L'automació

Què és l’automació

Des de la prehistòria l’ésser humà no ha parat de construir màquines, més o menys complexes, capaces de substituir-lo en algunes operacions manuals o de multiplicar la seva força muscular. En aquest sentit, si consideréssim l’automació com l’ús de màquines per a cobrir una part de l’activitat humana, podríem afirmar que ha existit des de sempre. Però una definició d’aquest tipus resulta certament massa genèrica. No és casual que el terme automació es comencés a emprar cada vegada amb més insistència a la dècada dels quaranta, i més concretament, per primer cop, el 1947 als Estats Units, quan la substitució dels homes per màquines es va consolidar fins al punt de considerar-se una revolució en els diferents àmbits de l’organització del treball i dels processos productius.

Els darrers anys, el progrés de la tècnica i, en concret, la implantació de l’electrònica i de la informàtica han aportat com a fet destacat una nova concepció de l’automació, no solament quantitativa sinó també, sobretot, qualitativa. Avui, en multitud de camps, les màquines tenen la capacitat de substituir l’ésser humà en un munt de feines, especialment les manuals, com en certs aspectes de l’elaboració de projectes, de producció seriada i de control de qualitat, en què la presència humana fins fa poc es considerava imprescindible.

Un exemple corrent

És molt probable que s’hagi tingut l’ocasió d’observar alguna vegada com es renta automàticament un cotxe en un túnel de rentat per a automòbils. És un bon exemple que il·lustra el funcionament d’un sistema capaç d’efectuar tot un procés complex prescindint de la intervenció humana. Efectivament, la màquina de rentar cotxes pot escampar el detergent polvoritzat per tota la carrosseria, netejar els vidres i les rodes per mitjà d’uns grans raspalls giratoris i esbandir tot l’automòbil amb l’activació d’un sistema que ruixi el cotxe per totes bandes amb aigua abundant. Finalment, un raig d’aire escampa les gotes d’aigua i n’evapora una part, de manera que la carrosseria queda força eixuta. Fins i tot el cobrament del servei, adaptat als desigs de cada client, es podria efectuar automàticament amb una màquina que acceptés targetes de crèdit o que pogués tornar el canvi.

Abans que s’hi implantés l’automació, totes aquestes operacions de neteja es realitzaven a mà, la qual cosa solia comportar l’acció simultània de diverses persones, que trigaven més temps i que havien de suportar, sobretot a l’hivern i en dies de mal temps, unes condicions laborals força dures. De vegades, el resultat final era impecable; però sovint, la carrosseria del cotxe quedava pitjor que rentada mitjançant una màquina automàtica. En termes generals, no es pot afirmar que l’automació hagi aportat sempre una millora de la qualitat del producte o del servei. Més aviat en comporta l’estandardització, amb la qual s’aconsegueix un nivell de qualitat constant. No obstant això, en casos molt particulars, per exemple en la creació de productes de valor o de confecció especial, encara pot ser preferible una forma de producció manual, reservada avui als artesans experimentats. Tornant a l’exemple del rentat de l’automòbil, també pot ser preferible netejar manualment els cotxes de luxe que tenen una carrosseria molt delicada o els cotxes amb una brutícia tan adherida que el sistema de rentat automàtic no pot fer desaparèixer. En aquests casos, el sistema automatitzat no és prou “flexible” (concepte aquest prou important que recuperarem més endavant) per a adaptar-se a aquestes condicions. Es tracta, però, d’unes limitacions relatives. La recerca tècnica i científica s’orienta precisament cap al perfeccionament dels sistemes que permeten una adaptació a totes les circumstàncies, tal com faria la ment humana. En realitat, avui, pràcticament ja no es renten a mà els cotxes i tots els túnels de rentat són completament automàtics. Aquest procés ha provocat un increment inicial dels costos per als propietaris d’aquestes instal·lacions, encara que l’elevada inversió inicial es pot amortitzar en poc temps, gràcies al fet que s’han de pagar menys setmanades perquè es necessiten molts menys treballadors que abans.

De fet, el problema principal que comporta l’adopció de processos d’automació, sobretot en l’àmbit industrial, és segurament el destí del personal que anteriorment estava assignat al treball que ara assumeix la màquina. Es tracta d’un problema social important, que s’ha de tractar amb molt de compte. En el cas del túnel de rentat, per exemple, les persones que anteriorment s’ocupaven de la neteja dels cotxes han vist com les màquines els substituïen i n’augmentaven el rendiment. L’alternativa que es planteja en alguns casos és, doncs, acomiadar els treballadors o reciclar-los i ensenyar-los a utilitzar i controlar aquestes màquines. En qualsevol cas, el nombre de treballadors contractats al túnel de rentat serà inferior (altrament, l’automació no seria rendible), encara que aquesta instal·lació pot requerir el manteniment i les reparacions d’altres treballadors qualificats en els camps de la mecànica i l’electrònica. Tot i això, com que la reconversió professional no és una tasca gens senzilla, els efectes socials de l’automació sobre l’ocupació en el sector industrial, on l’automació ha tingut una implantació més forta, representen un dels problemes més greus generats per aquest procés que involucra tant les administracions com els sindicats i els col·lectius professionals.

L’escenari de l’automació

En una societat industrial cada cop més complexa, on es mantenen vigents diversos sistemes de producció molt sofisticats, és necessari crear uns mecanismes que permetin l’organització, la gestió i la producció industrials i que tinguin la capacitat d’autoregulació davant les múltiples variacions que puguin esdevenir-se. Fixem-nos en l’exemple que ens aporta la indústria automobilística. Si volem disposar d’un estoc determinat de cotxes acabats, ens caldrà disposar d’una certa quantitat d’elements (les planxes, els plàstics o les pintures) i de complements provinents d’empreses contractades (els seients, els fars o els para-xocs, entre molts d’altres). A més, la gestió de tots aquests elements s’ha de dur a terme adequadament per tal d’evitar errors de subministrament que facin aturar la producció o que provoquin problemes d’emmagatzematge. L’automació de la gestió del magatzem per mitjà d’un sistema informàtic, que controla la quantitat de material disponible i l’eventual tramesa d’encàrrecs a les fàbriques subministradores corresponents, permet gestionar amb més celeritat i amb uns marges d’error mínims un sistema industrial que es regeix per criteris de rapidesa i precisió.

