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CASO PRÁCTICO

Precisión y eficiencia en la industria automotriz

Smart Automation diseñó e implementó una línea de producción modular para BRUSS. El sistema de automatización avanzado, basado en una gama de soluciones Siemens, mantiene un rendimiento constante independientemente de la variante del componente que se esté produciendo.

BRUSS es un proveedor líder mundial de productos automotrices en los campos de la tecnología de sellado y el control del tren motriz. En la fabricación de sus soluciones, utiliza, entre otros, procesos de moldeo por inyección de plástico. La necesidad de aumentar la capacidad de producción, junto con los crecientes requisitos para una mayor precisión de fabricación, llevó a la construcción de una nueva línea de producción modular en la planta polaca de la compañía.

“Además de impulsar la producción, nuestro objetivo también era mejorar los parámetros de calidad del producto final. Esto no fue posible usando la línea de producción existente en nuestras instalaciones de Mrągowo, cuyo rendimiento estaba por debajo de nuestras necesidades en ese momento”.
recuerda a Damian Rowiński, Gerente de Lanzamiento y Procesos de BRUSS Sp. z o.o.

Por lo tanto, se decidió construir y poner en marcha una segunda línea, diseñada para permitir la producción precisa de componentes al tiempo que aumenta significativamente la eficiencia de fabricación. La tarea de diseñar y entregar una línea de producción modular para el ensamblaje automatizado, marcado e inspección de calidad de cubiertas para motores de gasolina de tres y cuatro cilindros se confió a Smart Automation, una compañía especializada en la automatización y robotización de procesos industriales.

“Ya en la etapa de diseño, llevamos a cabo una verificación detallada de las soluciones técnicas, introduciendo numerosas mejoras en comparación con la línea anterior. En la nueva instalación, optamos por un enfoque integral y una integración completa de las tecnologías de Siemens, asegurando la consistencia y la máxima eficiencia de todo el sistema”.
enfatiza Radosław Szymański, Gerente de Proyecto en Smart Automation.

La implementación comenzó en junio de 2023 con la fase de desarrollo del concepto, durante la cual se diseñaron el diseño de estaciones y módulos, la asignación de máquinas de moldeo por inyección y las estaciones de trabajo del operador. En la siguiente etapa, se creó un modelo 3D de toda la línea, incluida una visualización de los procesos tecnológicos. La fase de documentación, completada con el inicio del pedido del proyecto, incluía un modelo 3D completo, esquemas eléctricos y neumáticos y una lista de materiales. La prepuesta inicial de la línea se llevó a cabo en las instalaciones de Smart Automation, sirviendo como un paso clave en las pruebas antes de la implementación completa. Posteriormente, la línea completa se probó in situ en BRUSS, culminando con la aceptación formal de la solicitud en diciembre de 2024.

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La línea de producción construida por Smart Automation permite la fabricación precisa de componentes y aumenta significativamente la eficiencia de producción

Proceso de producción de principio a fin

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La línea consta de catorce estaciones, con componentes transportados en paletas en un sistema de circuito cerrado.

El montaje de la cubierta del motor se lleva a cabo en una línea de producción modular que consta de 14 estaciones. Los componentes se transportan en paletas en un sistema de circuito cerrado. El proceso comienza con un manipulador que escoja una pieza nueva del molde de inyección, la pesa para el control de masa y la coloca en una paleta de transferencia. Luego, la pieza pasa a través de un sistema de estabilización térmica para una refrigeración controlada y está marcada con un código DMC único. El sistema monitorea continuamente el rendimiento de la línea. Si el búfer está lleno, las partes se almacenan, mientras que otras pasan a etapas posteriores.

“En el siguiente paso, dos estaciones equipadas con sistemas manipuladores realizan el ensamblaje de insertos utilizando tecnología de calentamiento por inducción. Luego, el proceso se traslada a una estación manual automática, donde el operador preinstala los insertos de control de flujo y coloca la pieza en una unidad de soldadura láser. Después del ciclo, el componente se devuelve al sistema de transporte de paletas”
explica Radosław Kokornacki, jefe de automatización en Smart Automation.

