficiencia de combustible y reducir las emisiones de dióxido de 4 Empleados del grupo

98 carbono, y hacer frente a los mercados emergentes. En el último año, la estrategia de DENSO ha sido la reducción de costes fijos, y la implantación de una estrategia de producción lean. DENSO Robotics es una filial de Denso Wave Corporation, cuyos principales negocios son la automatización de las fábricas en un 28% y el control y mantenimiento de los robots en un 37%. DENSO inició el diseño y producción de robots industriales en 1960 como estrategia para aumentar la automatización de sus fábricas EPSON EPSON Robotics 2012 Ventas 2.1 Billones USD Beneficio 12.1 Millones USD Empleados Tipo Empresa Pública Sede Japón Tabla 14: EPSON (EPSON, 2012) El grupo EPSON comprende principalmente empresas dedicadas al desarrollo, fabricación y la venta de equipos relacionados con la información, electrónica, productos de precisión, y otros productos. La división de productos de precisión incluye principalmente el desarrollo, fabricación y venta de los osciladores de cristal, mecanismos de relojería, lentes correctivos de plástico para gafas y robots articulados horizontalmente. En concreto, EPSON Robotics la organización perteneciente al grupo EPSON dedicada al diseño y producción de robot cartesianos tipo SCARA de seis ejes. Los objetivos EPSON Robotics son proporcionar robots que permitan reducir el coste de fabricación, a la vez que se aumenta el rendimiento y la calidad. En paralelo, EPSON centra sus esfuerzos en crear robots fácil de usar y fiables. En general la estrategia de EPSON Robotis es aportar valor

99 EPSON Robotics se especializa robots industriales de tipo SCARA de 6 ejes para la utilización en tareas de montaje de pequeñas piezas. Se estima que la población de robots activa de EPSON sea de robots Yaskawa Motoman Yaskawa Motoman 2012 Ventas Millones USD Beneficio Millones USD Empleados 2161 Tipo Empresa Pública Sede USA 5 Tabla 15: Yaskawa (Yaskawa, 2012) Fundada en 1989, Yaskawa Motoman es una filial de la compañía Yaskawa Electric Corporation, líder mundial en mecatrónica y robótica. Desde sus comienzos, Motman ha instalado más de robots en todo el mundo. Yaslawa produce más robots cada año que cualquier de sus competidores. Motoman proporciona soluciones robóticas para cualquier industria, ofreciendo robots de propósito general y específico, para diferentes aplicaciones entre las que se encuentra, montaje, soldadura, manipulación, etc. El catálogo que ofrece Motoman es uno de los más extensos de la industria, ofreciendo 175 modelos de robot de propósito general y específico, además de soluciones integradas. La estrategia de la empresa es ofrecer robots de alta calidad, manteniendo un alto nivel de innovación, con el objetivo de maximizar la satisfacción del cliente. 5 Filial de la compañía japonesa Yaskawa Electric

100 Adept Technology Adept Technology 2012 Ventas 66.2 Millones USD Beneficio 12.2 Millones USD Empleados 183 Tipo Empresa Pública Sede USA Tabla 16: Adept Technology (Adept, 2012) Fundada en 1983, Adept Technology, Inc es la empresa dedicada a la producción de robots industriales más grande de América, en concreto, Adpet es un proveedor global de soluciones robóticas guiadas por visión artificial. Los objetivos de Adept son proporcionar al cliente con soluciones que le permitan ahorrar costes, al mismo tiempo que aumentan la calidad y productividad de en su líneas de ensamblaje, manipulación y envasado. La estrategia de la compañía está principalmente enfocada en mercados emergentes, aunque no deja de lado los mercados tradicionales como la automoción. Fundada en 1983, Adpet es la empresa dedicada a la producción de robots industriales más grande de América. Y ha instalado más de robots FANUC Corporation FANUC 2012 Ventas 4.8 Billones USD Beneficio 1.1 Billones USD Empleados 5781 Tipo Empresa Pública Sede Japón Tabla 17: Fanuc Corporation (Fanuc, 2012) FANUC Corporation, parte del grupo japonés Furukawa Group, es uno de los mayores fabricantes de robótica industrial del mundo, proporciona soluciones robóticas a sectores tan diversos como la industria textil, aeroespacial, agricultura, alimentaria