Per fer-nos una idea de la manera com l’automació configura el sistema de producció i de distribució de les mercaderies, podem recórrer a l’exemple típic del supermercat. Temps enrere, en la venda a la menuda, el comerciant encarregava una certa quantitat de gènere en funció de les vendes, sabent que segons quins dies i segons quins mesos tindria més o menys demanda d’un determinat article. En un supermercat, si s’hagués d’efectuar de la mateixa manera el control de l’entrada i de la sortida del gènere, l’operació resultaria enormement enrevessada i requeriria la intervenció de diverses persones que seguissin els moviments del magatzem i de les comandes. L’automació del sistema de vendes ha permès de simplificar i d’alleugerir considerablement aquests problemes. Vegem de quina manera. En el mateix moment en què el client arriba a la caixa, el lector de codi de barres llegeix la identificació individual que cada producte duu impresa a l’envàs, gràcies a la qual la caixa enregistra el preu, el tipus de producte i totes les característiques necessàries per a identificar-lo. A més d’agilitar les operacions de venda, amb l’estalvi de temps consegüent a l’hora de fer cua per pagar, el codi del producte s’enregistra simultàniament en l’arxiu dels articles de sortida, fet que permet l’enviament periòdic per part de l’ordinador central d’una comanda als proveïdors perquè facin la tramesa de reemplaçament corresponent. D’aquesta manera, ja no es necessiten grans magatzems per a guardar-hi les mercaderies. N’hi ha prou que el supermercat mantingui la quantitat necessària per a satisfer les demandes fins a la tramesa següent. Es tracta d’un sistema que, d’una banda, ofereix avantatges considerables, ja que no solament permet estalviar espai sinó que també permet no haver d’emmagatzemar gènere que requereix cambres frigorífiques; d’altra banda, però, presenta també certs riscos, ja que un petit contratemps en el procés pot tenir conseqüències greus, com l’exhauriment “inadvertit” o abans d’hora de l’estoc.

Fins ara hem abordat l’automació entesa com a revolució en el sistema d’organització del treball. Ara bé, existeix una accepció específica d’aquest terme que fa referència estrictament a la substitució de l’activitat física i de l’activitat intel·lectual humanes. En el cas de l’automació com a substitució de l’activitat física humana es fa servir una màquina determinada, com passava en l’exemple del túnel de rentat. Per a comprendre millor la utilitat i l’ús d’aquestes màquines en l’àmbit industrial, simplement cal tenir present que poden efectuar operacions especialment desagradables per als treballadors, tant perquè poden ser perilloses o perjudicials per a la salut (envernissament, foneria o soldadura) com molt feixugues (càrrega i descàrrega de mercaderies) o ensopidament repetitives. En el segon cas, en què l’automació substitueix o ajuda l’ésser humà en les activitats més relacionades amb el raonament, el càlcul o el disseny, aquesta aplicació sol basar-se en l’ús de l’ordinador, una màquina complexa capaç de processar enormes quantitats de dades en molt poc temps sempre que disposi de les instruccions adequades.

En l’automació del treball físic, és necessari un tractament informàtic dels procediments amb relació a la maquinària mecànica; l’exemple més conegut és el del robot, de què ens ocuparem més endavant. Pel que fa a l’automació de l’activitat intel·lectual, el protagonista n’és l’ordinador, connectat a una sèrie de dispositius més o menys complexos, anomenats unitats perifèriques. Per exemple, en el cas del dibuix tècnic o del disseny d’instal·lacions, d’habitatges o d’automòbils, un cop s’ha elaborat informàticament el projecte inicial, s’imprimeix per mitjà de traçadors, o plòters, especials (vegeu “Les eines informàtiques”). D’altra banda, l’ordinador, amb l’ús del programa més adequat, permet veure en el monitor un model a escala del projecte. Això pot ser molt útil, per exemple, per a dissenyar carrosseries d’automòbils, en la mesura que el model informàtic es pot sotmetre a duríssimes proves de resistència i a aprofundides valoracions estètiques. En aquest cas, doncs, conflueixen el procés intel·lectual d’elaboració del projecte i el procés pròpiament físic (encara que intangible) de la construcció.

La substitució de les capacitats humanes

Si amb el terme automació volem expressar que una màquina té assignada la feina que anteriorment realitzava una persona, convé, abans de tot, identificar les capacitats humanes que possibiliten la realització del treball en qüestió. La primera —i la més difícil de reproduir— és sens dubte la capacitat sensorial, que permet obtenir informació contínua i a l’instant sobre l’evolució de qualsevol activitat.

Abans, quan l’ésser humà fabricava un producte directament, encara que també se servís de màquines, posava en joc la seva habilitat per a donar a l’objecte les dimensions desitjades i enganxar-ne, tallar-ne o soldar-ne les diferents parts en els moments oportuns del procés de producció. La màquina que substitueix l’ésser humà en aquestes operacions ha de ser guiada de tal manera que efectuï totes les tasques sense incórrer en cap error o amb una probabilitat molt baixa de cometre’n algun. Sigui quin sigui el producte que es fabriqui, des dels prestatges d’un armari fins a les portes d’un cotxe, la màquina automàtica ha d’“aprendre” a controlar moltes funcions i magnituds, com la dimensió, la forma o el punt exacte en què s’ha de soldar o encolar una peça. I això ens porta directament a la capacitat de processar, una facultat estretament vinculada amb l’aptitud sensorial.

La capacitat de processament es basa en la facultat de recollir la informació obtinguda a partir dels sentits, interpretar-la correctament i, tot seguit, enviar les ordres apropiades per a prosseguir l’activitat en qüestió. I aquí rau la novetat més important que ha comportat el desenvolupament de l’automació: la possibilitat de crear un control automàtic. La implantació dels sistemes de control automàtic ha estat possible gràcies a l’aplicació d’innovacions electròniques, que en certa manera han substituït tota una sèrie d’ordres donades per l’ésser humà a la màquina. Aquesta aplicació innovadora s’ha aconseguit en un marc de descobertes tecnològiques que han tingut lloc en molt poc temps. Les fases principals d’aquest procés (vegeu “La revolució electrònica”, i “Les eines informàtiques”) han estat sobretot el descobriment del transistor i la seva fabricació en grans quantitats, i també dels materials semiconductors, els circuits integrats i el desenvolupament dels microprocessadors. De fet, en general, tot ha estat possible gràcies al gran auge de la microelectrònica. Per tant, l’electrònica, amb un desenvolupament tan important i tan accelerat, s’ha integrat en la maquinària automàtica, de la qual ha esdevingut el centre estratègic i de control.