En la siguiente etapa, un sistema de visión verifica la exactitud del ensamblaje del inserto con una precisión de 0,02 mm, verificando la presencia y el flujo de aberturas, así como cualquier defecto de fundición, realizando mediciones de cribado de acuerdo con parámetros definidos. Luego, el operador inserta tornillos autorroscantes en los orificios e instala válvulas de control de presión. Finalmente, los tornillos se aprietan automáticamente y la planitud de la cubierta se mide con una precisión de 0,01 mm. Después de estos pasos, el producto está casi completo; solo queda la instalación de sellos. Sin embargo, este no es todavía el final del proceso de producción.

En la siguiente etapa, otra estación limpia automáticamente las superficies superior e inferior de la cubierta. Después, en la siguiente estación, los operadores instalan sellos usando moldes. Finalmente, se llevan a cabo siete pruebas de presión para verificar la estanqueidad, el flujo, la permeabilidad y el funcionamiento de la válvula. Luego, una estación dedicada verifica la posición de las válvulas de presión, la presencia de tornillos e insertos, y aplica una etiqueta de seguridad. La estación final libera las piezas terminadas al operador, almacena componentes defectuosos, maneja búferes, piezas que requieren reelaboración, muestras de referencia y recarga paletas.

A plena capacidad, la línea produce dos tipos diferentes de cubiertas simultáneamente, lo que garantiza un flujo de trabajo continuo, con un tiempo de ciclo de 33,5 segundos
Damian Rowinski , Gerente de Lanzamiento y Proceso, CEPILLOS

Línea SMART

La calidad de los productos finales es crucial para BRUSS, por lo que era esencial para Smart Automation implementar un sistema integral de control de parámetros de producción.

“Nos aseguramos de la trazabilidad completa de cada pieza fabricada. Los datos recopilados, como tiempos de ciclo de estaciones individuales, marcas de tiempo de entrada y salida y resultados de pruebas, permiten un cálculo y monitoreo precisos del indicador OEE. La verificación de calidad incluye pruebas de presión, inspección de geometría utilizando un sistema de visión avanzado, así como comprobaciones de mano de obra y la presencia de elementos como tornillos, válvulas y etiquetas de advertencia”.
dice Radosław Kokornacki.

La línea está equipada con un sistema patentado de administración, generación de informes y monitoreo de datos de procesos desarrollado por Smart Automation. Esta solución proporciona a los empleados de BRUSS acceso remoto seguro al estado de producción en tiempo real desde cualquier lugar. Los usuarios pueden analizar el rendimiento general, los datos detallados de la estación, el historial de procesos con parámetros y monitorear los indicadores de calidad y eficiencia por hora, por turnos y diariamente.

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La línea cuenta con un sistema propietario de administración, informes y monitoreo de datos de procesos desarrollado por Smart Automation.

“La máquina de moldeo por inyección utilizada por BRUSS produce cubiertas de plástico utilizando tecnología de moldeo por inyección. La línea que construimos controla automáticamente su calidad e integra componentes como tornillos y sellos. Como resultado, cambiar los tipos de productos implica un tiempo de inactividad mínimo, lo que garantiza la flexibilidad de producción sin cambios significativos en otros módulos”.
explica Radosław Szymański.

El proceso de cambio para una gama de productos diferente es altamente automatizado. El reemplazo manual de las herramientas de sellado se sincroniza con el tiempo de alimentación de material de la línea, lo que elimina efectivamente el tiempo de inactividad para esta operación.

