Audi está estableciendo una producción sostenible, altamente eficiente y totalmente interconectada. El objetivo es diseñar una cadena de valor resiliente, ágil y flexible para enfrentar con éxito los desafíos futuros. Estos incluyen una creciente diversidad de variantes, la transición a la electromovilidad, la situación de suministro cada vez más volátil e incertidumbres políticas. “Utilizamos sinergias y analizamos la producción como un todo, desde el trabajador hasta el ciclo completamente automatizado”, dice Gerd Walker, miembro de la Junta Directiva de Producción y Logística. “Estamos digitalizando específicamente en el marco de una cultura de innovación abierta. Estamos asegurando una creación de valor eficiente y haciendo posible el uso de recursos y capacidades de manera flexible y eficiente”.
¿Qué ventajas tiene el ensamblaje modular sobre la producción en línea de ensamblaje?
La línea de montaje ha marcado el ritmo en la producción de automóviles durante más de un siglo. Ahora está llegando cada vez más a sus límites. Numerosos derivados y opciones de individualización hacen que los productos sean cada vez más variados. En un proceso rígido y secuencial, esa complejidad es cada vez más difícil de dominar. “ El ensamblaje modular es una de nuestras respuestas a los desafíos futuros”, dice Gerd Walker. “Estamos utilizando tecnologías digitales específicamente para la ventaja de nuestros empleados mientras obtenemos un proceso de ensamblaje más flexible y eficiente”. En el Audi Production Lab, el equipo del director de proyecto Wolfgang Kern está preparando el ensamblaje modular para la producción en masa.
Audi está implementando inicialmente el concepto en el premontaje de paneles de puertas interiores en la planta de Ingolstadt. En la operación de prueba, el trabajo ya no sigue una secuencia uniforme. En cambio, satisface necesidades particulares. Los vehículos guiados automatizados (AGV) llevan los paneles de las puertas directamente a la estación donde se ensamblan los componentes. “Al reducir el tiempo de producción a través de una orientación hacia la creación de valor y la autodirección, podemos aumentar la productividad hasta en un 20 por ciento en algunos casos”, dice Kern. Además, podemos vincular el ensamblaje modular a pasos de producción específicos. Por ejemplo, ahora, un solo trabajador puede instalar persianas completas. Eso solía requerir dos o tres trabajadores debido a los tiempos de procesamiento preestablecidos en una línea de montaje. Otra gran ventaja del sistema flexible: Audi puede emplear a personas que ya no pueden trabajar en la línea debido a limitaciones físicas. Los pilotos de la serie están produciendo información valiosa y permitiendo a los ingenieros derivar aplicaciones en serie. El siguiente paso para el director de proyectos Kern y su equipo es integrar el ensamblaje modular a mayor escala en el preensamblaje.
En términos de producción, ¿cómo utiliza Audi las tecnologías virtuales para influir en los procesos de diseño y desarrollo?
Los diversos diseños y variantes de equipamiento de un modelo se pueden examinar de forma rápida y eficiente en diferentes entornos y condiciones de iluminación mediante representaciones virtuales. Un objetivo urgente es pasar el diseño a producción con el menor número de cortes posibles y ponerlo en marcha para los clientes. Con ese fin, los expertos analizan los borradores de diseño desde la fase inicial de desarrollo de un modelo hasta el lanzamiento de las herramientas para ver si pueden reproducirlos en la producción en serie. La aprobación final de las superficies de los autos llega en lo que se conoce como hitos de control de datos.
Las herramientas más importantes para hacerlo son las pantallas gigantes, conocidas como powerwalls, que nos permiten representar un automóvil en su tamaño original. En combinación con el grupo de visualización, un grupo de computadoras con un total de 26,000 CPU, los automóviles se pueden presentar de manera realista y con cálculos de luz, sombra y reflexión basados físicamente. Ese proceso es la base para el proceso virtual de toma de decisiones. Junto con la visualización powerwall, Audi utiliza cada vez más pantallas montadas en la cabeza. La principal ventaja de ese método es que permite a los expertos experimentar modelos virtuales desde la perspectiva del cliente. Debido a que este sistema especial de realidad virtual puede ejecutarse en hardware y software estándar, puede instalarse de manera rápida y flexible. Muchas personas pueden usarlo y se puede recrear fácilmente en otros lugares del mundo.
Esta tecnología también se utiliza en la gestión de la tolerancia. De esa manera, Audi se asegura de que puede construir un modelo particular según las especificaciones tanto desde una perspectiva constructiva como cualitativa. Con simulaciones 3D de la carrocería, se pueden prever los efectos de las tolerancias de los componentes y del montaje en la imagen del vehículo. Luego, los resultados de la simulación se visualizan de manera realista utilizando la realidad virtual. De esa forma, los expertos de Audi Production pueden influir en el proceso de diseño y desarrollo independientemente del tiempo y el lugar casi sin costo adicional y, por primera vez, desde las instalaciones de producción.