En realitat, les capacitats humanes que hem examinat no són suficients per a fer funcionar el sistema, ja que la capacitat sensorial i la muscular o motora humanes corresponen, en el sistema automatitzat, a la capacitat de posar-se en moviment mitjançant dispositius d’accionament (motors, bombes, electrovàlvules o robots sofisticats). Cal encara una facultat més, a la qual la recerca dedica avui grans esforços. S’ha de preveure, doncs, una capacitat “racional” incorporada al sistema automatitzat, que li permeti fixar-se objectius i assolir-los tenint en compte les possibles variacions de les condicions de treball. De fet, és una capacitat que correspon també a estructures informàtiques, perquè està molt lligada a la facultat que té l’ordinador de processar volums enormes de dades. Aquesta capacitat racional és necessària perquè el sistema pugui autoregular-se. L’autoregulació és una qualitat fonamental per a garantir l’adaptabilitat de la màquina als canvis de cada situació en concret.

Un exemple senzill pot aclarir la importància d’aquesta capacitat racional. Si a una màquina enginyada per nosaltres hem d’ensenyar-li el trajecte que ha de recórrer per anar, per exemple, de casa al forn per comprar una barra de pa, haurem d’escriure un programa que especifiqui el nombre de passes que ha de fer i la direcció que ha d’agafar en sortir de casa, com obrir la porta, com pujar a l’ascensor i com obrir el portal. Però qualsevol imprevist, qualsevol entrebanc, a la vorera per exemple, faria caure la nostra màquina dels encàrrecs i aturaria aquest robot poc flexible i sense cap mena d’“iniciativa”. Ara bé, si el proveïm d’òrgans sensorials i, mitjançant la capacitat racional, fem que compari el trajecte realitzat amb el que hem previst i, a més, el dotem de programes que li permetin superar els possibles obstacles, obtindrem finalment l’adaptabilitat necessària a les situacions crítiques, que molt possiblement ajudaran a reeixir el nostre robot de fer encàrrecs.

El autòmats del passat

La prehistòria dels autòmats té les seves arrels en la civilització egípcia, on, a partir de la XII dinastia (inici del II mil·lenni aC) van començar a aparèixer estàtues sagrades dotades d’articulacions cada cop més complexes, capaces d’efectuar moviments concrets. A banda del gairebé llegendari colom de fusta atribuït a Arquites de Tàrent, que si fem cas del que deien era un dispositiu capaç de volar, l’aparició dels primers veritables autòmats mecànics es remunta al període hel·lenístic, en particular a les obres de Filó de Bizanci i Heró d’Alexandria. En el tractat d’Heró, Automatopoiē tikē, escrit al segle I, es descriu la construcció de dos teatres en miniatura proveïts d’algunes figures mecàniques que poden fer breus representacions.

A l’altra banda del món, una petita orquestra mecànica fabricada a la Xina per al primer emperador de la dinastia Han data del final del segle III aC. A les corts imperials xineses, era possible admirar ocells voladors, barques amb personatges i animals mòbils (segle VIII), i un gat de fusta que atrapava ratolins (segle IX), entre d’altres. Les cròniques europees del segle IX relaten, amb sorpresa i admiració, la presència de rugents lleons mecànics i d’ocells artificials de gran versemblança a la sala d’audiències de l’emperador bizantí Teòfil.

A través de la cultura bizantina, la tècnica dels autòmats es va difondre pel món islàmic, on arrelà. En un tractat escrit entre el 1205 i el 1206 per Al- Ğazarī, la part dedicada a la construcció d’autòmats musicals representa un punt culminant de la tecnologia medieval en aquest camp.

A Europa, aquest sector va conèixer un gran desenvolupament amb l’aparició dels rellotges mecànics. Els grans rellotges monumentals a les torres dels campanars de les ciutats europees més importants es van ornamentar amb seguicis i processons, figures al·legòriques del temps i de la mort o animals fantàstics, dotats de moviments mecànics força precisos.

La tradició atribueix a Leonardo da Vinci la fabricació d’un gran lleó mecànic en honor a l’entrada de Lluís XII a Milà, mentre que el rellotger de Cremona Gianello Torriano (o della Torre) va fabricar cap al 1540 per a l’emperador Carles V una llaütista, que es conserva en un museu vienès, i una sèrie de soldadets mecànics que desfilaven i simulaven duels. A més dels famosos Tableaux mécaniques o quadres animats per figures mecàniques, molins de vent, rodes hidràuliques i barques mogudes per mecanismes de rellotgeria sobre un fons de paisatges campestres pintats, els grans constructors d’androides com Jacques de Vaucanson, Pierre Jacquet-Droz i el seu fill Henri-Louis o la família Maillardet, que va mantenir la tradició fins al segle XIX, van meravellar i fascinar tot Europa amb les seves criatures mecàniques. El flautista, el gaiter i l’ànec de Vaucanson, l’escrivà (1770) i la música (1773) dels Jacquet-Droz o el dibuixant d’Henri Maillardet van viatjar per la majoria de les capitals europees en mostres itinerants que atreien una gran expectació.

La tradició dels grans Mestres del segle XVIII es va mantenir al llarg del segle XIX amb la creació d’autòmats que reproduïen altres funcions humanes. El vienès Joseph Faber va presentar, als volts del 1840, un androide capaç de recitar les lletres de l’alfabet i algunes frases elementals, de riure i d’emetre sons melodiosos. El 1893, George Moore va acabar el seu Home de vapor, un autòmat capaç de caminar amb una cadència i una velocitat humanes. Gairebé simultàniament, Peter Carl Fabergé introduïa els autòmats en el món de l’alta orfebreria amb obres de gran qualitat no solament mecànica sinó també artística.

Amb la creació, el 1912, per part de Leonardo Torres Quevedo, del primer autòmat capaç de dur a terme una partida d’escacs, la tecnologia dels autòmats entra en la fase dels robots i de les màquines cibernètiques que tendeixen a reproduir, ja no semblances i moviments d’éssers vius, sinó també funcions de control i de processament, equiparables, en certa mesura, amb les facultats intel·lectuals humanes.

