De Virtual a Realidad

  • Uso sistemático de diseños tridimensionales y simulaciones por ordenador
  • Innovador software para incrementar la capacidad de producción
  • Montaje final y construcción de carrocerías completamente digitalizados

Junto a las instalaciones activas de producción en Rüsselsheim, se está construyendo una planta de automóviles completamente nueva. En ella, Opel establecerá nuevos estándares de calidad, productividad y flexibilidad. Cuando inicialmente se ha concebido la nueva planta, los especialistas de producción del Centro Internacional de Desarrollo Técnico (ITDC) de Opel han utilizado planes de construcción tridimensionales y por animación, así como herramientas de simulación hasta un punto nunca antes utilizado. Opel ya posee un abundante know-how en esta área, y su capacidad es ampliamente reconocida dentro de la industria del automóvil. La animación tridimensional por ordenador es extremadamente realista, logrando que la planificación del trabajo en la nueva planta y la preparación de la producción sean más fiables que nunca.

Todos los equipos de planificación y desarrollo participantes en el proyecto se beneficiaron del extensivo uso de los sistemas de simulación. Cada elemento de la planta se ha planificado utilizando una base matemática estandarizada, para mayor claridad en los parámetros de planificación individuales. Esta ha sido la primera vez que el área altamente compleja de montaje final ha sido completamente simulada. Otras secciones de la planta que también han sido completamente representadas por estos modelos de ordenador han sido las áreas de montaje final y de carrocerías. Asimismo, los expertos en simulación del Centro Internacional de Desarrollo Técnico de Rüsselsheim han analizado el diseño de herramientas para la nave de prensas, el concepto global de logística y en particular, la ergonomía de los puestos de trabajo individuales.

Los Diseños Tridimensionales y las Simulaciones son Canales de Comunicación Altamente Eficientes

Además de la forma en que las innovadoras aplicaciones de software han logrado acelerar el trabajo de planificación y desarrollo, otra ventaja ha resultado evidente en el transcurso del proyecto: los diseños tridimensionales y las simulaciones por ordenador han resultado un canal de comunicación altamente eficiente, capaz de mostrar las situaciones técnicas de manera objetiva para que fuera fácil de entenderlas por todos los implicados. Los participantes han podido ver de forma más auténtica que nunca la fase de planificación actualmente en discusión. Esta utilización de la “realidad virtual” ha permitido a los representantes de las más variadas áreas especializadas y de desarrollo dentro de la compañía reunirse en una serie de seminarios, para estudiar y analizar la situación actual de cada proyecto y contribuir a su desarrollo.

Las herramientas de simulación permiten que se incorpore información y parámetros nuevos o rectificados en todas las sesiones de trabajo. De esta manera, los ingenieros de Opel han podido observar los efectos potenciales de las alternativas o cambios sugeridos tan pronto como éstos han sido expresados y evaluar las posibles consecuencias; el ordenador ha sido capaz de tener en cuenta todo ello, recalcular la situación e integrar estas modificaciones en su pantalla. Gracias al uso de estos innovadores sistemas de software, se les ha podido ofrecer a los expertos de producción una clara impresión de la planta de manufacturas planificada y de los procedimientos a seguir en la primera etapa del proceso de planificación. Como resultado, han podido aplicar sus conocimientos en la pantalla del ordenador mucho antes de que se instalen las primeras piezas del equipo.

Primera Simulación Completa de un Area de Montaje Final Compleja

Opel ha conseguido un notable progreso en la industria del automóvil mediante la simulación de movimientos de la línea de montaje a través de todas las áreas de pruebas y de acabado final. Hasta ahora el número de variables que es típico de estas áreas ha impedido su modelado matemáticamente exacto. Una gran proporción del trabajo comprende diversos procedimientos y secuencias de manufacturas que difieren ampliamente e involucran a un número variable de empleados. No obstante, gracias al último software y a las soluciones inteligentes de los especialistas en simulación, el equipo interdisciplinar de ingenieros de Opel ha tenido éxito al analizar estos procesos de forma individual y precisa, describiendo exactamente los procedimientos de trabajo e introduciendo información del personal necesario. En el transcurso de sus investigaciones los expertos también han podido realizar varios procesos interactivos con las áreas de montaje final y en consecuencia, realizar un esquema de la configuración óptima de la línea de producción.

Las Simulaciones de Movimiento de Material son la clave para una Producción Flexible

La simulación de movimiento de materiales dentro de la planta proyectada en las nuevas instalaciones de Rüsselsheim ha demostrado ser la clave para un mayor grado de flexibilidad en la producción. El objetivo declarado ha sido configurar la planta de producción de manera dinámica con objeto de que sea capaz de producir varias líneas de modelos y establecer el mayor número posible de especificaciones de equipo alternativo. Cambiando los parámetros de entrada ha sido posible simular y probar todas las combinaciones concebibles de productos que se pudieran precisar más adelante como resultado de las condiciones de un mercado fluctuante. Una de las principales prioridades de desarrollo ha sido determinar el volumen de las áreas de parachoques y de clasificación dentro del área de carrocerías en relación con el movimiento de productos a lo largo de las líneas de montaje. Un factor decisivo en este análisis ha sido el conocimiento de los índices dinámicos en estas secciones individuales de la planta. Los ingenieros de producción de Opel, en consecuencia, han diseñado los procesos de línea de producción y secuencias de una manera sumamente detallada y han creado modelos de simulación que representan las distintas etapas del proceso e incluso, en algunos casos, el nivel individual de la estación de trabajo. Uniendo estos modelos detallados, se ha obtenido una información importante sobre la interacción entre las distintas áreas y de cómo afecta a la secuencia completa del proceso del área de carrocerías.