101 5.2 FACTORES DE ÉXITO En los próximos años, los factores de éxito para los productores van en línea con el aumento de la competitividad de las empresas, es decir, reducción de costes, aumento de la calidad y productividad. El principal factor de éxito es el software. Debido a que el hardware está mucho más avanzado, las limitaciones y barreras de la actualidad vienen de la mano del software. En concreto el software debe: 1. Ayudar a la interacción entre humano y máquinas. Mediante visión artificial, los robots deben comenzar a interaccionar con humanos en tiempo real. 2. Facilidad de uso y reprogramación. Actualmente el software pertenece al productor, y cualquier reprogramación o ajuste que quiera hacer el consumidor es incurrir en gatos y pérdida de tiempo. Como se verá en la siguiente parte del proyecto, ROS pretender solucionar este problema. En términos de hardware, los factores de éxito son la reducción del consumo eléctrico de los robots, y la utilización de materiales menos pesados pero igual de resistentes. 5.3 BASES DE LA COMPETENCIA FUERZAS DE PORTER El análisis de las cinco fuerzas de Porter consiste en analizar la competencia más allá de los competidores directos, en el análisis se tiene en cuenta los clientes, proveedores, las entrada de nuevos competidores y la existencia de productos sustitutivos. El fin del análisis es analizar la intensidad de las fuerzas sobre la industria para determinar el nivel de beneficio. Por ejemplo, en la industria textil, las intensidad de las fuerzas son muy altas implicando que prácticamente ninguna compañía obtiene atractivos

102 retornos de las inversiones. Sin embargo, en otras industrias como la de bebidas o software la intensidad de las fuerzas es baja y muchas empresas cuentan con muchos beneficios. Ilustración 30: Fuerzas de Porter Amenazas de los Nuevos Competidores Cuando la industria cuenta con amenazas de nuevos competidores, la industria tiende a invertir en capacidad con el objetivo de satisfacer la necesidad de aumentar la cuota de mercado, suponiendo un amiento de los costes, reducción de precios, y la necesidad de invertir mayores cantidades para mantenerse a un nivel competitivo. Especialmente cuando los competidores vienen de otras industrias. La intensidad de la fuerza depende de las barreras a la entrada, por ejemplo si las barreras a la entrada son bajas, el riesgo a que nuevos negocios entren a la industria es alto, provocando que los competidores actuales tengan que invertir constantemente para no ser sustituidos. Esta situación provoca que los beneficios no sean tan altos

103 Las barreras ventajas para los que se encuentran en la industria, y inconvenientes para los que entran. Las principales barreras son: 1. Economías de Escala: Ocurre cuando las empresas que producen grandes volúmenes cuentan con costes unitarios menores porque pueden dividir los costes fijos entre más unidades. 2. Beneficios de escala: Ocurre cuando los consumidores están dispuestos a pagar más por una compañía cuanto mayor es el número de compradores que también dan prioridad a esa compañía. 3. Costes de los cambios: Ocurre cuando los costes de los cambios son altos, por ejemplo, el coste de cambiar de proveedor ERP. 4. Capital: Ocurre cuando para entrar en la industria se necesitan grandes inversiones. 5. Canales de Distribución: Ocurre cuando el acceso a los canales de distribución es complicado. 6. Políticas Gubernamentales: En ocasiones el gobierno puede imponer políticas que pueden afectar a la entrada de nuevos competidores, por ejemplo, regular el número de hoteles en un parque nacional. 7. Otras: El acceso a materias primas, patentes, tecnologías. La industria robótica cuenta, por un lado grandes barreras a la entrada en cuanto a patentes, tecnología y capital, pero por otro lado, la posibilidad de nuevas tecnologías, los beneficios garantizados a largo plazo hacen que la industria cuente con la amenaza de nuevos competidores. Siendo una industria emergente, existen muchos cabos por atar que pequeñas empresas del todo el mundo intentan hacer. En los anexos se puede encontrar un apartado sobre nuevas empresas que se están buscando su hueco en la industria mediante la incorporación de nuevas tecnologías, o productos diferenciados. Se concluye que la amenaza de nuevos competidores en la industria es alta