El cliente final y el fabricante de la máquina eligieron las soluciones de Siemens. Los componentes de hardware y software que proporcionamos han cumplido con los exigentes objetivos establecidos por Smart Automation y BRUSS. Esto demuestra la alta funcionalidad, versatilidad y confiabilidad de nuestras soluciones complementarias, que literalmente 'impulsan' las líneas de producción industrial en nuestro país
Sławomir Kalita, Gerente de ventas, Siemens

La línea de producción opera sobre la base de una amplia gama de soluciones Siemens, desde PC y controladores industriales, pasando por sistemas de accionamiento, fuentes de alimentación y estaciones de E/S, hasta lectores RFID y paneles HMI

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Tecnología para la máxima calidad y eficiencia de producción

En el proyecto, la autoridad contratante, BRUSS, fue responsable de definir con precisión los supuestos funcionales y los requisitos de calidad para la línea de producción automatizada. Smart Automation, actuando como integrador de sistemas y contratista, manejó todo el alcance del trabajo: desde el diseño y la configuración hasta el desarrollo de software, ensamblaje, pruebas y puesta en marcha de la línea, asegurando flexibilidad de producción y alta eficiencia.

“Siemens apoyó la iniciativa como proveedor de componentes de automatización clave, proporcionando tecnologías que impulsan la línea de producción y permiten una gestión y control integrales del proceso de ensamblaje de la cubierta del motor en la línea automatizada desarrollada por Smart Automation,”
— explica Sławomir Kalita.

Para la construcción de la línea de producción, se utilizaron controladores SIMATIC S7-1500TF con funcionalidad tecnológica extendida, lo que permitió la implementación de algoritmos avanzados de control de movimiento y el cumplimiento de los más altos estándares de seguridad gracias a la función Safety Integrated. Los controladores se integraron con servoaccionamientos SINAMICS S210 y V90, lo que garantiza un control preciso del eje. La arquitectura modular de la línea, basada en sistemas de E/S ET200AL y ET200SP distribuidos, permitió una configuración flexible y cambios rápidos. El sistema se complementó con lectores RFID para identificación de componentes, conmutadores de red industrial, paneles de operador de la última serie SIMATIC HMI Unified y una amplia gama de dispositivos de conmutación que garantizan una distribución de energía confiable.

El uso de la tecnología Siemens nos proporcionó una configuración, diagnóstico y operación unificados sin la necesidad de cambiar entre diferentes entornos de software
Radosław Szymański, Automatización inteligente
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De pie desde la izquierda: R. Kokornacki, S. Kalita, R. Szymański, D. Rowiński

“El elemento clave es la administración centralizada de todo el proceso dentro del entorno TIA Portal, que integra la configuración, el diagnóstico y la simulación en una sola herramienta. Durante el proyecto, Smart Automation aprovechó muchas capacidades de la plataforma TIA Portal, incluidos bloques de accionamiento integrados, mecanismos de seguridad integrados, un modo multiusuario que permite la edición paralela de proyectos y la herramienta S7-PLCSIM Advanced para simulación y prueba de lógica de control antes de la puesta en marcha física”.
recuerda a Sławomir Kalita de Siemens.

El ritmo del proyecto fue excepcionalmente dinámico, se reflejó en una rápida toma de decisiones y un progreso continuo a pesar de los desafíos técnicos encontrados en cada etapa.

“Nuestro objetivo era construir una línea de producción que asegurara una alta repetibilidad, precisión y trazabilidad completa de las piezas en cada etapa de la producción, al tiempo que permitiera una mayor eficiencia del proceso y una gestión integral de la producción. Pimos lograr completamente este objetivo gracias en parte al soporte de Siemens y al uso de los componentes y software confiables de este fabricante”.
enfatiza Radosław Kokornacki.

“La línea de producción se caracteriza por su alta flexibilidad. Continuamente introducimos ajustes de parámetros y mejoras de procesos. En un futuro próximo, planeamos nuevas actualizaciones y expansión de la instalación”
— resume Damian Rowiński, Gerente de Lanzamiento y Proceso en BRUSS sp. z o.o.

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