Cómo se logra la fabricación de precisión

Con la ayuda de estadísticas de perímetro y aprendizaje automático, Audi está transformando los procesos de fabricación.

Conclusiones principales:

  • Intel está llevando el análisis al perímetro y ayudando a Audi a automatizar y mejorar los procesos críticos de control de calidad en sus fábricas.

  • Al crear una solución de plataforma basada en datos, Audi puede reducir los errores humanos y garantizar que todos los vehículos se construyan con mayor exactitud y precisión.

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Aplicación de tecnología digital a la fabricación

Para Audi, el secreto del éxito es el compromiso de utilizar tecnología de vanguardia para construir vehículos de alta calidad que ofrezcan ingeniería de precisión, desempeño excepcional y lujo. El proceso de fabricación de automóviles Audi es muy avanzado, con muchos trabajos de producción, desde la soldadura por puntos hasta el remachado, totalmente automatizados. Sin embargo, su objetivo final es crear fábricas inteligentes y alcanzar un nivel de producción de Industria 4.0. Para lograr ese objetivo, los ingenieros de Audi tendrían que ir más allá del enfoque tradicional de crear soluciones de hardware y software personalizadas para manejar casos de uso individuales. En cambio, necesitarían una plataforma escalable y flexible que utilizara capacidades digitales avanzadas como el análisis de datos, el aprendizaje automático y la computación de perímetro.

“Si nos fijamos en las fábricas actuales, la operación de fabricación de automóviles Audi es muy avanzada y extremadamente sofisticada”, afirma Christine Boles, vicepresidenta del grupo de Internet de las Cosas y directora general de la división de Soluciones Industriales de Intel. “Pero los casos de uso personalizados son difíciles de mantener y escalar, y de hecho pueden obstaculizar la innovación debido al tiempo y el dinero que se requieren para obtener las aprobaciones necesarias e implementar soluciones individuales. Audi estaba dispuesta a ver las cosas de otra manera y a probar un enfoque diferente”.

Mejora de la calidad a través de la inspección en línea

Audi se asoció con Intel en un experimento de prueba de concepto centrado en mejorar el proceso de control de calidad de las soldaduras de sus vehículos. La prueba se llevó a cabo en la fábrica de Audi en Neckarsulm (Alemania), una de las dos principales plantas de montaje de la empresa.

La planta de Neckarsulm cuenta con 2500 robots autónomos en su línea de producción. Cada robot está equipado con una herramienta, desde pistolas de pegamento hasta destornilladores, y realiza una tarea específica necesaria para montar un automóvil Audi. Novecientos de esos robots usan pistolas de soldadura para soldar puntos que mantienen unidas las piezas de metal. La línea de producción está organizada en una serie de células y vehículos que se ensamblan y se desplazan por la línea de célula a célula. Cada célula puede contener hasta 20 robots y varias fresadoras. Las fresadoras se utilizan para limpiar en las pistolas de soldadura, según sea necesario, entre las operaciones.

En la fábrica de Neckarsulm, Audi ensambla hasta unos 1000 vehículos al día, y hay 5000 soldaduras en cada coche, lo que equivale a más de 5 millones de soldaduras en un solo día de producción. Para garantizar la calidad de sus soldaduras, Audi realiza inspecciones manuales de control de calidad utilizando el método de muestreo estándar de la industria. “Audi saca un coche de la línea cada día y lo lleva a una gran sala, donde 18 ingenieros con portapapeles utilizan sondas de ultrasonido para probar los puntos de soldadura y registrar la calidad de cada punto”, explica Rita Wouhaybi, ingeniera principal del grupo de Internet de las Cosas en la división de Soluciones Industriales de Intel y arquitecta principal del software de IPerspectivas sobre el perímetro industrial de Intel.

La toma de muestras es costosa y requiere mucho trabajo, y el proceso dejaba demasiadas preguntas sin respuesta sobre la calidad de los otros 999 coches producidos cada día. Desgraciadamente, Audi no disponía de una forma factible y rentable de comprobar la calidad de esas otras soldaduras. “OurNuestro gran objetivo para esta solución es hacer posible que inspeccionemos el 100 % de nuestras soldaduras con un grado de precisión muy alto”, explica Mathias Mayer, quien dirige la planificación de la tecnología de automatización en Audi. “Ahora mismo, no tenemos esa garantía. Inspeccionamos un coche terminado al final de la línea de producción. No tenemos un proceso de inspección intermedio. Intel tiene tanto la tecnología como la experiencia para ayudarnos a mejorar nuestros procesos y alcanzar nuestros objetivos”.

