Manufactura y Producción: Caso VIRTUAL QUALITY FRAME

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Un claro ejemplo de gemelo digital podría ser el que mostramos a continuación donde simulamos una línea de ensamblaje de carrocerías de vehículos (body&white) de la factoría de SEAT en Martorell. Este gemelo digital fue creado en 2022 el marco de colaboración entre SEAT, Kapture.io, Asorcad y el clúster de Photónica (SECPHO), y financiado por el Ministerio de Industria con líneas de subvenciones AEI’s y bajo el acrónimos VIRTUAL QUALITY FRAME. Todo este contenido fue presentado en el Congreso de la Calidad para Automoción del año 2023 que organiza la Asociación Española para la Calidad (AEC).

El objetivo del proyecto ha sido digitalizar el proceso de ensamblado de bastidores y carrocerías mediante un sistema inteligente y automatizado que ha permitido la gestión virtual de los datos de medición de las piezas de estampación y conjuntos de chapistería de los modelos que se fabrican en la planta de SEAT Martorell.
Se trata de experimentar con nuevas tecnologías para gestionar la información masiva de datos de los nuevos sistemas de medición digitales, para piezas unitarias, subconjuntos y carrocerías, permitiendo la anticipación de problemas y la mejora de la calidad. Se genera trazabilidad y conocimiento de la cadena de valor.
Con ello se ha logrado:

  • Avanzarse a problemas antes de que sucedan (aguas abajo)
  • Resaltar los cambios significativos de tendencias (alarmas)
  • Toma de decisiones rápida
  • Reducir retrabajos
  • Tener más conocimiento y dominio del proceso

Ilustración 1 Mapa de proceso elaborado por SEAT

En cuanto a la ingesta de datos, se trataba de adquirir datos de las instalaciones que verifican muestralmente todas las piezas unitarias de estampación (Prensas) que posteriormente formaran los subconjuntos (Carrocería) y el conjunto final de la carrocería antes de pinta (ZP5). Los sistemas in-line, que verifican las carrocerías, recopilar datos a tiempo real de los controles de calidad de la línea, adquiridos mediante el sistema Perceptron. Una serie de brazos robotizados y unas cámaras van midiendo los gap&flush en aproximadamente 80 puntos distintos de la carrocería y sólo en unidades alternas (para poder cumplir el tiempo de ciclo), y con esta información, el sistema es capaz de predecir cuando se acerca una incidencia que puede parar la línea de producción. Los microcortes de la línea, que hasta el momento se van produciendo en diversas ocasiones a lo largo del día, obligan a estudiar en cada ocasión el motivo del paro y a dedicar unos minutos para rearmar la instalación. Estos minutos de paros de la instalación, que acaban sumando horas al cabo de la semana, son costosísimos. Poderlos predecir la potencial incidencia con 20 carrocerías de antelación, y nos permite actuar de algún modo para evitar el paro. Esto es un gran avance que nos permite un gemelo digital como el que mostramos en el video.

Posteriormente un túnel de visión verifica el vehículo terminado, con al pintura y todos los componentes montados. La información obtenida se coteja con la información procedente de ZP5 para poder obtener patrones de comportamiento que nos adviertan de situaciones no deseadas.

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Definición del mapa del proceso, estructura de producto y entender el dominio.
Para generar conocimiento del dominio, SEAT elabora y presenta un mapa de su proceso productivo identificando las diversas fases y los puntos de medición. La finalidad de este mapa es poner en contexto a todas las partes y unificar semántica. Mediante este mapa de proceso se identifican los puntos de medición y se evalúa la importancia de estos.

El proceso productivo se inicia en el área de prensas, donde se producen diferentes componentes, denominados claves. Estas claves son ensambladas entre ellas y con piezas aportadas por proveedores externos para la elaboración de subconjuntos que, en una fase posterior tras el ensamblado entre ellos, forman conjuntos.
Paralelamente, ciertas claves de prensas y de proveedor se ensamblan para crear lo que se denomina conjuntos móviles (EEMM). Son aquellas partes de la carrocería del vehículo que están sujetas a movimiento como puertas, portones, capós, etc.
Finalmente, los conjuntos y los elementos móviles tras el ensamblado forman la carrocería o mascarón listo para el proceso de pintado y montaje.
En cada una de estas fases se realizan mediciones geométricas para garantizar el estándar de calidad del vehículo.
Determinación de los orígenes de datos, frecuencias, volumetrías, acceso a los datos y trazabilidad.
Tomando el mapa del proceso de fabricación se profundiza con mayor detalle en cada punto del proceso y sus orígenes de datos, los formatos en que se encuentran, además de su volumetría y como se accede a ellos; teniendo en cuenta las políticas de seguridad y acceso a datos de SEAT.


Área de prensas: piezas de estampación.
Se producen unas 50 claves diferentes mediante el proceso de estampación y se realizan mediciones de las claves siguiendo una planificación previamente definida. El objetivo es realizar la medición de cada clave que se esté produciendo en ese momento, como mínimo una vez por semana.
La medición se realiza mediante máquinas de medir por coordenadas, a través de sensores táctiles que realizan la medición de los elementos para, posteriormente gracias al software que incorporan, se calculen las relaciones entre elementos medidos como distancias, paralelismos, simetrías, etc.

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En este video a continuación se muestra como son tratados los datos de mediciones en metrología realizadas sobre piezas de “Prensas“. Se selecciona la línea de fabricación (modelo), y la pieza de eses modelo, para poder visualizar una serie de alarmas sobre indicadores ponderados. En lugar de mostrar las cientos de puntos medidos sobre cada pieza, se muestra únicamente las alarmas, con criterios de ponderación, que realmente merecen que focalicemos la atención de los expertos, como por ejemplo cambios de tendencia importante, etc… Con la ayuda de un modelo 3D de la pieza, vemos donde se encuentra ubicada la alerta para entender con mayor celeridad la problemática y las posibles soluciones.

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