Automació i economia

Es pot dir que actualment no existeix cap sector productiu als països d’economia desenvolupada que no participi en el procés d’automació, encara que el grau d’implantació sigui diferent segons l’especificitat de les diverses activitats i el nivell tecnològic general de cada país considerat. Des de les aplicacions en l’agricultura fins a l’automació d’oficines, a tot arreu la modernització ha introduït tecnologies avançades, basades majoritàriament en potents eines informàtiques. Però és en l’àmbit industrial on l’automació ha comportat un canvi més radical. Per aquest motiu, tot seguit examinarem, després de veure breument les transformacions produïdes en el sector primari, els tipus de maquinària i els sistemes d’organització de la producció industrial, i clourem aquesta qüestió amb una breu anàlisi de l’automació en el sector dels serveis (vegeu “Les eines informàtiques”).

Agricultura i automació

L’automació s’ha introduït també amb força i decisió en el sector aparentment més vinculat als mètodes de treball tradicionals, és a dir, l’agricultura. Paral·lelament a la incorporació de l’electrònica, s’ha produït un procés d’informatització en la fase de recollida i de tractament de les dades i també d’automació de diverses operacions més o menys complexes. Un exemple típic és el del conreu en hivernacles, on la humitat relativa de l’aire i la temperatura ambiental poden ser regulades per uns dispositius especials. En aquest sentit, s’estan aplicant un nombre considerable d’innovacions, que es poden traslladar també en ocasions als conreus a l’aire lliure; per exemple, existeixen màquines recol·lectores que destrien automàticament el gra de la palla. En aquest sector, el principal obstacle a l’automació rau en la variabilitat i la complexitat de les condicions que caracteritzen el medi natural. De fet, l’automació requereix un medi artificial, construït totalment per mans humanes i, per tant, adaptable a les diverses exigències. Un medi d’aquest tipus és, per exemple, l’estable, on els moviments i el comportament dels animals també estan condicionats, en certa mesura, pel granger i on l’automació ja s’ha implantat del tot en tècniques de cria i explotació del bestiar. La distribució del farratge, per exemple, pot estar avui automatitzada. Consisteix en l’aplicació d’un collar electrònic al coll de l’animal, que permet que l’ordinador central controli la quantitat de farratge que s’ha d’abocar a la menjadora d’acord amb el que s’ha programat per a l’animal en qüestió. De la mateixa manera, el munyiment de les vaques també és del tot mecanitzat a les granges modernes que disposen de munyidores mecàniques. En el sector agrícola, l’automació ja s’ha començat a aplicar, i l’actual desenvolupament d’aquest procés està creant unes expectatives de gran rellevància. Així, es porten a terme investigacions, que en molts casos ja es troben en una fase molt avançada, sobre robots capaços d’efectuar operacions, com en el cas del trasplantament de plançons o la collita de fruita de l’arbre per mitjà de la incorporació de sensors de visió, amb capacitat per a identificar el grau de maduració del fruit.

L’automació industrial

En el període comprès entre el final de la dècada dels anys cinquanta i l’inici de la dècada dels setanta, molts països europeus van viure una relativa etapa de benestar; són els anys de l’anomenat boom econòmic. L’increment del poder adquisitiu va comportar immediatament un fort augment del consum. Les indústries europees van incorporar una maquinària capaç de produir grans quantitats de productes manufacturats. I, així, el sector de l’automòbil, el de la maquinària agrícola o el del mobiliari van augmentar de manera notòria el nombre d’unitats fabricades.

En el període següent, es van modificar les condicions del mercat, a causa de la creació de noves necessitats per part dels consumidors dels diversos productes. I una de les conseqüències dels canvis que ha experimentat el mercat aquests darrers anys és que, ara, en el moment d’adquirir un producte, es tenen molt en compte certs aspectes relatius a la seva fabricació que abans es consideraven secundaris. A títol d’exemple, avui, en segons quins sectors, es tendeix no solament a adquirir un cotxe per a satisfer la pròpia activitat, sinó també un segon o un tercer cotxe per a les necessitats de la resta de la família. Segons l’ús que se’n pensi fer, es prefereix un model de dimensions reduïdes, més pràctic per a desplaçar-se per la ciutat, o un cotxe de gran cilindrada, més còmode i que s’adapta més bé als grans viatges, o encara un tot terreny per a fer excursions per la muntanya. Les diverses prestacions, els accessoris i el color són també criteris importants que intervenen a l’hora d’adquirir el producte final.

Així doncs, per diversos motius, s’ha produït una transformació en els processos de producció industrial i en les característiques de la maquinària automàtica que controla i dirigeix la producció. Gràcies a una nova realitat tecnològica derivada de la incorporació i de la fusió de diverses tecnologies (la mecànica, l’electrònica i, finalment, la informàtica) ha estat possible la creació de sistemes de producció i de maquinària capaços de proveir un gran nombre de productes en un temps molt reduït i amb un cost molt baix. Seguidament s’han creat sistemes de màquines programables, que són uns dispositius dotats d’una gran flexibilitat, és a dir, capaços de modificar fàcilment el tipus de producte industrial que en principi estan destinats a fabricar. Això és possible adequant a les noves necessitats el tipus de comandament i les operacions que s’han d’efectuar, però sense modificar-ne essencialment el mecanisme. És a dir, fent servir la mateixa maquinària es poden crear models de dimensions i formes diferents dels precedents.

Les màquines eina de control digital

En la producció industrial, les màquines eina tenen una funció primordial, ja que efectuen operacions mecàniques, com és ara el poliment de les rugositats de la superfície d’una peça de metall. Per fer-nos una idea d’aquest instrumental, podem remetre’ns a les eines domèstiques com la barrina o la llima, que podríem anomenar màquines de tipus manual. A l’interior d’una fàbrica, trobem nombroses màquines eina automàtiques, que reben noms diferents segons el tipus d’aplicació a què estan destinades. Entre les més corrents, hi ha el torn, la fresadora i la rectificadora. El torn funciona amb un moviment rotatiu, i per l’acció dels seus components treballa peces de metall, les fileteja, les forada o les poleix; la fresadora pren el nom de l’eina (la fresa) que normalment utilitza, i s’empra per a obtenir superfícies planes i llises, corbes o amb estries i concavitats; la rectificadora efectua el que s’anomena la rectificació, que consisteix a donar a l’objecte tractat una forma i unes dimensions definitives mitjançant moviments rotatius entorn d’un eix i moviments de translació segons els eixos horitzontal, vertical i en profunditat, i pot treballar superfícies internes i externes.

