Fabricación inteligente: cómo Audi está diseñando la producción del futuro

Industria

Fabricación inteligente: cómo Audi está diseñando la producción del futuro

Publicado hace 3 semanas

Audi está poniendo en marcha una producción totalmente interconectada, altamente eficiente y sostenible.

El objetivo es diseñar una cadena de valor resiliente, ágil y flexible para enfrentar con éxito los desafíos futuros. Estos incluyen una creciente diversidad de variantes, la transición a la electromovilidad, la situación de suministro cada vez más volátil e incertidumbres políticas. “ Utilizamos sinergias y analizamos la producción como un todo, desde el trabajador hasta el ciclo totalmente automatizado”, dice Gerd Walker, miembro del Consejo de Administración de Producción y Logística. “Estamos digitalizando específicamente en el marco de una cultura de innovación abierta. Estamos asegurando una creación de valor eficiente y haciendo posible el uso de recursos y capacidades de manera flexible y eficiente”.

Ventajas del ensamblaje modular sobre la producción en línea de ensamblaje
La línea de montaje ha marcado el ritmo en la producción de automóviles durante más de un siglo. Ahora está llegando cada vez más a sus límites. Numerosos derivados y opciones de individualización hacen que los productos sean cada vez más variados. En un proceso rígido y secuencial, esa complejidad es cada vez más difícil de dominar. “ El ensamblaje modular  es una de nuestras respuestas a los desafíos futuros”, dice Gerd Walker. “ Estamos utilizando tecnologías digitales específicamente para beneficio de nuestros empleados mientras obtenemos un proceso de ensamblaje más flexible y eficiente”. En el Audi Production Lab, el equipo del director de proyecto Wolfgang Kern está preparando el ensamblaje modular para la producción en masa.

Audi está implementando inicialmente el concepto en el premontaje de paneles de puertas interiores en la planta de Ingolstadt. En la operación de prueba, el trabajo ya no sigue una secuencia uniforme. En cambio, satisface necesidades particulares. Los vehículos guiados automatizados (AGV) llevan los paneles de las puertas directamente a la estación donde se ensamblan los componentes. “ Al reducir el tiempo de producción a través de una orientación hacia la creación de valor y la autodirección, podemos aumentar la productividad hasta en un 20 por ciento en algunos casos”,Kern dice. Además, podemos vincular el ensamblaje modular a pasos de producción específicos. Por ejemplo, ahora, un solo trabajador puede instalar persianas completas. Eso solía requerir dos o tres trabajadores debido a los tiempos de procesamiento preestablecidos en una línea de montaje. Otra gran ventaja del sistema flexible: Audi puede emplear a personas que ya no pueden trabajar en la línea debido a limitaciones físicas. Los pilotos de la serie están produciendo información valiosa y permitiendo a los ingenieros derivar aplicaciones en serie. El siguiente paso para el director de proyectos Kern y su equipo es integrar el ensamblaje modular a mayor escala en el preensamblaje.

Audi utiliza tecnologías virtuales para influir en los procesos de diseño y desarrollo
Los diversos diseños y variantes de equipamiento de un modelo se pueden examinar de forma rápida y eficiente en diferentes entornos y condiciones de iluminación mediante representaciones virtuales. Un objetivo urgente es pasar el diseño a producción con el menor número de cortes posibles y ponerlo en marcha para los clientes. Con ese fin, los expertos analizan los borradores de diseño desde la fase inicial de desarrollo de un modelo hasta el lanzamiento de las herramientas para ver si pueden reproducirlos en la producción en serie. La aprobación final de las superficies de los autos llega en lo que se conoce como hitos de control de datos.

Las herramientas más importantes para hacerlo son las pantallas gigantes, conocidas como powerwalls, que nos permiten representar un automóvil en su tamaño original. En combinación con el grupo de visualización, un grupo de computadoras con un total de 26,000 CPU, los automóviles se pueden presentar de manera realista y con cálculos de luz, sombra y reflexión basados ​​​​físicamente. Ese proceso es la base para el proceso virtual de toma de decisiones. Junto con la visualización powerwall, Audi utiliza cada vez más pantallas montadas en la cabeza. La principal ventaja de ese método es que permite a los expertos experimentar modelos virtuales desde la perspectiva del cliente. Debido a que este sistema especial de realidad virtual puede ejecutarse en hardware y software estándar, puede instalarse de manera rápida y flexible. Muchas personas pueden usarlo y se puede recrear fácilmente en otros lugares del mundo.

Esta tecnología también se utiliza en la gestión de la tolerancia. De esa manera, Audi se asegura de que puede construir un modelo particular según las especificaciones tanto desde una perspectiva constructiva como cualitativa. Con simulaciones 3D de la carrocería, se pueden prever los efectos de las tolerancias de los componentes y del montaje en la imagen del vehículo. Luego, los resultados de la simulación se visualizan de manera realista utilizando la realidad virtual. De esa forma, los expertos de Audi Production pueden influir en el proceso de diseño y desarrollo independientemente del tiempo y el lugar casi sin costo adicional y, por primera vez, desde las instalaciones de producción.