Asimismo, la simulación detallada de movimiento de materiales ha hecho posible el optimizar el área de montaje del salpicadero. Como resultado, el número de áreas de prueba que se necesitan para los módulos del salpicadero y los componentes que llegan se ha reducido.

Otro objetivo de la simulación de movimiento de material ha sido el desarrollo y validación de estrategias de control adecuadas para las áreas de producción, por ejemplo, el establecimiento de secuencias de trabajo en la línea de producción. Comparando estrategias alternativas ha sido posible ver, durante la fase de planificación, qué soluciones prometían ser las más eficientes en la práctica.

Análisis Ergonómico para unas Condiciones Óptimas de Trabajo

El propósito de las investigaciones ergonómicas llevadas a cabo para la nueva planta en Rüsselsheim es crear las mejores condiciones posibles en el área de trabajo de las distintas secciones de producción y montaje de la planta. Los expertos de producción de Opel han unido sus fuerzas con los representantes del Comité de Empresa, los servicios médicos de la planta y el departamento de seguridad industrial en un proyecto de simulación pionero. Han examinado cada uno de los 39 puestos de trabajo en el proceso completo del montaje del salpicadero y los han optimizado desde el punto de vista ergonómico. Las simulaciones por ordenador han proporcionado a los expertos información exacta sobre tiempos razonables de trabajo para los empleados, teniendo en cuenta el esfuerzo físico invertido. Se han utilizado los modelos de cuerpos digitales para determinar las cargas impuestas en varias partes del cuerpo durante el trabajo. Esto, en definitiva, significa que tanto las posiciones de trabajo no satisfactorias como los movimientos incómodos al levantar material se han evitado desde el principio.

Los expertos de Opel también han simulado un total de veinte puntos de montaje, han analizado los tiempos necesarios para conseguir las secuencias de trabajo y han comprobado los resultados en pruebas de laboratorio. Para hacer esto, los especialistas han combinado la información de tres esquemas tridimensionales con las distancias que los empleados tienen que recorrer y el tiempo requerido para cada paso en el proceso de montaje. El objetivo de estas investigaciones ha sido el armonizar la ergonomía y el tiempo y esfuerzo necesario en los puestos de trabajo individuales con objeto de comprobar que cada empleado es capaz de seguir el ritmo del proceso de trabajo.

Hasta 600 Robots en una Prueba Virtual

El área de carrocerías, donde trabajarán alrededor de 600 robots, se ha simulado completamente como parte del proceso de planificación digital. El objetivo de estas pruebas virtuales ha sido definir los movimientos del robot que se necesitarían en la práctica. Los robots realizarán trabajos como la unión de elementos de la carrocería a un nivel muy alto de precisión, por ejemplo, por medio de soldadura por láser, pero también moviendo suavemente los paneles y las chapas procesadas de una estación de trabajo a la siguiente. Es esencial que todos los movimientos de los robots se realicen sin riesgo de colisiones. Los ingenieros de Opel han simulado, por ejemplo, la inserción de elementos de carrocería en las sucesivas estaciones de trabajo y los procedimientos de sujeción requeridos antes de poder llevar a cabo otra mecanización.

Ordenadores que Comprueban el Funcionamiento de las Herramientas

Uno de los resultados más importantes del análisis por ordenador en la nave de prensas es el diseño optimizado de las herramientas. Este se basa en la geometría de los elementos estructurales del vehículo según está determinada durante la fase de desarrollo. Cuando las láminas de metal pasan por las prensas es esencial que no se doblen o rajen, que se mantenga el grosor mínimo del metal y que las superficies exteriores visibles queden perfectas. Los ingenieros de Opel, por tanto, han simulado el proceso de cortar y el comportamiento del material en la pantalla del ordenador, teniendo en cuenta la geometría de las herramientas. Con la ayuda de estos resultados los expertos han podido realizar modificaciones en la configuración de las herramientas u otros parámetros del proceso. La simulación de operaciones de estampación, en consecuencia, también puede indicarnos el grosor residual del material después del procesado – información que tiene valor para los que desarrollan la carrocería al calcular la fuerza y rigidez. Los patrones de colores de las superficies de los componentes simulados se utilizan por los expertos para revelar el grado de distensión que tiene lugar en lo profundo de la chapa de metal, para que esto también pueda ser optimizado. La simulación por tanto, hace posible que los que desarrollan las herramientas reduzcan el tamaño de la chapa de metal a las dimensiones mínimas requeridas, haciendo, por lo tanto, un uso eficiente de los recursos y reduciendo costes.

Logística Inteligente Optimizada por Ordenador

Los diseños tridimensionales para las áreas hasta montaje final han ayudado a determinar con precisión dónde ubicar un total de 70 estaciones de ensamblaje donde componentes y módulos se depositarán en la línea de montaje en la secuencia requerida. Los camiones se cargarán en el Centro de Negocios en el orden en que los componentes se necesiten en la línea de montaje, eliminando, en consecuencia, el almacenaje intermedio. La simulación de procedimientos ha permitido que los expertos de Opel comparen distintas opciones logísticas y elijan la mejor interacción posible entre el Centro de Negocios y la línea de montaje. Parte del proceso comprende determinar las rutas de transporte más adecuadas a las distintas estaciones de trabajo y evitar movimientos innecesarios. El programa de transporte resultante asegura que se necesite el menor número posible de vehículos y conductores para un suministro ininterrumpido de material.

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