Creación de una solución de perímetro escalable

Junto con Audi, Intel creó algoritmos para el análisis de flujos utilizando el software Intel's Industrial Edge Insights. Los algoritmos generaron un análisis predictivo y una modelización que transformó los datos de la fábrica en información valiosa. La solución absorbe los datos de los controladores de las pistolas de soldadura y los analiza en el perímetro.

Los científicos de datos de Intel crearon un algoritmo de aprendizaje automático y lo entrenaron para que fuera preciso comparando las predicciones que generaba con los datos de inspección reales que proporcionaba Audi. El modelo utiliza los datos generados por los controladores de soldadura, que muestran las curvas de tensión y corriente eléctrica durante la operación de soldadura. Los datos también incluyen otros parámetros como la configuración de las soldaduras, los tipos de metal y el estado de los electrodos. Un panel de control permite a los empleados de Audi visualizar los datos, y el sistema alerta a los técnicos cada vez que detecta una soldadura defectuosa o un posible cambio en la configuración que podría minimizar o eliminar los fallos por completo.

Las optimizaciones en la planta de producción pueden ir más allá de un proceso y extenderse al resto de la fábrica. Audi puede utilizar esta solución de plataforma para otros casos de uso en los que intervienen robots y controladores, como el remachado, el pegado y la pintura. “El valor de poner la plataforma de análisis en el perímetro es que te permite atraer más datos a ella y buscar correlaciones, causalidades y otros análisis interesantes, incluso algunos que no se te ocurren al principio”, explica Brian McCarson, vicepresidente del grupo de Internet de las Cosas y director de Ingeniería y Arquitectura de Sistemas Industriales de Intel. “Esta plataforma da a Audi un gran margen de maniobra. No es solo para este caso de uso. Después de hacer la inversión inicial en la plataforma, Audi puede crecer en ella y escalarla a través de las instalaciones y a otros casos de uso”.

Esta solución es como un proyecto para futuras soluciones. Tenemos muchas tecnologías en la fábrica, y este es un modelo que podemos utilizar a fin de crear soluciones de inspección de calidad para esas otras tecnologías, de modo que no tengamos que depender de las inspecciones manuales”, Henning Löser, director del Laboratorio de Producción de Audi

Aumento de la eficiencia y la precisión

Pasar de las inspecciones manuales a un proceso automatizado basado en datos ha permitido a Audi aumentar el alcance y la precisión de sus procesos de control de calidad. Pero hay otros beneficios adicionales.

En la fábrica de Neckarsulm, ya estamos observando una reducción de los costos laborales de entre el 30 % y el 50 %", Michael Häffner, director de Planificación de la Producción, Automatización y Digitalización de Audi

Häffner subrayó que el aumento de la automatización y la eficiencia no consiste en sustituir a los trabajadores, sino en dotarlos de nuevos conocimientos y habilidades, y crear nuevas oportunidades para ellos. También es una necesidad, porque muchos trabajadores cualificados de las fábricas se jubilan y se llevan consigo valiosos conocimientos. Así que automatizar algunos de esos trabajos y canalizar a los empleados más jóvenes en nuevas direcciones es bueno para la empresa y para los trabajadores.

Otra ventaja clave del nuevo sistema y de las inspecciones precisas que permite es que Audi puede ser proactiva y centrarse en evitar los problemas en lugar de limitarse a reaccionar ante ellos. “Digamos que hacemos una inspección general de 5000 o más soldaduras en un coche al día, y puede que el 95 % de esas soldaduras sean buenas y el 5 % no”, dice Mathias Mayer. “En el futuro, podemos centrarnos en el 5 %, porque sabemos dónde están en la fábrica y podemos actuar mucho antes”.

Una mirada puesta en el futuro

Contar con un sistema transparente que permita a Audi entender y aprender de los datos que generan sus equipos inspira a la empresa a considerar nuevas posibilidades y le proporciona beneficios adicionales, algunos de ellos inesperados. “Gracias a los análisis que ahora realizamos y a la mayor visibilidad de nuestros datos, Audi redujo su carga impositiva empresarial”, afirma Häffner. “Antes teníamos que hacer muchas suposiciones y eso se veía reflejado en nuestros impuestos Ahora, los datos reales demuestran que nuestra obligación fiscal es menor, lo que supone un importante ahorro de costos”.

Audi ya tiene previsto utilizar la plataforma para otros casos de uso en la fábrica de Neckarsulm, y con el paso del tiempo pretende implementar la inspección predictiva de soldaduras y otras soluciones en todas las instalaciones de producción del Grupo Volkswagen. “Estamos en los inicios de la recolección y el análisis de nuestros datos”, afirma Henning Löser. “A medida que continuemos este viaje, habrá muchas más sorpresas alegres y nuevas oportunidades para nosotros”.

Construir coches más precisos y sostenibles es maravilloso, e Intel, con socios como Audi, puede materializar eso.

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