Línea de producción a toda velocidad

El gemelo digital facilita la creación de modelos de simulación para sistemas complejos. Un reciente proyecto de investigación conjunta entre Volkswagen y Siemens muestra cómo este enfoque mejora la eficiencia en las líneas de producción.

Colaboración por la seguridad de los trabajadores

A medida que los robots industriales ensamblan vehículos de pasajeros en las instalaciones de producción de Volkswagen, la seguridad de los trabajadores es primordial. Un error de software podría causar accidentes graves y pérdidas materiales. La puesta en marcha virtual ayuda a reducir el tiempo de inactividad requerido para la puesta en marcha en el mundo real, pero demora alrededor de seis semanas. Por lo tanto, Siemens y Volkswagen se propusieron reducir el tiempo requerido, como parte del proyecto Maya, financiado con una subvención de la UE y ya finalizado.

Una persona con una camisa azul está parada frente al logotipo de Siemens y sostiene una tableta.

Acelerar la puesta en marcha virtual en Volkswagen

Combinación para un nuevo proceso de simulación

Los modelos de simulación existentes se basaban en diferentes herramientas específicas del dominio. Con Maya Simulation Framework, Volkswagen ahora puede combinar modelos de diferentes simuladores.

Cosimulación y verificación para un piloto exitoso

Los modelos de cosimulación combinan los modelos existentes para la puerta de seguridad, la mesa de indexación giratoria y el robot de fabricación con el fin de formar un sistema de ensamblaje de portón trasero virtual.

Costos más bajos para la puesta en marcha virtual

Casi el 70 por ciento de los usuarios y probadores piloto de Volkswagen están convencidos de que la cosimulación reducirá en gran medida los costos de puesta en marcha virtual.

De múltiples modelos individuales a cosimulación

Un conjunto de portón trasero Volkswagen que está siendo ensamblado por una máquina Siemens.

Sistemas complejos, documentación extensa

Una puerta de seguridad, una mesa de indexación giratoria y un robot son tres componentes necesarios para el montaje del portón trasero. El robot recoge el portón trasero de la mesa de indexación giratoria, que primero la inclina hasta la posición correcta y luego la transporta a la siguiente estación. La puerta de seguridad cerrada protege a las personas en la fábrica, pero debe abrirse cuando se coloca un nuevo portón trasero sobre la mesa.

“Una línea de producción como la de VW es compleja”, dice la experta en simulación Veronika Brandstetter, de la unidad de investigación y desarrollo de Siemens Corporate Technology (CT). “Los componentes individuales pueden ser desarrollos internos o productos comprados. En la mayoría de los casos, el papeleo y la documentación de desarrollo ya están disponibles, así como modelos que vienen en diferentes grados de detalle y utilizan una variedad de sistemas de notación”.

La puesta en marcha virtual es estándar, pero requiere mucho tiempo

La puesta en marcha virtual no es nada nuevo para VW: “Antes de poner en marcha la planta de producción real, o incluso los nuevos componentes individuales, siempre realizamos la puesta en marcha virtual”, explica el gerente de proyectos de Volkswagen, Torben Meyer. “Eso significa que primero probamos las funciones usando un modelo virtual del sistema, lo que garantiza que la puesta en marcha real, que implica detener la planta a un gran costo, proceda lo más rápido posible”.

Los jefes de producción deben presupuestar alrededor de seis semanas para poner en marcha virtualmente una línea de producción. Aproximadamente dos tercios de eso son necesarios para crear el modelo de puesta en marcha virtual en primer lugar.

“El proceso de creación de un modelo como este puede hacerse mucho más rápido y eficiente si las personas a cargo pueden usar fuentes existentes y con buen mantenimiento”, observa Brandstetter.

Una persona con una camisa azul y pantalones negros de pie frente a una pared blanca con un logotipo azul y blanco.

Visión de un sistema modular

Una de las etapas que requiere más mano de obra y es más propensa a errores es la ingeniería inversa. En esta etapa, se recrea el modelo de comportamiento de los componentes existentes partiendo del original y trabajando hacia atrás. “Las personas a cargo de la puesta en marcha virtual se enfrentan al laborioso y riesgoso desafío de reunir todo este material de diversos compañeros de trabajo en múltiples departamentos”, dice Brandstetter.

La visión ideal es hacer que los modelos de simulación y la información asociada estén disponibles en una biblioteca, permitiendo que estos elementos se junten rápidamente para crear un sistema virtual completo. “Ya tenemos elementos de biblioteca para muchos componentes del sistema”, dice Brandstetter. “Pero esto sigue siendo una excepción para los productos comprados. El objetivo es establecer el Digital Testing Twin como estándar”.

Integrar todo

El desafío radica en crear un sistema virtual completo a partir de estos componentes digitales, que provienen de muchas fuentes, tienen distintos grados de detalle y pertenecen a entornos diferentes, y que, por lo general, no se pueden combinar directamente entre sí.

Aquí es donde entran en juego los expertos de Siemens: “Es especialmente difícil cuando los modelos de simulación se basan en diferentes herramientas específicas del dominio. Para nuestro proyecto de investigación, nos concentramos en lograr una solución para este problema”, explica Brandstetter. “Para el ensamblaje del portón trasero, por ejemplo, tuvimos que acomodar tres entornos separados (Process Simulate, Amesim y PLCSIM Advanced), que simulan o emulan la cinemática 3D

Una persona está parada frente a una pared blanca con un logotipo azul y blanco.

Una planta de producción de Volkswagen con un gran edificio y maquinaria en primer plano.

Lanzamiento de un programa piloto revolucionario

“El coordinador de Maya Simulation organiza los flujos de trabajo de los simuladores individuales para crear un único sistema integral”, dice Brandstetter. “Ya existían enfoques comparables en el área del desarrollo de automóviles, pero para el desarrollo de la planta de fabricación, como nuestro proyecto piloto para VW, es un proceso nuevo”.

El software de control para el montaje del portón trasero se probó mediante cosimulación. Ya existían modelos de simulación viables para el comportamiento cinemático 3D y el comportamiento eléctrico de los tres componentes, pero para diferentes entornos de simulación y con características específicas. En Maya Simulation Framework, se combinaron con el software de control para formar un sistema de ensamblaje de portón trasero virtual, que luego pudieron verificar.

Con la mirada hacia el futuro

Los usuarios y los probadores piloto de Volkswagen quedaron impresionados por este ejemplo. Casi el 70 por ciento de ellos están convencidos de que la cosimulación reducirá en gran medida los costos de la puesta en marcha virtual. Torben Meyer de Volkswagen también está contento: “Creemos que la cosimulación ofrece un gran potencial para reducir el tiempo necesario para la puesta en marcha en nuestras líneas de producción”.

Un grupo de personas con atuendo formal de pie en un entorno de oficina.

Creemos que la cosimulación ofrece un gran potencial para reducir el tiempo necesario para la puesta en marcha en nuestras líneas de producción.

Torben Meyer, Gerente de proyecto, Volkswagen

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