Beneficios esenciales de la planificación de ensamblaje virtual en la producción inteligente

La planificación de ensamblaje virtual no solo ahorra recursos materiales, sino que también hace posible una colaboración innovadora y flexible en diferentes ubicaciones. Elimina la necesidad de construir prototipos en el proceso de planificación. Un proceso de escaneo genera nubes de puntos tridimensionales que se pueden usar para realizar virtualmente ingeniería inversa de máquinas e infraestructura. El software se basa en inteligencia artificial y aprendizaje automático. Hace posible que los empleados de Audi naveguen virtualmente a través de las líneas de montaje. Industrial Cloud de Volkswagen les brinda una herramienta eficiente que les permite, por ejemplo, comparar ubicaciones y utilizar soluciones apropiadas de otras líneas de producción en su planificación.

En este momento, Audi está trabajando con NavVis para probar Spot, el perro robot, para que puedan realizar los escaneos 3D de la manera más eficiente posible. Alrededor de cuatro millones de metros cuadrados ( 43 millones de pies cuadrados ) y 13 plantas han estado involucradas desde que comenzó la digitalización del sitio en 2017. Escanear 100,000 metros cuadrados ( 1,076,391 pies cuadrados ), por ejemplo, en la producción de Audi A6 en Neckarsulm, toma aproximadamente tres semanas en operación de un solo turno. Los escaneos solo se pueden hacer por la noche o los fines de semana. Además de eso, los obstáculos estructurales como escalones y puertas dificultan el trabajo de escaneo.

Por el contrario, Spot, el perro robot, puede hacer ese escaneo en 48 horas y descubrir su ruta de forma autónoma. Audi ha estado probando Spot intensamente desde diciembre de 2021. "Los resultados de las pruebas son extremadamente prometedores y se pueden actualizar periódicamente ", dice el gerente de proyecto André Bongartz. “Los datos de entrada están llegando constantemente y podemos usarlos en la planificación de nuevos modelos de automóviles. “Cualquier gama de escaneos 3D se puede integrar en las imágenes virtuales, de lo cual es responsable el equipo de Andrés Kohler. “ La combinación de todos los datos de planificación en nuestro gemelo digital nos ha brindado una visión holística de nuestros planes de producción futuros con años de anticipación ”, explica Kohler. Como en una fábrica real, incluye la planta de producción, la tecnología de transporte, las herramientas, las estanterías y los contenedores junto con el nuevo modelo de Audi.

Las secuencias de montaje y los aspectos logísticos son diseñados y optimizados en gran medida por equipos interdisciplinarios en lo que se conoce como talleres de procesos 3D. Gracias al gemelo digital y a una solución de realidad virtual interna, Audi aprovecha los beneficios de la digitalización y la visualización. Estos incluyen datos de componentes que se actualizan diariamente y una vista de varias variantes de automóviles. “Sobre todo, miramos la producción en términos de cómo se verá más adelante como un todo”, explica Andrés Kohler. Él enfatiza que la colaboración sigue siendo un elemento central:“Siempre me vuelve a fascinar el momento en que nos ponemos las gafas de realidad virtual y conocemos a nuestros colegas como avatares en el mundo virtual. Primero, construimos nuestro nuevo Audi allí o miramos un avatar generado por computadora y cómo se aplica como una simulación en tiempo real. Y cuando es necesario, mientras estamos allí juntos, discutimos y optimizamos las secuencias y el entorno del lugar de trabajo, por ejemplo, cómo configurar los materiales o qué herramientas se necesitan”.

Uso de inteligencia artificial en producción
La inteligencia artificial y el aprendizaje automático son tecnologías centrales en la transformación digital y la producción moderna de Audi. Un algoritmo de inteligencia artificial en el taller de prensa de Ingolstadt ayuda a identificar fallas en los componentes. Ese procedimiento está respaldado por un software basado en una red neuronal artificial. El propio software identifica los defectos más pequeños y los marca de forma fiable. La solución se basa en el aprendizaje profundo, un tipo especial de aprendizaje automático que puede funcionar con volúmenes de datos no estructurados y de gran dimensión. El equipo utilizó varios millones de patrones de prueba para entrenar la red neuronal artificial durante meses. Esa base de datos comprende varios terabytes de estas imágenes de prensas en los sitios de Audi y varios sitios de Volkswagen.

En otro proyecto piloto, Audi utiliza inteligencia artificial para verificar la calidad de las soldaduras por puntos en la producción de alto volumen en su sitio de Neckarsulm. Se necesitan unos 5.300 puntos de soldadura para conectar entre sí los componentes de la carrocería de un Audi A6. Hasta ahora, el personal de producción ha utilizado análisis de ultrasonido aleatorios para controlar la calidad de la soldadura por puntos de resistencia (abreviado WPS en alemán). Como parte del proyecto piloto de WPS Analytics, los expertos utilizan inteligencia artificial (IA) para detectar anomalías de calidad automáticamente en tiempo real. Actualmente, el algoritmo, el tablero y la aplicación de análisis de calidad profunda se utilizan para construir el cuerpo del A6 y el A7. Es un modelo para otras aplicaciones en la producción en red.

ARTÍCULOS RELACIONADOS
BIMU 2022
Evento

BIMU 2022

  Publicado hace 2 meses
AMB 2022
Evento

AMB 2022

  Publicado hace 2 meses

© 2022 Industria Digital, Todos los derechos reservados