104 Poder de Negociación de los Clientes Los clientes tienen gran poder de negociación cuando pueden forzar a bajar los precios, demandar mejor calidad o mejores servicios. Generalmente esta situación ocurre cuando los clientes tienen la capacidad de enfrentar a los competidores de la industrial, que sucede principalmente en industrias cuya demanda es flexible y los cimentes son sensibles a los cambios de precios. Los clientes suelen tener poder de negociación cuando: 1. Cuando no hay muchos compradores, o cada uno compra en grandes volúmenes. Las industrias con grandes costes fijos y pocos variables son un buen ejemplo. 2. Los productos están estandarizados o sin diferenciar, facilitando el cambio de proveedores. 3. En la industria robótica, la presión que ejerce el incremento de los salarios en la producción y gran demanda de volúmenes de diferentes tamaños hace que los robots industriales se estén convirtiendo en algo necesario. Por lo tanto, la demanda de robots es más o menos rígida. Se concluye que los clientes poseen un poder negociador que supone una amenaza baja para la industria robótica Poder de Negociación de los Proveedores El alto poder de los proveedores puede hacer que incrementen los precios, reduzcan la calidad, etc. Un proveedor tiene el poder de reducir los beneficios de una industria si: 4. Está más concentrado que la industria a la que vende, por ejemplo, monopolio. 5. El grupo de proveedores no depende de la industria para los beneficios. 6. Un proveedor ofrece un producto diferenciado. 7. No hay producto sustitutivo

105 La industria de la robótica cuenta con proveedores de Hardware, Software y materiales. Hace unos años, el poder de los proveedores era mayor, al no depender sus ingresos de la industria, pero con el crecimiento de la industria, los proveedores empiezan a depender más de los beneficios de la robótica industrial. Se concluye que el poder de Negociación de los proveedores es medio Amenazas de Productos y Servicios Sustitutivos Un producto sustitutivo ejerce una función similar o aproximada que otro producto. Por ejemplo, Skype es un producto sustitutivo de los viajes por reuniones. Cuando una industria sufre de productos sustitutivos, los beneficios suelen ser bajos: la industria debe diferenciar el producto. Es importante que la industria este atenta a los cambios en otras industrias. En la industria robótica el producto sustitutivo más claro es el humano, o todo aquel sistema que permita mejorar la productividad de una fábrica reduciendo sus costes. bajo. Se concluye que el riesgo de productos sustitutivos en la industria robótica es Rivalidad entre competidores La rivalidad entre competidores ocurre cuando se entra en guerra de precios, innovación tecnológica. La intensidad de la fuerza que mide la rivalidad entre competidores en una industria se mide en base a dos variables; intensidad en la que compiten y bases en las que compiten. En el primer caso, la intensidad de la rivalidad está marcada por: 1. Los competidores son del mismo tamaño y tienen el mismo poder. 2. Existen grandes barreras de salida. 3. Todos los participantes aspiran a liderar la industria. 4. Oligopolios. Por otro lado, las bases en las que pueden competir son: 1. Diferenciación de producto

106 2. Reducción de costes 3. Incremento de capacidad. Cabe destacar que la rivalidad puede ser negativa o positiva. La rivalidad puede hacer que la industria crezca, y crezcan así los beneficios. La robótica Industrial ha sido una durante muchos años una industria con beneficio negativo, sin embargo, ahora es positivo. Según las fuerzas de Porter, la rivalidad en la industria es baja, haciendo que los beneficios sean altos. Pero cabe destacar, que las fuerzas de Porter es una herramienta para analizar una industria en un instante de tiempo, por lo que la alteración de las fuerzas provocaría que los beneficios en la industria cambien. demanda. Se concluye que la rivalidad en la industria es baja debido al crecimiento de la Resultado La robótica industrial es una industria que en este instante de tiempo genera beneficios para los competidores debido a que el crecimiento de la demanda permita a los fabricantes vender su inventario y producir a máxima capacidad. En cuanto el crecimiento de la demanda se reduzca, las fuerzas cambiarán y se reducirán los beneficios

