Célula 4.0 en la Automotive Smart Factory · • Interconectividad avanzada con los equipos (IoT)...
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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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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryLa célula 4.0 en la ASF
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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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryLa célula 4.0 en la ASF
La pieza:
� Chapa superior estampada:
P1 a P7
P15 a P21
P8 a P14
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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryLa célula 4.0 en la ASF
� 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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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryLa célula 4.0 en la ASF
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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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryLa célula 4.0 en la ASF
� 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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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryLa célula 4.0 en la ASF
� 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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Célula 4.0 en la Automotive Smart FactoryLa célula 4.0 en la ASF
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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