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La fabricación inteligente impulsa el futuro de la movilidad

Con una planta totalmente modernizada, las empresas automotrices pueden aprovechar la inteligencia de producción para crear un bucle cerrado de datos de fabricación, ingeniería y ejecución

La industria automotriz se está transformando por una convergencia de tendencias. Los avances tecnológicos, como los sistemas de conducción automatizada, la conectividad 5G y las cadenas cinemáticas electrificadas, están transformando los coches que conocemos y los están convirtiendo en máquinas de transporte más sostenibles, accesibles y cómodas.

Mientras tanto, los reguladores están imponiendo directivas cada vez más estrictas en cuanto a emisiones y sostenibilidad, tanto para los vehículos como para las instalaciones de producción en las que se fabrican. Por último, la llegada de nuevos integrantes al mercado de la automoción está aumentando la competencia, lo que hace que el ciclo de desarrollo e introducción de productos se vea sometido a la presión de las nuevas empresas y de los fabricantes de automóviles tradicionales, que compiten por sacar al mercado los vehículos del futuro.

Riesgos en la fabricación tradicional

A pesar de la amplia transformación que se está produciendo en la industria automotriz, los fabricantes habituales de automóviles han invertido mucho en procesos de fabricación, equipos e instalaciones tradicionales. Pero esto aumenta el riesgo de quedarse atrás en la eficiencia y la flexibilidad de la fabricación.

La mayoría de las empresas de autopartes o automóviles establecidas hoy en día son instalaciones de tipo «brownfield», es decir, que contienen una mezcla de equipos antiguos y nuevos. Estas máquinas más modernas están construidas para compartir datos a través de una red, mientras que las máquinas más antiguas suelen ser islas de datos. Por lo tanto, los enfoques de fabricación tradicionales no son capaces de aprovechar los datos de forma inteligente.

Aunque los fabricantes están actualizando estos procesos, por lo general esto no es suficiente para que estas empresas puedan extraer la información necesaria de su planta para hacer frente a los retos de hoy en día. Especialmente en el mercado actual, esto puede poner en peligro el negocio de un fabricante de automóviles por varios motivos.

  • Posibles interrupciones en la cadena de producción: averías imprevistas, retrasos en el mantenimiento y problemas de calidad pueden provocar retrasos en las entregas, aumentos de costes e incumplimiento de los parámetros financieros.
  • Falta de flexibilidad y resistencia: no poder adaptarse rápidamente a los cambios y a las nuevas necesidades. O no ser capaz de recuperarse después de un tiempo de inactividad imprevisto o de cambiar rápidamente de un producto a otro puede afectar las operaciones de la empresa.
  • Incumplimiento de la normativa y los objetivos de sostenibilidad: el entorno de fabricación moderno está sometido a una cantidad cada vez mayor de mandatos y requisitos normativos. Esto es más complejo debido a las multas, sanciones e incluso a la persecución penal, que en última instancia conduce a la prisión y a la caída de los precios de las acciones.​
  • Riesgo de ciberataques: las noticias recientes destacan que el ransomware puede cerrar ecosistemas de fabricación enteros, lo que provoca pérdidas financieras, fugas de tecnología intelectual y la disminución de la confianza de los clientes.​

En general, el proceso de fabricación tradicional se está quedando atrás muy rápidamente, lo que expone a las empresas a importantes retos de producción que pueden suponer una pérdida de reputación, de posición competitiva e incluso de negocio.​

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Hoy en día, las empresas deben ser capaces de reubicar rápidamente, o duplicar las cadenas de producción a nivel mundial, según dicten las políticas y las economías regionales. También han de enfrentarse a una presión cada vez mayor para innovar y sacar al mercado nuevas funciones con mayor rapidez, aumentando la complejidad y reduciendo los plazos de lanzamiento, además de cumplir con los nuevos requisitos y normativas de sostenibilidad.

En los enfoques tradicionales del proceso de diseño de fabricación, los equipos mecánicos, eléctricos, de software y de control trabajan en la optimización de sus operaciones de forma independiente y en paralelo, a menudo con una comunicación limitada entre dominios. Cuando llega el momento de poner en marcha una cadena de producción, varios equipos de ingeniería deben sincronizar varios diseños de sistemas en múltiples formatos (por ejemplo, los archivos de diseño mecánico, de sistemas eléctricos, de software y de red utilizan formatos diferentes).