107 5.4 ESTRUCTURA DE COSTES Costes Medio de todas las industrias 63,5 13,6 8,7 3 7 Costes de Robótica Industrial Ilustración 31: Estructura de Costes La estructuración de los costes de la industria es complicada debido a las grandes diferencias entre occidente y asia. Las empresas asiáticas tendrán más costes salarios debido a la integración vertical en la producción, sin embargo, las empresas de occidente tendrán costes de contratación más alto, al hacer outsorcing de la producción y dedicarse principalmente al diseño. El primer gráfico indica el porcentaje de costes medios de una industria, mientras que el segundo gráfico indica el porcentaje de costes de la robótica industrial. Los datos han sido obtenidos de una fuente anónima de internet, y no se ha podido comprobar su veracidad. Sin embargo, de acuerdo con el análisis de industria realizado, parecen razonables

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109 6 CONCLUSIONES En el último año, la industria ha alcanzado máximos históricos tanto en unidades vendidas, alcanzándose unidades vendidas, como en valor de la industria, estimándose en 25.5 billones de dólares americanos. Según los cálculos basados en ciertas suposiciones, la industria emplearía cerca de los empleados y cuenta con más de 250 empresas. Las industrias automovilística y electrónica, con un 60% de los robots activos, son las mayores consumidoras de robótica industrial, donde los mercados de China, Estados Unidos y Alemania lideran el consumo en los últimos años. Sin embargo, los mercados más grandes son Corea y Japón que crecen a un ritmo más lento, pero cercano. A pesar de que la industria contiene más de 244 empresas, el 90% está repartido entre las empresas públicas como ABB Robotics y KUKA en Europa, Yaskawa Motoman y Fanuc en Asia, y Adept Technology. Donde la principal diferencia estratégica entre las empresas occidentales y asiáticas es la integración vertical. Las empresas asiáticas tienden a tener el control de toda la cadena de producción de los robots, desde su producción hasta su venta al cliente, mientras que las occidentales tienden a subcontratar la fabricación del robot. El análisis de las cinco fuerzas de Porter ha revelado, que dado el estado de crecimiento de la industria es sujeto de nuevos competidores, que dada la alta necesidad de automatizar a través de la robótica, los clientes poseen poco poder negociador, mientras que el poder negociador de los proveedores es medio, dado que todavía no dependen exclusivamente de la industria robótica. Finalmente el análisis ha revelado que la rivalidad en la industria es baja, provocando que un gran número de empresas puedan generar beneficios. Del análisis y estructuración de la industria, se ha determinado que los principales factores externos son la economía del mercado e industria, los salarios de producción del mercado, la mentalidad de la industria y mercado, y el tipo de estrategia de producción. Por otro lado los factores internos por los que las empresas e industrias consumen soluciones

110 robóticas, es decir, los determinantes de la demanda son reducción de costes, amento de la productividad (en cuanto aumento de la capacidad y variación) y calidad. Se ha comprobado como la industria está claramente más avanzada en hardware que en software. En los últimos años se ha introducido visión artificial y sistemas de control de calidad en los robots. Por eso se espera que los factores de éxito de los productores provengan del software, donde la interacción entre máquina y humanos y la facilidad de uso y reprogramación de los robots serán las claves del éxito. Dada gran necesidad de ahorro de costes, se ha determinado que el éxito de los de los productores también resida en la utilización de materiales más ligeros, y la creación de robots más energéticamente eficientes. En los próximos años, se espera que la necesidad de automatización en los países donde la mano de obra es alta, o creciendo a nivel elevado, siga cogiendo inercia. Se espera que la industria alcance los 36 billones de dólares americanos a finales de A largo plazo, se espera que el impulso para el crecimiento de la industria provenga de los países en vías de desarrollo donde la demanda de coches y productos electrónicos es alta, estos países son principalmente China, Brasil y Europa del Este

