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Estrategia, Operaciones, Ingeniería, Tecnologías de la información

Célula 4.0 en la Automotive Smart Factory


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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryBreve introducción de SISTEPLANT

SISTEPLANT es una empresa de ingeniería industrial nacida en 1984, cuyas actividades principales son el diseño y la optimización de procesos industriales, apoyándose en tecnologías de fabricación avanzadas, y con desarrollo de software propio para la gestión de actividades industriales.

+ 2.000 clientes + 30.000 usuarios

Implantaciones y soporte internacional

Inversión del 30%De los beneficios en I+D + 150 empleados

Presencia en 3 continentes

Gestión de Mantenimiento asistida por ordenador

Manufacturing Execution System

Gestión del Conocimiento

Tecnologías Avanzadas de Fabricación:• Industrialización de nuevos productos• Organización industrial• Proyectos de I+D: Fabricación Aditiva,

Nanotecnología, Robótica Colaborativa, Composites, …


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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactorySituación de partida

El punto de partida de los procesos de fabricación habituales es compartido por la mayoría de las organizaciones

� Conocimiento sesgado.

� Fundamentado en el prueba-error.

� Apalancado en estándares.

� Arrastra paradigmas, que no siempre son ciertos.

� No siempre trabajando en lo importante sino en el “trending topic”.

� Actuando sobre las mismas palanca para resolver los problemas.

� Actuando sobre causas secundarias, no sobre la raíz.

� Información de variables críticas incompleta.

� Sistemática de análisis poco estructurada y objetiva.

� Conocimiento muy dependiente de las personas.

� Alta componente reactiva.

� Muchas tecnologías habilitadoras, a veces inconexas, que por sí solas no suponen una ventaja sustancial

� Se utilizan tecnologías 4.0, sin tener claro el objetivo final

ASF: establecemos objetivos e implantamos en una célula física las tecnologías y metodologías necesarias para conseguirlos.


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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryVisión de la célula 4.0 en la ASF

Aseguramiento de la calidad de producto mediante el dominio del proceso

Trazabilidad – Huella del proceso completo

Fabricación robusta con mínima variabilidad

Una VISIÓN orientada a lograr resultados tangibles

Conocimiento profundo del proceso

Incremento de la capacidad de las personas y su toma de decisiones

Anticipación a la aparición de problemas


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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryLa célula 4.0 en la ASF

Automotive Smart Factory

INTELIGENCIA DE PROCESOSTRAZABILIDAD UNITARIA

• Gestión integrada de las operaciones en planta• Captura automática y monitorización en tiempo real• Interconectividad avanzada con los equipos (IoT)

para la gestión proactiva y en tiempo real• Fábrica visual para acelerar la toma de decisiones

DIGITAL

• Modelización avanzada multi-variable (big data)• Robustez de procesos con mínima variabilidad• Sistemas de inspección y medida flexibles y sin

contacto integrados en línea• Identificación de desviaciones en tiempo real• Regulación automática en tiempo real• Simulación y optimización• Generación de conocimiento avanzado

• Registro y análisis de toda la información detallada de producto/proceso a nivel unitario

• Identificación física y lógica de cada pieza • Adaptación de parámetros de proceso en base a

la particularidad de cada unidad

� Centro de competencia de AIC, especializado en fabricación avanzada, que recoge las funcionalidades de

esta visión.