Aunque sus respectivos diseños funcionan bien de forma independiente, estos equipos no tienen la oportunidad de probar la integración de sus diseños por adelantado, lo que suele dar problemas emergentes en el sistema combinado. Resolver estos problemas imprevistos retrasa el proceso de puesta en marcha y pone en riesgo el éxito del despliegue. Y, por supuesto, muchas de estas líneas son proyectos «brownfield», lo que significa que las empresas deben diseñar, poner en marcha y mantener una cadena de producción con una mezcla de equipos nuevos y tradicionales.

Las ventajas de la fabricación inteligente

Para triunfar, los fabricantes automovilísticos tienen que ser más ágiles y resistentes para poder gestionar de manera eficaz el aumento de la complejidad, lo que les ayudará a adoptar el futuro de la producción. Para ello, los fabricantes de automóviles deben modernizar su proceso de fabricación conectando los datos de todas las disciplinas de ingeniería con los conocimientos de sus talleres. Esto incluye la incorporación de nuevas máquinas, que tienen sensores y capacidades de procesamiento incorporados, y la integración de sensores y potencia de procesamiento en los equipos heredados.

La integración de sensores e inteligencia en las instalaciones de producción permitirá a las empresas construir un bucle cerrado de datos de ingeniería y fabricación, ayudándoles a supervisar y mejorar el rendimiento de la fabricación y la calidad del producto. Este circuito cerrado de datos también puede permitir a las empresas predecir problemas operativos en tiempo real.

Mientras las nuevas máquinas de fabricación inteligente sean esenciales para este circuito cerrado, la modernización de los equipos tradicionales y la convergencia de las tecnologías de la información y operativas (TI/OT) también servirán como una fuente valiosa de información que puede informar la puesta en marcha de nuevas máquinas y acelerar la modernización de toda la planta. La convergencia TI/OT es un paso fundamental que implica esencialmente la integración de los estándares de comunicación que permiten la transmisión de información entre los equipos (OT) y los sistemas empresariales que supervisan las máquinas e instalaciones a un nivel superior (IT).

El resultado es una mayor eficacia operativa, tanto en la fábrica como en la máquina. Al mismo tiempo, garantizar la integración de las disciplinas de ingeniería a lo largo del proceso de diseño contribuirá a una puesta en marcha más rápida y sencilla de las líneas de producción, lo que permitirá un lanzamiento impecable.

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¿Entonces, cómo lo consiguen? La clave está en digitalizar la planificación, el diseño y la puesta en marcha de la fabricación. La digitalización permite que los fabricantes de automóviles diseñen, prueben y pongan en marcha máquinas de producción, líneas e incluso instalaciones enteras de forma rápida y con un riesgo mínimo.

Además, la digitalización ayuda a crear un flujo continuo de información a lo largo del ciclo de vida de la fabricación, desde la ingeniería hasta la planta de producción. Esta plataforma digital permite que las empresas saquen el máximo partido a las máquinas conectadas mediante la recopilación de valiosos datos del taller para su uso en múltiples procesos, como los análisis avanzados o los programas de mantenimiento predictivo.

Con estas habilidades, los fabricantes de automóviles podrán implementar un enfoque completo de fabricación inteligente que conecte la ingeniería, las tecnologías de la información, las tecnologías operativas y el taller. Como resultado, estas empresas serán más adaptables y resistentes a los cambios del mercado, a la vez que apoyarán la futura innovación de productos a través de la flexibilidad de la fabricación.

La conectividad en el diseño y la ingeniería de fabricación comienza con la planificación de los procesos. Al conectar la planificación del proceso a través de un hilo digital, los planes iniciales de las unidades de trabajo y las cadenas de producción se capturan y se hacen accesibles a cada disciplina y equipo, y a los procesos posteriores. Este es el primer paso para construir una versión virtual, o gemelo digital, de una línea de fabricación inteligente.