El procés d’automació ha fet possible governar aquest tipus de màquines eina per mitjà d’instruments electrònics i amb el suport de la informàtica, de manera que s’han convertit en màquines eina controlades per ordinador. El comandament central, a través del controlador, governa la màquina eina mitjançant dades digitals i en controla les eines accessòries que intervenen en les diverses etapes previstes, com són el fresatge, la llimadura, el trepatge o la rectificació.

Ja fa uns quants anys, en les primeres màquines regides digitalment, les instruccions per al control de la màquina es disposaven en una cinta perforada, on una sèrie de forats permetien transmetre una instrucció al controlador corresponent i d’aquest a la màquina en qüestió. Amb l’evolució de la tecnologia, aquelles cintes de cartó aviat van ser substituïdes per cintes magnètiques semblants a les dels aparells enregistradors de música, i seguidament per un programa informàtic enregistrat en un disquet.

Ara, el control d’una màquina eina moderna pot realitzar-se de dues maneres: punt a punt o de manera contínua. D’una banda, en el control punt a punt, l’eina ha d’efectuar el cicle de processament previst només en algunes parts de la peça, desplaçant-se d’un punt a un altre sense realitzar cap operació d’entremig; per exemple, per a foradar una planxa, les instruccions del programa indiquen les ordres per a col·locar l’eina de manera que s’executi la perforació en el punt establert. D’altra banda, en el cas del control continu del recorregut de l’eina, el tractament de la peça es duu a terme de manera seguida, i es requereixen moviments més complexos, una major precisió i l’acció simultània sobre tres eixos.

A més de les màquines controlades informàticament a què ens acabem de referir, en concret aquelles que comanden eines, existeixen uns altres tipus de màquines, com ara les de mesura, que funcionen amb lògiques diametralment oposades respecte de les màquines eina. Atès que l’aplicació de qualsevol procés, incloent-hi els que efectuen les màquines automàtiques, comporta inevitablement algun error, es fa necessària la verificació de la qualitat de l’objecte produït i de la seva adequació al model establert. En aquest cas, s’utilitzen les màquines de mesura, que poden efectuar els controls automàticament, processar els resultats obtinguts i, segons el grau de sofisticació de la màquina, establir, fins on és possible, l’estratègia per a la mesura.

Altres màquines de control digital són les màquines transportadores, dispositius dissenyats per a realitzar moviments prolongats, tant en sentit vertical com en sentit horitzontal, de gran utilitat en la gestió d’estocs emmagatzemats i el transport o el dipòsit de peces tractades per les màquines eina i controlades per les màquines de mesura. Aquesta classe de màquines, creades perquè funcionin de manera completament automàtica, poden gestionar, per exemple, estocs emmagatzemats fins i tot de nit, de manera que no obstaculitzin l’activitat productiva. Un exemple d’aplicació de les màquines transportadores en sectors no industrials són els dispositius de transport dels equipatges o de les mercaderies en els grans aeroports. En aquest cas, les màquines transportadores recullen els equipatges a les diverses estacions d’embarcament i els porten a les terminals, on es carreguen en uns vagons per a ser duts finalment a l’avió.

Els robots industrials

En general, el robot, de vegades anomenat també autòmat, es percep com un dispositiu gairebé humà, intel·ligent i obedient, que executa sense piular les ordres i les indicacions de qui el comanda. Aquesta visió, alimentada per la ficció literària més imaginativa, s’allunya de l’ús real que es fa d’aquest tipus de màquines en la indústria, sector on s’han implantat més i on han revolucionat els fonaments de l’organització i els hàbits de treball.

Les primeres aplicacions dels robots en l’àmbit industrial es remunten al final dels anys quaranta, quan als laboratoris Argonne, a Oak Ridge (Estats Units), es va posar en marxa un programa de recerca i desenvolupament de màquines, que posteriorment rebrien el nom de telemanipuladors, controlades a distància i amb capacitat per a treballar amb material radioactiu. Aquests manipuladors reproduïen els moviments prèviament programats per un operador, que els comandava a distància o que, a recer de les radiacions, dirigia una pinça que permetia manipular el material radioactiu. Seguidament, aquests telemanipuladors van incorporar un control de força, de manera que l’operador podia “sentir” la presència d’obstacles. Aquest tipus de manipuladors guiats manualment van ser substituïts per mecanismes més sofisticats, capaços d’efectuar algunes operacions autònomes. A l’inici dels anys cinquanta, la necessitat de produir components d’avió d’una precisió fins aleshores desconeguda va activar el desenvolupament de màquines eina de control informàtic, de les quals ja hem parlat abans. Es pot dir que els anys seixanta va aparèixer el primer veritable robot industrial, fabricat pels enginyers Devol i Engelberger, que poc abans havien fundat la primera fàbrica de robots, la Unimate. Aquest robot, que era dirigit per un tècnic, podia ser programat per a efectuar trajectòries simples en una sèrie de posicions preestablertes, les quals s’enregistraven en una cinta magnètica o en una memòria electrònica. L’operació efectuada consistia a repetir els moviments apresos.

No obstant això, per a assistir a la creació dels primers robots autònoms i completament controlats per un ordinador, cal esperar a la meitat de la dècada dels setanta, quan van aparèixer els primers microprocessadors (xips), que contenien centenars de components electrònics bàsics amb capacitat per a complir les funcions pròpies d’ordinadors molt més voluminosos i potents. El 1974 apareix el primer robot industrial totalment controlat per un miniordinador, produït per la Cincinnati Milacron.

Els robots industrials són essencialment manipuladors mecànics, guiats per microprocessadors i compostos per una sèrie de braços, moguts per motors elèctrics o hidràulics. A l’extrem del braç, es connecta l’instrumental necessari per a desenvolupar la tasca assignada, que pot consistir a agafar objectes, soldar, tallar o executar moltes altres funcions.

El robot és capaç d’“aprendre” una seqüència d’operacions a partir d’una sèrie de moviments establerts per un instructor. Un cop finalitzada la fase d’aprenentatge, s’introdueix a la memòria de l’ordinador un programa capaç de fer repetir tantes vegades com es vulgui les operacions apreses. A més, si es modifica el tipus de moviments que la màquina pot efectuar, és possible adaptar la seva manera d’operar en funció de les condicions de l’entorn. Si tenim presents aquestes característiques, podem afirmar que el robot ocupa una posició intermèdia entre els dos extrems representats per les màquines eina simples i l’ésser humà.

