Vista aérea de la fábrica de productos electrónicos de Siemens en Amberg, que muestra su entorno de fabricación digital avanzada.

Transformación digital: predicar con el ejemplo

Con su estrategia Digital Enterprise, Siemens impulsa la transformación digital industrial para los clientes y a nivel interno. En Siemens Electronics Works Amberg, el rendimiento optimizado, los tiempos de ciclo rápidos y la sólida seguridad ya son una realidad, gracias a las soluciones de Digital Enterprise.

Teniendo en cuenta los 350 cambios de producción diarios, una cartera que contiene aproximadamente 1200 productos diferentes y 17 millones de componentes Simatic producidos al año, es necesario evaluar unos 50 millones de datos de procesos y productos y utilizarlos para su optimización a fin de que la producción en Siemens Electronics Works Amberg (EWA) funcione sin problemas. Además, tecnologías innovadoras como la inteligencia artificial (IA), la computación de Edge Industrial y un solución en la nube ya permiten secuencias de producción altamente flexibles y extremadamente eficientes y confiables.

Computación de Edge Industrial e IA para un mayor rendimiento

«Con la computación perimetral, los datos se pueden procesar inmediatamente en el lugar donde se generan, en la planta o la máquina», afirma el Dr. Jochen Bönig, director de digitalización estratégica de Siemens Amberg. Esto es lo que hace EWA, por ejemplo, en la línea de producción en la que se fabrican PCB para los componentes de la E/S distribuida. Pero incluso en este caso, la producción no está lo suficientemente optimizada y no es culpa de la disponibilidad de la planta ni de la calidad del proceso. El cuello de botella se encuentra al final de la producción de PCB, en la sección de inspección automática por rayos X. Las placas de circuito del tamaño de una uña alojan conectores BUS relacionados con la función con varios pines de conexión. En una prueba no integrada, las uniones soldadas de estos pines de conexión se someten a radiografías y se comprueba su correcto funcionamiento. ¿Debería comprarse otra máquina de rayos X por unos 500.000€? (Haga clic aquí para leer un artículo de un experto sobre el tema en el blog de Siemens). La alternativa es la inteligencia artificial. Los datos de los sensores se transfieren a una nube a través del entorno TIA (Totally Integrated Automation), que consiste en un controlador y un dispositivo Edge. Los expertos entrenan un algoritmo que se basa en la IA y los parámetros del proceso. El algoritmo aprende cómo se comportan los datos del proceso que reflejan la calidad de las uniones soldadas y controla un modelo que se ejecuta en una aplicación Edge en la planta. «El modelo predice si las uniones soldadas de la PCB están o no libres de fallas: en otras palabras, si es necesaria o no una prueba de final de línea. Gracias al análisis de ciclo cerrado, estos datos se pueden incluir inmediatamente en la producción», explica Bönig.

PCB production in an AI controlled model.

El sistema de alerta temprana evita sorpresas desagradables

La analítica de circuito cerrado y la tecnología Industrial Edge también se utilizan en el fresado. El husillo de fresado para despanelar PCB para Productos Simatic no siempre funcionaba correctamente debido al polvo de fresado, pero inicialmente la causa no estaba clara. Al igual que en el caso de la inspección automática por rayos X, los expertos de Siemens confiaron en una combinación de computación perimetral e inteligencia artificial para el mantenimiento predictivo. El equipo aisló dos parámetros que estaban claramente relacionados con el tiempo de inactividad no programado: la velocidad de rotación del husillo de fresado y la corriente eléctrica requerida por el variador. Estos datos se introdujeron en un dispositivo Edge, donde un algoritmo previamente entrenado identificó las interrelaciones entre las anomalías en los datos del proceso y el tiempo de inactividad y las devolvió a la producción. La aplicación Performance Insight pone los resultados a disposición de los usuarios en Insights Hub (anteriormente MindSphere). Los operadores de la planta ahora están informados de la situación entre 12 y 36 horas antes de que se produzca un posible fallo del sistema y pueden responder en consecuencia. Sin embargo, los datos y las anomalías no se almacenan simplemente en MindSphere. El algoritmo tiene que estar mejor entrenado para que pueda ofrecer resultados cada vez más precisos. «Eso es exactamente lo que ocurre en MindSphere. El entorno de digitalización uniforme e integral de EWA garantiza la interacción perfecta necesaria entre la automatización, el Edge Industrial y la computación en nube», explica Florian Meierhofer, experto en IoT de EWA.

Gemelos digitales y prueba de concepto (PoC)

El gemelo digital es responsable de que los componentes del controlador Simatic ahora se produzcan dentro de un ciclo objetivo de ocho segundos. La simulación inicial prometía un tiempo de ciclo de once segundos. También reveló que la duración del ciclo de once segundos se debía principalmente a los módulos de máquina que estaban planificados para la línea, pero que no funcionaron de manera óptima en la producción real. Los expertos de Siemens sustituyeron estos módulos por componentes más apropiados en el gemelo digital de producción. En la siguiente simulación, el tiempo de ciclo objetivo se alcanzó sin problemas, confirmando así la prueba de concepto.

En Siemens Electronics Works Amberg, las soluciones de hardware y software, la comunicación industrial, la ciberseguridad y los servicios se coordinan de manera óptima. Las secuencias de producción son perfectas, gracias a una integración horizontal y vertical uniforme de extremo a extremo. Esto convierte a EWA en un excelente ejemplo de empresa Digital Enterprise de Siemens que seguirá liderando constantemente el camino hacia la transformación digital del futuro.

Siemens Electronics Works Amberg (EWA)

Siemens Electronics Works Amberg (EWA) se fundó en 1989 y fabrica productos que incluyen controladores lógicos programables (PLC) Simatic. Cada año, la fábrica fabrica alrededor de 17 millones de productos Simatic, lo que significa que se envía un producto cada segundo. Allí se fabrican más de 1000 variantes de productos. Se utilizan para controlar plantas y maquinaria y automatizar las instalaciones de producción, lo que ahorra tiempo y costes y mejora la calidad del producto. Los procesos de producción de la propia Amberg también están controlados por unos 2.800 componentes Simatic. La producción funciona en gran medida de forma automatizada, y máquinas y robots gestionan de forma independiente el 75 por ciento de la cadena de valor. En cualquier período de 24 horas, los productos se preparan para su envío a aproximadamente 60 000 clientes en todo el mundo. EWA fabrica con un estándar de calidad del 99,9990 por ciento. Como resultado de una calidad de trabajo sostenible y una integración integral de datos, este logro establece un punto de referencia para la producción industrial.

Siemens Electronics Works Amberg facility.