111 PARTE III - ROS

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113 7 INTRODUCCIÓN Tras estudiar la industria robótica, hemos comprobado que los esfuerzos en investigación están más enfocados hacia el hardware que el software, provocando un desequilibrio entre las capacidades software y hardware. Actualmente el hardware robótico es más poderoso que el software. Cada fabricante desarrolla su propio software robótico controlador particular para cada robot, es decir, actualmente la industria se ha destacado por la programación embebida. Por un lado supone una ventaja; los robots son más robustos, mientras que por otro lado supone una gran desventaja, las empresas consumidoras no pueden modificar fácilmente el software para mejorar o adaptar mejor los módulos incluidos, cada productor desarrolla en paralelo los mismos módulos, el avance tecnológico es relativamente lento. Estando la industria en estado de crecimiento y expansión, una colaboración entre las empresas que componen la industria para resolver las barreras que todavía tienen los robots a la hora de trabajar en ciertas situaciones, supondría un crecimiento de industria más acelerado que beneficiaría a todos los participantes. Robot Operating System (Bekey et al.) representa una solución colaborativa que puede permitir el crecimiento acelerado de la industria. Laboratorios de investigación y universidades de todo el mundo están adoptando ROS a un ritmo acelerado, y debido a que estos laboratorios están llenos de las personas más inteligentes y sabias en cuanto a robótica se refiere, la comunidad ROS está constantemente mejorando las capacidades de los robots. Por ejemplo, Southwest Research Institute una organización privada de I + D con sede en San Antonio, Texas, anunció recientemente que han llegado a un acuerdo con Motoman, para desarrollar una interfaz de ROS para el SIA20 Motoman. Según (Bouchard, 2011) este es el comienzo de algo agro grande, si más compañías robóticas adoptan ROS el crecimiento de la industria se acelerará

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115 8 MERCADO SOFTWARE ROBÓTICO 8.1 ENERGID TECHNOLOGIES Energid Technologies es una empresa de ingeniería que proporciona soluciones robóticas en forma de software, proporcionando visión artificial y software de control remoto. Las soluciones proporcionadas por Energid se basan en la creación de un espacio de trabajo 3D a través de visión artificial que permiten simular y controlar las propiedades dinámicas y cinemáticas de los robots. La sede centrar se encuentra en Massachusetts, Estados Unidos, pero cuenta con presencia por todo el país. Las principales industrias con las que trabaja Energid son la aeroespacial, agricultura, transporte, defensa e industria médicas, dejando un poco de lado la robótica industrial enfocada en la producción,. 8.2 MICROSOFT ROBOTICS La empresa Microsoft posee un software dedicado al desarrollo de aplicaciones robóticas; Microsoft Developer Studio. El software se basa en la simulación de las propiedades robóticas en entornos creados por el usuario. El objetivo del software es principalmente académico, y enfocado en la robótica de servicios más que en la robótica industrial

116 8.3 WILLLOW GARAGE Willow Garage empezó desarrollado hardware y software de código abierto para aplicaciones de robótica personal. Nació como producto derivado de la investigación robótica PR2. El principal producto de la compañía es ROS Robot Operating System, que como estudiaremos más adelante, proporciona las bibliotecas y herramientas para ayudar a los desarrolladores de software crear aplicaciones robóticas Willow Garage se ha dado cuenta de la oportunidad que supone volverse el Microsoft de la robótica y ha cambiado estrategia. En los próximos años comenzará a realizar implantaciones de ROS Industrial en brazos robóticos comerciales, como los de ABB o Motoman

