Freudenberg Sealing Technologies (FST) ha empezado a rediseñar las líneas de producción existentes utilizando software de visualización y simulación. Las primeras impresiones son positivas y las perspectivas, prometedoras.
A Armin Hermann le apasiona dirigir el laboratorio de materiales de la planta de FST en Schwalmstadt. Como tal, contribuye a la producción de sofisticadas juntas hidráulicas y neumáticas en la planta. Sin embargo, Hermann debe desempeñar actualmente otra función. Como jefe de proyecto, está planificando desde cero varias líneas de producción. Los miembros de su equipo trabajan con un software de planificación que le entusiasma: «Sólo podíamos soñar con las posibilidades que ofrece la herramienta», admite Hermann. «Antes, planificábamos las nuevas distribuciones de la fábrica con modelos de fábrica CAD bidimensionales estáticos». La nueva herramienta, en cambio, permite rediseñar la simulación en 3D de las zonas de producción, con lo que se puede trazar el espacio necesario para los procesos de producción y los trabajos de mantenimiento, así como las rutas de despliegue de los robots móviles automatizados (AMR).
El software simula cómo interactúan la producción y todos los procesos asociados.
Escollos en la planificación inmediatamente reconocibles
La herramienta que tanto le gusta a Hermann es el software de visualización y simulación de Visual Components. La empresa, fundada en Finlandia, forma ahora parte del Grupo KUKA. El software simula cómo interactúan la producción y todos los procesos asociados. La base para ello es la introducción de todos los datos relevantes sobre el plano del edificio y los sistemas y procesos de fabricación previstos en él. «Una simulación creada de este modo dice más que 1.000 palabras», afirma Hermann, subrayando el valor añadido de la herramienta. «Podemos mostrar de forma inmediata y clara a todo el mundo dónde acechan los escollos y las trampas en la planificación. La herramienta nos permite tomar el camino correcto en una fase temprana y ahorrar así tiempo y dinero.»
Alexandra Krupp, Directora de Desarrollo Global de Procesos
«La herramienta enlaza varias relaciones de flujo entre sí».
Alexandra Krupp, Directora de Desarrollo Global de Procesos, Tecnología e Innovación de FST, es corresponsable de la introducción del software de visualización y simulación. Para ella, las ventajas del software son también evidentes. «La herramienta vincula diversas relaciones de flujo entre sí. Esto significa que los parámetros clave de la producción, como el flujo de materiales, el flujo de personal y el flujo de información, pueden tenerse en cuenta y armonizarse de la forma más óptima posible.» La experiencia inicial de Krupp ya ha demostrado que FST puede planificar y personalizar mucho mejor sus propias distribuciones de fábrica con el nuevo software. «Antes, determinábamos primero los aspectos básicos en este tipo de proyectos antes de crear distintas variantes de los edificios, las zonas y las líneas de producción. Al final, utilizábamos criterios definidos para recrear la mejor variante a partir de cajas de cartón». Esto creaba una impresión espacial de las condiciones, pero sin simulaciones que visualizaran directamente la interacción de todos los procesos relevantes.
Vídeos simulados en lugar de vistas estáticas
La herramienta de visualización y simulación subsana esta carencia. Muestra en vídeo los procesos de producción y visualiza los círculos de giro de los brazos robóticos o las trayectorias que sigue un AMR hasta el sistema. Esto facilita el seguimiento de todas las acciones de las máquinas y los empleados.
Los cambios pueden realizarse cómodamente arrastrando y soltando. «También reconocemos de inmediato lo accesible que debe ser una máquina para poder realizar sin problemas las tareas de mantenimiento», afirma Krupp. Esto también se aplica al espacio necesario para los dispositivos de elevación que se necesitan al instalar y retirar herramientas en los sistemas. «Y podemos ver cómo deben tenderse los cables en el suelo para que no bloqueen un AMR», añade Hermann. «Al mismo tiempo, el software de visualización nos muestra dónde el trazado de las tuberías de ventilación nos limita en términos de altura a la hora de construir los sistemas». Una simulación por vídeo de este tipo representa, por tanto, una ventaja decisiva frente a la planificación estática que se venía utilizando hasta ahora.
El software también ayuda a los responsables de FST a notificar a los fabricantes en una fase temprana cualquier necesidad de adaptar los sistemas que se van a adquirir. Por ejemplo, en el caso de conexiones o armarios que deban instalarse de forma que no dificulten innecesariamente las tareas de mantenimiento. Las visualizaciones y simulaciones ayudan a evitar malentendidos con los fabricantes de los sistemas.
FST también podría utilizar la herramienta para planificar fábricas completamente nuevas, conocidas como greenfields, que se construyen literalmente en terrenos vírgenes. De momento, sin embargo, se utilizará para rediseñar instalaciones de producción ya existentes, los brownfields. La empresa utilizó la herramienta por primera vez a mediados de 2024. Durante el rediseño de una planta de producción en Bursa (Turquía), la simulación mostró claramente lo que había que adaptar para garantizar la accesibilidad de las máquinas y el uso de carretillas elevadoras.