A partir de ahí, los fabricantes automovilísticos pueden empezar a simular los procesos de producción utilizando las representaciones virtuales de las unidades desarrolladas en la planificación de procesos. A través de estas simulaciones, los ingenieros pueden evaluar diferentes configuraciones de líneas, probar la integración de máquinas nuevas y viejas, e identificar dónde se justifican las actualizaciones en función de los resultados.

Además, las simulaciones de gemelos digitales modernas pueden ejecutar la lógica de la automatización, lo que permite que las empresas pongan en marcha virtualmente las líneas de producción que han sido verificadas y validadas, garantizando que las máquinas y las células funcionen juntas como deben para producir piezas de alta calidad en el momento de su lanzamiento. Los datos recogidos en estas simulaciones se convierten entonces en la columna vertebral de la verificación y validación de las operaciones de la planta.

Una vez que la línea de producción ha sido diseñada, puesta en marcha e instalada, el fabricante automovilístico puede empezar la producción mientras captura valiosos datos del taller. Con el acceso al tiempo real a los datos operativos, las empresas pueden gestionar y ajustar fácilmente el entorno de fabricación según sea necesario. Por ejemplo, los datos de fabricación en tiempo real pueden ayudar a identificar los cuellos de botella o señalar el origen de los posibles problemas de calidad en la línea de producción.

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A medida que esta información se introduce en la plataforma de datos, se crea un bucle cerrado de planificación de la fabricación, ingeniería y funcionamiento real. Además, los datos de producción que se capturan en la línea alimentan plataformas de IA, aprendizaje automático y simulación. Esto puede ayudar a las empresas a realizar un mantenimiento predictivo de la maquinaria, prevenir fallos de calidad e iniciar acciones correctivas a lo largo de todo el ciclo de vida de la producción.

La producción inteligente comienza con la digitalización

Los fabricantes automovilísticos seguramente pueden emprender una transformación digital por su cuenta, pero un socio tecnológico importante puede proporcionar apoyo, servicios y experiencia en la transformación digital para ayudar a acelerar esta transformación al tiempo que se reducen los riesgos. Los proveedores de software y tecnología, como Siemens, pueden ofrecer soluciones digitales y de software completas para ayudar a la digitalización de varios procesos.

Por ejemplo, pueden suministrar dispositivos de borde para conectar máquinas de producción heredadas. Estos dispositivos de borde se integran con los sistemas de TI y OT para apoyar la supervisión constante, el pronóstico y la autoorganización del entorno de fabricación mediante el uso de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático.

Además de una cartera completa de capacidades digitales, estas empresas pueden proporcionar servicios de consultoría e ingeniería para reducir el riesgo de un programa de transformación digital, al tiempo que aceleran el progreso hacia los hitos clave. Por último, un socio fuerte puede desplegar tecnologías de varias maneras para apoyar a sus clientes: lo cual incluye las instalaciones, la nube o un enfoque de nube híbrida, según sea necesario para su programa.

Por último, los fabricantes automovilísticos tienen que dar los primeros pasos hacia la fabricación inteligente. Se empieza actualizando los equipos tradicionales con tecnologías inteligentes que permiten que la empresa reciba información procesable a sus sistemas de producción existentes. Esta información puede aprovecharse en el diseño y la puesta en marcha de nuevas líneas de producción para modernizar rápidamente las plantas de fabricación. Estos datos de producción reales también pueden ayudar a desarrollar una representación virtual de las líneas de producción y a establecer una interconexión de todas las disciplinas de ingeniería.

Con una planta totalmente modernizada, las empresas pueden aprovechar la inteligencia de producción para crear un bucle cerrado de datos de fabricación, ingeniería y ejecución. Esto permitirá que los fabricantes de automóviles supervisen el rendimiento de las máquinas y anticipen los problemas operativos para impulsar la mejora continua de los productos y los procesos, mejorando a su vez la velocidad y el rendimiento de la cadena.

En general, las ventajas de la digitalización ayudarán a las armadoras de automóviles a crear ecosistemas de fabricación verdaderamente inteligentes, lo que contribuirá a su capacidad para realizar lanzamientos impecables, acelerar los tiempos de puesta en marcha y cumplir los objetivos de rendimiento de la producción.

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