Generalment, un robot pot estar dotat tant de percepcions sensorials (tàctils i visuals) mitjançant aparells capaços de “veure” llums o ombres com “notar” i avaluar pel tacte les dimensions, la consistència i el pes dels objectes. Aquests aparells s’anomenen respectivament sensors i dispositius d’accionament. Els sensors permeten al robot de captar certes condicions del món exterior, de manera que l’autòmat pot adaptar les seves accions a les condicions percebudes. Avui es fan servir moltes classes de sensors, que es poden classificar en tres grups principals: sensors per a la percepció de la distància, emprats generalment per a guiar els robots en els moviments d’acostament als objectes; sensors de proximitat o tàctils, utilitzats a la part final d’una trajectòria en què són necessàries tècniques de control precís i adaptable a l’entorn; i sensors de força i de pes, emprats en la fase d’acoblament de dues parts.

Els robots industrials s’utilitzen en moltes tasques i en diferents ocasions. Vegem-ne algunes de les més corrents, con són el pintat, la soldadura i el muntatge. És ben usual l’ús de robots per a pintar carrosseries d’automòbils, productes plàstics i mobles, entre d’altres. Gràcies a la sèrie de moviments de què està dotat el braç operatiu del robot és possible de fer-lo arribar a parts de difícil accés. En la soldadura per control punt per punt, la màquina efectua el desplaçament corresponent als punts prefixats i procedeix a la soldadura, mentre que en la soldadura per control continu, el robot fa la feina sense interrupció seguint una trajectòria preestablerta. En el muntatge d’elements, petits o grans, d’un objecte més o menys complex, l’ús dels robots és intensiu. N’és un exemple la fabricació de les plaques dels ordinadors, en què es preveu la fixació i la soldadura d’un gran nombre de components electrònics.

L’aplicació més característica del robot és el sector mecànic, com per exemple, en la fabricació de parts de motor, si bé s’utilitzen també en la indústria de la fusta i dels productes plàstics. D’altra banda, és força corrent l’ús del robot en les operacions de mesura i d’inspecció, que són d’una gran utilitat per a verificar el procés de mecanització efectuat o el funcionament dels objectes preparats a mà o amb altres màquines. En l’àmbit de l’electrònica, l’operació de mesura i examen dels circuits de diversos aparells (televisors, magnetoscopis o ordinadors) és una pràctica habitual. En aquests casos, una màquina envia un seguit d’impulsos elèctrics, i segons la interpretació dels efectes provocats, la màquina pot establir si el funcionament de la part examinada és correcte o no. Si el resultat de la prova és negatiu, la peça queda exclosa de la línia de producció, mentre que si el resultat és positiu d’altres màquines procedeixen a la connexió del circuit electrònic amb altres de semblants, que constitueixen l’aparell d’ús domèstic.

Nous camps d’activitat per als robots

Avui, l’aplicació més destacada dels robots és en l’àmbit de la producció industrial. En els laboratoris de recerca universitària i industrial, es duen a terme estudis orientats cap a noves aplicacions i projectes ambiciosos, entre els quals destaca la creació de robots mòbils (per a la vigilància d’instal·lacions complexes i d’especial rellevància, com centrals nuclears, casernes, estadis o aeroports); robots per al manteniment de línies elèctriques d’alta tensió, capaços de desplaçar-se per les línies dotats d’un instrumental de mesura; robots submarins, mòbils en les tres dimensions (per a treballs de manteniment de plataformes subaquàtiques i coves submarines o per a la recuperació d’embarcacions enfonsades); robots minaires, proveïts d’instrumental d’excavació, destinats als punts d’expansió de la mina; robots infermers, capacitats per a moure’s pels passadissos dels hospitals i romandre al capçal dels llits dels malalts, per a exercir tasques de rutina i fins i tot per a respondre a simples ordres orals; robots astronautes, per al muntatge i el manteniment d’instal·lacions espacials en òrbita terrestre o per a l’exploració automàtica d’altres cossos celestes.

Aquests projectes, i molts d’altres, alguns dels quals es troben en una fase avançada, requereixen la solució de problemes científics i tecnològics complexos. És necessari desenvolupar nous tipus de sensors, que permetin al robot una interacció amb l’entorn. Existeixen sensors de visió, de tacte o de pes, que s’han de perfeccionar i d’integrar millor a l’estructura de control per tal que els robots puguin acomplir la missió assignada d’una manera totalment o parcialment autònoma.

D’altra banda, és fonamental proveir el robot de mecanismes d’intel·ligència artificial, que per molt rudimentaris que siguin li permetin aprendre noves situacions, reconèixer-les i comportar-se segons les regles preestablertes. Altres aspectes que cal desenvolupar concerneixen els òrgans de subjecció, perquè tant necessari és que el robot assoleixi una flexibilitat operativa més bona com que adquireixi la capacitat de manipular objectes especialment delicats. A aquest efecte, s’estan elaborant mans, pinces o dits artificials que intenten reproduir al màxim el funcionament extraordinari de la mà humana.

Molts dels robots esmentats requereixen una gran mobilitat, que en termes tècnics significa, en primer lloc, la projecció d’estructures mecàniques amb capacitat per a moure’s en terrenys accidentats. En segon lloc, cal dotar els robots mòbils d’una font d’energia que no sigui excessivament pesada o voluminosa, ni potencialment perjudicial, i que comporti pocs problemes de manteniment; per consegüent, també és crucial el problema dels dispositius d’accionament. Finalment, sovint convé concentrar a l’interior del robot prou capacitat de processament per a complir les funcions assignades.

De fet, l’objectiu que es persegueix és la construcció de manipuladors mòbils i autònoms, capaços d’exercir algunes tasques determinades, en ambients del tot o en part desconeguts, amb capacitat per a aprendre, dotats de tanta intel·ligència com sigui possible i de cost poc elevat. Els propers anys, si es manté l’actual impuls de la recerca, assistirem de ben segur a una implantació gradual dels robots en feines que no estan relacionades exclusivament amb la indústria sinó que estan estretament vinculades a les activitats quotidianes i ens són molt més properes.