117 9 ESTUDIO DE ROS 9.1 QUÉ ES ROS? ROS es una larga y creciente colección de librerías software y herramientas de código abierto diseñadas para ayudar a gente a crear aplicaciones robóticas que se ha desarrollado mediante la colaboración entre los centros de investigación y la industria. Ros se distribuye bajo la licencia Berkeley Standard Distribution haciendo el código libre para comercialización y no comercialización. ROS nació en Stanford en 2005, como resultado de una combinación de proyecto: El primer proyecto, llamado STAIR, fue un proyecto multidisciplinar que pretendía integrar las diferentes tecnologías en estado del arte robóticas en un solo robot. Durante el transcurso del proyecto y debido a la gran cantidad de participantes, decidieron crear un programa supervisor para controlar los distintos sub-programas y su interacción. El gráfico ilustrado a continuación representa la interacción de los programas ( los nodos son los programas y los arcos el intercambio de datos). Ilustración 32: Representación gráfica de STAIR

118 La idea de incorporar las diferentes tecnologías en estado de arte provocó que se diseñara el sistema de forma modular, tal forma que los programas de dicados a una función se ejecutasen de forma semi-independiente, beneficiándose así de la ejecución en paralelo. Por otro lado, otro proyecto llevado a cabo en Stanford bajo el nombre PR1, se desarrolló con la idea de crear un robot contralado miles de pequeños (tan pequeños que una nueva funcionalidad requiera añadir un programa nuevo, en lugar de modificar uno antiguo) programas controlados por un servidor. El tercer proyecto, PlayerStage consistía en una plataforma de software libre que sostenía que es más natural conectar hilos de datos en lugar de procesos. La combinación de los resultados aprendidos en os tres proyectos marcó el nacimiento de lo que hoy se conoce como Robot Operating System, cuyo funcionamiento se explica en el siguiente apartado. Se puede deducir de la explicación de ROS que es un conjunto de librerías y herramientas de libre distribución para el desarrollo de aplicaciones robóticas, apoyado por una comunidad. Esto quiere decir que ROS pretende crear una base de datos de aplicaciones robóticas accesible a todos los desarrolladores. Desde el punto de vista de la industria robótica, sí los fabricantes de robots incluyen ROS como su sistema operativo base, las empresas consumidoras podrían desarrollar sobre el sistema operativo base para que las aplicaciones se adecuaran mejor a las tareas particulares de cada robot. No tendrían que desarrollar las aplicaciones desde cero. 9.2 CÓMO FUNCIONA? Actualmente ROS está compuesto por: Mensajería el núcleo de ROS está basado en la mensajería entre pequeños programas que se comunican mediante comunicación TCP/UDP

119 Convenios de Integración - Herramientas ROS contiene herramientas para la inspección de la gráfica y el seguimiento de los programas y comunicaciones. Algoritmos ROS contiene una base de datos de algoritmos que ha probado y testeado y garantiza su funcionamiento, aunque no se responsabiliza. Comunidad detrás de ROS existe una gran comunidad que está constantemente aportado contenido, y ayudando al progreso de la industrial. Por el contrario, que los que ROS no hace: Forzar estructuración Desde ROS no quieren forzar a programar bajo una estructura, es asunto del programador seguir una estructura o no. Seguridad Al ser Ros de libre distribución, cualquiera que quiera puede desarrollar aplicaciones en ROS, y por lo tanto los desarrolladores de ROS no pueden garantizar la seguridad de todas las aplicaciones. Operar en tiempo real Ros no opera en tiempo real. Desde un punto de vista más tecnológico, la arquitectura está basada en un sistema de distribución P2P, es decir, un modelo comunicaciones en el que cada parte tiene las mismas capacidades y cualquiera de las partes puede iniciar una sesión de comunicación. Cada parte es llamada nodo y es un programa que se comunica con otros nodos mediante comunicación TCP/UDP y está gestionado por un programa padre llamado Master. MASTER Camera Driver Face Recognition Dialog Manager Speech Synthesis Audio Driver Ilustración 33: Ejemplo programa ROS El gráfico representa un ejemplo del funcionamiento ROS, donde se puede apreciar que cada módulo es independiente del anterior; por ejemplo el módulo Face Recognition se encarga de reconocer caras, el dato de entrada es una imagen y el dato de salida es la posición