Proceso de producción lo más fluido posible
En Schwalmstadt, mientras tanto, el software facilita a Hermann, director de laboratorio y proyectos, la planificación de nuevas líneas de producción. «Perseguimos varios objetivos. Queremos automatizar aún más los procesos de producción, ahorrar energía y optimizar la trazabilidad de nuestros productos», explica Hermann. En el futuro, AMR, cobots y empleados deberán trabajar juntos de forma ideal para garantizar un proceso de producción siempre fluido. Hasta ahora, los humanos intervenían en el proceso de producción, ya que tenían que retirar las piezas fabricadas de varias células de producción para transportarlas a los llamados hornos de lotes, situados en otro lugar y en los que se recalentaban las juntas. Esto significa que las máquinas siempre tienen que estar paradas durante un tiempo. También hay factores ergonómicos: los empleados mueven varias toneladas de material fuera de la célula de producción a lo largo de un día durante este proceso. Una tarea enormemente exigente.
Esto va a cambiar en el futuro, ya que cada célula de producción dispondrá de un pequeño horno de recalentamiento de bajo consumo. Esto significa que la producción y el recalentamiento tendrán lugar in situ sin necesidad de intervención humana, lo que provocaría tiempos de inactividad. La herramienta de visualización y simulación ayuda a encontrar la disposición ideal de las máquinas y los cobots, así como el mejor rediseño posible de la zona. Así, un AMR podría traer piezas de plástico del almacén a la célula de producción a horas predefinidas, donde un cobot las recibe y las alimenta a la máquina de moldeo por inyección. A continuación, retira las piezas producidas y las transfiere al horno de postcalentamiento antes de que un AMR recoja las juntas terminadas a la hora calculada y las devuelva al almacén. La automatización sería perfecta, ya que todos los pasos del proceso fluirían sin más intervención. En lugar de un procesamiento en bloque, la producción se realizaría mediante un flujo de una sola pieza. Serían posibles tiempos de producción más cortos y un control más sencillo y transparente.
Hermann y Krupp están muy satisfechos con los resultados iniciales de la planificación. La conversión de la primera de las seis líneas de producción ha tomado forma virtualmente y se hará realidad en 2025. La integración de los hornos de recalentamiento en las células de producción también reducirá la carga de trabajo en otros lugares. Hasta ahora, se necesitaban 23.000 páginas A4 de papel al año sólo para la documentación del postcalentamiento en los hornos centrales de lotes. Al fin y al cabo, hay que asignar y hacer un seguimiento de cada precinto. Gracias a Single Piece Flow, esto será mucho más sencillo en el futuro, ya que la producción y el recalentamiento tendrán lugar íntegramente dentro de un proceso cerrado en una célula de producción.
El nuevo software de visualización y simulación ya está dando sus frutos. «La herramienta nos está ayudando enormemente a llevar nuestra producción al siguiente nivel», resume Krupp. «Las simulaciones visualizan todos los procesos de producción relevantes, pueden adaptarse en un instante y agilizan así nuestro proceso de planificación. Al final, tenemos un flujo de materiales optimizado en Schwalmstadt, lo que significa un uso más eficiente de la energía y una trazabilidad única de nuestros productos en producción. Todo sigue la idea de un flujo automatizado de una sola pieza».
Del gemelo digital a la nube de puntos virtual
Mientras tanto, la herramienta de visualización y simulación promete generar más valor añadido para FST. Los datos recogidos durante la producción podrían utilizarse para crear un gemelo digital de la línea de producción, lo que permitiría, por ejemplo, reconocer posibles errores o medidas de mantenimiento en una fase temprana. Alexandra Krupp puede incluso imaginar la visualización de toda una nave de producción como una nube de puntos virtual mediante un proceso de escaneado en 3D. Con esta base de datos, el software podría visualizar y planificar futuros proyectos de automatización de forma mucho más exhaustiva y rápida.
Pero de momento, Armin Hermann y su equipo de Schwalmstadt siguen trabajando con determinación en la planificación y realización de todas las líneas de producción que se van a renovar.
En pocas palabras
Freudenberg Sealing Technologies (FST) ha empezado a rediseñar las líneas de producción existentes utilizando programas informáticos de visualización y simulación.
Ventajas:
Simulación en 3D de las áreas de producción.
Detección temprana de errores de planificación.
Consideración del flujo de material, personal e información.
Vídeos simulados en lugar de vistas estáticas.
Ajustes mediante arrastrar y soltar.
Ámbitos de aplicación:
Rediseño de centros de producción existentes (brownfields).
Planificación de nuevas fábricas (greenfields) en el futuro.
Objetivos:
Automatización de los procesos de producción.
Ahorro de energía.
Optimización de la trazabilidad de los productos.
Primeros resultados:
Diseño virtual de la primera de las seis líneas de producción.
Integración de hornos de recalentamiento en las células de producción.
Reducción del consumo de papel para la documentación.
Perspectivas de futuro:
Creación de un gemelo digital de la línea de producción.
Visualización de una nave de producción como nube de puntos virtual.