Del projecte al producte acabat

Qualsevol objecte, abans de ser construït, ha de ser projectat detalladament; és a dir, ha de ser dissenyat amb tota cura. És una fase essencial en la mesura que s’hi estableixen totes les pautes necessàries per a la fabricació del producte. Es tracta bàsicament de fer un disseny de l’objecte amb la màxima precisió, projectat des de les perspectives que siguin pertinents, incloent-hi una visió interior, amb totes les mesures ben indicades. El dibuixant sempre s’ha servit d’instruments molt senzills –paper, llapis i regle, i potser algun estri auxiliar–, a banda de disposar, naturalment, d’una gran destresa manual. Sovint, abans de procedir a la fabricació, convé realitzar un model a escala. Aquesta operació, que requereix igualment una gran habilitat per part del maquetista, ha estat també preferentment manual. Es duu a terme amb estris de tallar, encolar i pintar i els materials emprats són la fusta o el plàstic. Abans, totes dues operacions, el disseny i la preparació del model, eren extremament delicades i sovint molt llargues. Avui, aquesta activitat es realitza amb l’ordinador. La tècnica que permet realitzar aquest tipus de feina rep el nom de CAD (abreviatura de Computer Aided Design, o ‘disseny assistit per ordinador’), gràcies al qual és possible crear models, obtenir totes les perspectives desitjades i modificar-ne sempre que es vulgui els diferents elements constituents, tenint presents les relacions amb el conjunt.

De vegades, l’abreviatura CAD s’uneix a la de CAM (Computer Aided Manufacturing, o ‘producció assistida per ordinador’), que serveix per a indicar la fase de construcció i la fabricació del producte. El fet és que actualment es tendeix a una fusió de la fase del projecte assistit per ordinador i la fase successiva de producció. Així, amb un criteri ampli, es pot dir que totes dues fases formen part de la CAE (Computer Aided Engineering, o ‘enginyeria assistida per ordinador’).

La disponibilitat, d’una banda, d’estacions de treball informàtiques (workstations), dotades de capacitats operatives considerables i de terminals de pantalla d’alta resolució i, de l’altra, de paquets de programari especial ha permès modificar radicalment el procés de projecció d’un determinat producte. Un programari específic ofereix la possibilitat de traduir gràfics o dibuixos en fitxers digitals, és a dir, en una seqüència de dígits que corresponen a la situació dels punts i a la seva posició a la pantalla (vegeu “Les eines informàtiques”). D’aquesta manera, el dibuix es pot reproduir fàcilment, i sobretot se’n poden modificar les proporcions, però mantenint-ne l’esquema en conjunt. El dibuix se sotmet a una conversió vectorial, en què cada punt es posa en relació amb un sistema de referència. Així, les variacions de les dimensions i de la visualització es tradueixen a operacions aritmètiques d’acord amb la representació vectorial del punt.

La velocitat de processament i la capacitat de memòria dels ordinadors han possibilitat la introducció de nous instruments, com ara els simuladors. La simulació, tant si és visual com si és matemàtica, sorgeix de la possibilitat d’efectuar milions de càlculs amb les dades disponibles, gestionades per programes de gran potència que tradueixen la simbologia humana a la del sistema informàtic. Simular vol dir, per exemple, dibuixar un detall d’una estructura i analitzar-ne el comportament, o bé verificar l’adequació d’un circuit elèctric al projecte establert. Tot plegat sense necessitat de construir materialment cap model, ja que n’hi ha prou amb mantenir-se dintre del programa informàtic, fent servir a voluntat les unitats perifèriques, com la pantalla, el ratolí, la impressora o el traçador. Així, els simuladors permeten l’entrenament d’un pilot en el maneig d’un avió, la comprovació d’un sistema de tir o de radar o, fins i tot, el funcionament d’un reactor nuclear.

La fàbrica automatitzada i el sistema de producció

L’automació dels processos de producció, a més de comportar una disminució dels costos de mà d’obra, ha permès de reestructurar les tècniques de producció, amb notables beneficis per a l’economia de les empreses i la possibilitat que els treballadors puguin estalviar-se feines repetitives i ingrates.

La capacitat de processar grans quantitats d’informació en molt poc temps és el punt de suport sobre el qual se sosté la nova revolució industrial. L’ús de processadors electrònics per a la producció automàtica, conjuntament amb la utilització de tècniques de disseny avançades, com el CAD-CAM, han generat el que habitualment s’anomena sistema flexible de producció.

El terme flexible deriva del fet que es poden introduir canvis substancials en el procés de fabricació d’un producte per mitjà de petites modificacions del sistema de producció. Aquestes modificacions requereixen molt poc temps i comporten un despesa relativament baixa. La necessitat d’efectuar modificacions en el sistema de producció es posa de manifest sobretot en les societats modernes econòmicament més avançades, en què el consum de molts productes presenta oscil·lacions sovint d’evolució ràpida i molt marcada segons l’evolució de la moda, els interessos i les exigències del consumidor.

Amb els sistemes flexibles de producció, les característiques del producte poden modificar-se amb més facilitat. En alguns casos, fins i tot és possible planejar la producció d’un producte sobre la base de les vendes efectuades (o de l’evolució de les vendes), més que no sobre les previsions, que sempre comporten un risc econòmic elevat. Encara que sembli paradoxal, es pot afirmar que el producte es ven abans de fabricar-se. És exactament el contrari del que succeïa amb les tècniques de producció anteriors, en què s’havia de vendre el producte que ja era als magatzems. Les empreses que estan equipades amb aquests sistemes flexibles apliquen tècniques modulars que requereixen materials i esquemes de treball fàcilment modificables.

Existeixen sistemes d’organització d’empreses, anomenats tecnologies de grup (group technology), que permeten obtenir, mitjançant la programació de les diverses fases de producció, els resultats considerats òptims amb la menor despesa possible.

Amb la implantació dels sistemes de producció flexibles, han desaparegut en bona part les cadenes de muntatge encarregades a treballadors humans i, en canvi, han aparegut els robots, que han permès transformar les màquines eina en illes de producció capaces d’executar diversos processos, però sobretot de fer-los automàticament. En aquestes illes, les màquines i els robots ja no operen de manera aïllada, sinó que es poden connectar per a formar un conjunt complex. En els casos més evolucionats, moltes fases del procés productiu s’efectuen sense la intervenció humana.