FÍSICO+

DIGITAL


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La pieza:

� Conjunto soldado

Cordón 1

Cordón 2+3 (casquillos)

Cordón 5+6 Cordón 4

Top-view

Bottom-view

Chapa superior estampada

Chapa inferior plana

Casquillos


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La pieza:

� Chapa superior estampada:

P1 a P7

P15 a P21

P8 a P14


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� Marcaje de la pieza: código Datamatrix unitario marcado por micropercusión� Medición de espesor de la chapa: medidor láser� Estampación de la chapa superior: servoprensa, en dos golpes� Control dimensional chapa doblada: luz estructurada blanca con equipo Nub3D montado sobre robot

ABB� Soldadura: MIG con equipo Fronius sobre dos robots YASKAWA� Control de cordones: visión láser con equipo SmartRay montado sobre robot ABB� Control dimensional conjunto soldado: luz estructurada blanca con equipo Nub3D montado sobre robot

ABB

� Manipulaciones carga y descarga de piezas en máquinas: robot ABB montado sobre AGV desarrollado específicamente para la célula

� Un PLC central de célula controla el estado de las máquinas y realiza intercambio de información con el Manufacturing Intelligence

Para fabricar esta pieza se ha desarrollado un proceso que consiste en una parte física (máquinas) y una parte lógica (Manufacturing Intelligence) perfectamente integradas entre sí, de manera que una gobierna a la otra para garantizar cero defectos a través del dominio del proceso , y para conseguir trazabilidad unitaria con información relativa al proceso: cómo se ha fabricado cada pieza en particular (registrando datos reales de las máquinas).

El proceso:


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TRAZABILIDAD UNITARIA

Marcaje de pieza y

medición espesor

INSPECCIÓN DIMENSIONAL SOLDADURA

INSPECCIÓN CORDONES

INSPECCIÓN DIMENSIONALESTAMPACIÓN

INTELIGENCIA EN PROCESOS

OFF-LINE• Adquirir conocimiento

del proceso• Optimizar simulando en

un modelo real• Explorar fuera de las

límites establecidos

DIRECTA• Consulta de

información de piezas concretas

ON-LINE• Controlar el proceso• Optimizar en cada ciclo

los parámetros para mantenerlo bajo control

INVERSA• Consultas estadísticas

agregadas para detectar correlaciones, lista de Serial Numbers, …

MANUFACTURING INTELLIGENCE

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� Selección de variables:� De salida, a partir del plano de la pieza (características de calidad a conseguir)� De entrada y proceso, a partir del conocimiento inicial de las tecnologías de estampación y

soldadura� Generación del modelo virtual del proceso, haciendo ensayos dirigidos mediante un DOE con las

variables más significativas

Inteligencia en procesos: cómo se construye

� Extracción de conocimiento: análisis del modelo, comportamiento de la pieza en función de las entradas y extracción de conclusiones

� Monitorización en tiempo real de las variables más críticas� PML – Process Mastery Level: indicador del nivel de dominio del proceso en tiempo real� Gestión por excepción: para evidenciar solo las peores variables en tiempo real� Gestión de eventos y disparo de alarmas

� Simulación off-line: para predecir resultados en función de unos parámetros de entrada concretos� Regulación asistida – sugerencias de regulación y Regulación automática

Inteligencia en procesos: qué se obtiene


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� Marcaje: cada pieza su código unitario� Lector: antes de la carga en máquina de una pieza se lee el código de la misma para:

� Conocer su estado� Calcular los parámetros de proceso� Asociarla toda la información que se generará en esa máquina

� Gestión por excepción: para identificar rápidamente si algo en la pieza ha salido fuera del rango especificado

� Análisis estadísticos cruzados de Calidad - Proceso� Visualización avanzada datos (distribuciones, correlaciones, ...)

Trazabilidad unitaria:


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Resumen de logros:

� Monitorizar en tiempo real el estado de la producción� Poder trazar a posteriori la historia de la vida de cada pieza� Conseguir cero defectos a través del dominio del proceso� Regulación automática de la célula� Identificación de desviaciones

Modelo de gestión OPERATIVO

Planta

Cadena

de valor

Célula

Modelo de gestión del CONOCIMIENTO

Planta

Cadena

de valor

Célula

FabLab

� Extraer conocimiento tecnológico del proceso para entenderlo en profundidad y poder mejorarlo

� Poder simular off-line qué pasaría a las variables de salida si se modifican las de entrada


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