Aquesta possibilitat incideix profundament en la planificació de la producció i en la gestió de les empreses. De la concepció d’una producció en grans quantitats, amb la corresponent planificació de la distribució i l’emmagatzematge del producte acabat, s’ha passat a la concepció d’una producció ajustada a les necessitats de cada moment. D’acord amb aquesta estratègia de producció just in time (‘en el moment oportú’), totes les operacions requerides per a la producció s’han de realitzar en un temps suficient per a garantir la distribució del producte en els terminis establerts. Desapareixen gairebé del tot els magatzems, com ja hem comentat a propòsit dels supermercats, i es modifica la fase de prova i de control de qualitat, que ja no es pot separar del procés productiu, sinó que hi intervé de manera simultània.

El director d’escena de tota aquesta transformació és el CIM (Computer Integrated Manufacturing o ‘sistema de producció integrat assistit per ordinador’). Es tracta d’una nova concepció de la gestió que tendeix a integrar completament totes les fases de la producció, des del projecte fins a la distribució del producte acabat. Aquest fet és possible gràcies a la utilització d’una tecnologia avançada que preveu la realització de complexos sistemes de comunicació entre les diverses seccions de la fàbrica. Això es realitza a través de connexions per fibra òptica controlades per un ordinador, que supervisa tota l’activitat.

En el cas en què la fàbrica automàtica pugui ser una realitat, podem imaginar que, un cop resolt el proveïment de les primeres matèries a l’inici del sistema productiu, es podrà obtenir el producte acabat (del qual, eventualment, només caldrà ajustar les parts) a punt per a la venda, sense que sigui essencial la intervenció humana, que hi veurà reduïda dràsticament la seva presència. De tota manera, potser es requerirà personal especialitzat en el manteniment de les màquines o en el control del sistema. Evidentment, no tot podrà ser automatitzat, però el que hem comentat fins ara sobre la fabricació automatitzada de parts d’un objecte o de productes acabats és ja una realitat.

Els primers assaigs de fàbriques automàtiques es remunten a una època relativament recent i es van dur a terme als Estats Units, on aquesta concepció de la producció va arrelar sòlidament. Seguidament, molts altres països, encapçalats pel Japó, van adoptar la mateixa tendència; en molts pocs anys, l’automació s’ha estès arreu de les societats industrialitzades.

L’automació de l’oficina

El ràpid desenvolupament de la informàtica i de les aplicacions relacionades amb els ordinadors personals i els de dimensions mitjanes ha originat, aquests darrers anys, una nova forma d’automació que implica, no únicament la producció de béns, sinó també el funcionament de les oficines. L’automació de l’oficina, anomenada ofimàtica o també buròtica, indica, doncs, una complexa situació que comporta una transformació radical de la feina que tradicionalment exercien amb sistemes manuals un gran nombre de persones. Després d’haver revolucionat el sector industrial i d’haver fet repensar l’agrícola, l’automació s’està implantant ara, decididament, en el sector terciari. Les feines administratives, des de la comptabilitat fins a l’arxivament de documents, s’efectuen amb més eficiència i rapidesa gràcies a l’ordinador, sense comptar l’important estalvi de lloc que suposen aquests nous sistemes, que pràcticament han fet desaparèixer els voluminosos i polsosos arxius que ocupaven quilòmetres de lleixes a les oficines de l’administració pública i en algunes grans empreses. Les modernes oficines actuals estan equipades amb ordinadors proveïts de paquets de programes informàtics, que faciliten molt la redacció i el tractament de textos o l’elaboració de quadres i de tota mena de càlculs, i d’impressores per a la reproducció dels textos en paper, en el nombre d’exemplars que es desitgi; en aquestes instal·lacions, però, igualment hi pot ser present el fax, per a la transmissió de documents i imatges impresos. En l’automació de l’oficina, es fan servir també escàners per a la introducció de dades i d’imatges a l’ordinador, que pot disposar també d’un lector òptic per a cd-rom i d’una connexió per a mòdem als ordinadors terminals o centrals d’arxius o de bancs de dades externs. La tecnologia aportada per les autopistes de la informació facilita igualment els sistemes de correu electrònic i de videoconferència en temps real.

El procés d’automació d’una oficina s’estableix sobre la base de dos objectius principals. D’una banda, la reducció del temps i el cost del treball i l’agilitació del procés d’execució; això ha estat possible en tasques administratives (cartes i tramesa de documents o gestió de la comptabilitat i de les relacions amb els bancs). De l’altra, la facilitació al personal d’instruments flexibles, d’ús senzill però capaços de donar resultats òptims.

L’impuls de les noves tecnologies informàtiques en el sector dels serveis es deu sobretot a les possibilitats que ofereixen a l’hora de transmetre informació a distància (l’anomenada telemàtica). Aquestes tecnologies simplifiquen extraordinàriament el transport de dades i, en certes ocasions, substitueixen fins i tot els catàlegs i dossiers impresos, que són convertits digitalment en bancs de dades, als quals poden accedir milers d’usuaris. Així, només amb l’ajut d’un terminal, es poden efectuar transaccions bancàries, consultar informació financera, fer compres, reservar viatges o adquirir qualsevol llibre editat, entre moltes altres opcions. L’eliminació de les distàncies i la connexió en temps real ha permès la creació de nous serveis que abans eren impensables. A títol d’exemple, l’operació de treure una quantitat de diners d’un caixer automàtic comporta l’actualització automàtica de l’arxiu bancari que conté tota la informació relativa al compte corrent en qüestió, incloent-hi l’operació efectuada. Entre el caixer, l’ordinador central que gestiona els arxius i la filial bancària on és possible obtenir un extracte del compte, hi pot haver milers de quilòmetres.

La possibilitat d’aplicar l’experiència i el coneixement a uns usos potencialment il·limitats fa créixer l’oferta dels serveis, cada cop més perfeccionada i especialitzada, al mateix temps que la millora de les possibilitats dels ordinadors i el desenvolupament d’un programari d’aplicacions més perfeccionat obre noves perspectives en els diversos sectors econòmics. Per això, el tema de l’automació de l’oficina està molt relacionat amb el del desenvolupament de la informàtica i dels programes (vegeu “Les eines informàtiques”) i també amb el dels serveis telemàtics (vegeu “La transmissió del text i el multimèdia”).