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¿Cuáles son los beneficios esenciales de la planificación de ensamblaje virtual en la producción inteligente?
La planificación de ensamblaje virtual no solo ahorra recursos materiales, sino que también hace posible una colaboración innovadora y flexible en diferentes ubicaciones. Elimina la necesidad de construir prototipos en el proceso de planificación. Un proceso de escaneo genera nubes de puntos tridimensionales que se pueden usar para realizar virtualmente ingeniería inversa de máquinas e infraestructura. El software se basa en inteligencia artificial y aprendizaje automático. Hace posible que los empleados de Audi naveguen virtualmente a través de las líneas de montaje. Industrial Cloud de Volkswagen les brinda una herramienta eficiente que les permite, por ejemplo, comparar ubicaciones y utilizar soluciones apropiadas de otras líneas de producción en su planificación.
En este momento, Audi está trabajando con NavVis para probar Spot, el perro robot, para que puedan realizar los escaneos 3D de la manera más eficiente posible. Alrededor de cuatro millones de metros cuadrados ( 43 millones de pies cuadrados ) y 13 plantas han estado involucradas desde que comenzó la digitalización del sitio en 2017. Escanear 100,000 metros cuadrados ( 1,076,391 pies cuadrados ), por ejemplo, en la producción de Audi A6 en Neckarsulm, toma aproximadamente tres semanas en operación de un solo turno. Los escaneos solo se pueden hacer por la noche o los fines de semana. Además de eso, los obstáculos estructurales como escalones y puertas dificultan el trabajo de escaneo.
Por el contrario, Spot, el perro robot, puede hacer ese escaneo en 48 horas y descubrir su ruta de forma autónoma. Audi ha estado probando Spot intensamente desde diciembre de 2021. "Los resultados de las pruebas son extremadamente prometedores y se pueden actualizar periódicamente", dice el gerente de proyecto André Bongartz. “Los datos de entrada ingresan constantemente y podemos usarlos en la planificación de nuevos modelos de automóviles”. Cualquier gama de escaneos 3D se puede integrar en las imágenes virtuales, de lo cual es responsable el equipo de Andrés Kohler. “La combinación de todos los datos de planificación en nuestro gemelo digital nos ha brindado una visión holística de nuestros planes de producción futuros con años de anticipación”, explica Kohler. Como en una fábrica real, incluye la planta de producción, la tecnología de transporte, las herramientas, las estanterías y los contenedores junto con el nuevo modelo de Audi.
Las secuencias de montaje y los aspectos logísticos son diseñados y optimizados en gran medida por equipos interdisciplinarios en lo que se conoce como talleres de procesos 3D. Gracias al gemelo digital y a una solución de realidad virtual interna, Audi aprovecha los beneficios de la digitalización y la visualización. Estos incluyen datos de componentes que se actualizan diariamente y una vista de varias variantes de automóviles. “Sobre todo, miramos la producción en términos de cómo se verá más adelante como un todo”, explica Andrés Kohler. Él enfatiza que la colaboración sigue siendo un elemento central: “Siempre estoy fascinado de nuevo en el momento en que nos ponemos las gafas VR y conocemos a nuestros colegas como avatares en el mundo virtual. Primero, construimos nuestro nuevo Audi allí o miramos un avatar generado por computadora y cómo se aplica como una simulación en tiempo real. Y cuando sea necesario, mientras estemos allí juntos,
¿Cómo puede Audi ahorrar energía en la producción?
La energía que consume el sitio de Audi en Ingolstadt en un año es equivalente a la cantidad que usa toda la ciudad. Los datos y el análisis de datos son herramientas esenciales para ahorrar energía. La herramienta Energy Analytics que Audi desarrolló internamente ayuda a que la fabricación sea sostenible mientras se conservan los recursos. Nos permite señalar un alto consumo de energía en producción y en tiempos de no producción. Primero, los expertos recopilan datos de varias fuentes en un formato de datos consistente. Por ejemplo, recopilan datos de vehículos y componentes terminados, datos de energía de cabinas de pintura o pistolas de soldar e información sobre el consumo de iluminación y ventilación en los edificios. En el siguiente paso, hacen que el consumo de energía sea transparente para los oficiales de energía, quienes pueden usarlo para analizar su uso de energía. Si las necesidades energéticas superan los límites de tolerancia previamente definidos, pueden evaluar las causas y tomar medidas para reducir el consumo durante la producción o incluso reducir la carga base en las áreas de producción. En 2021, Audi pudo utilizar Energy Analytics y mejoras de procesos para ahorrar alrededor de 37 000 MWh en su sitio de Ingolstadt.
¿Cómo y dónde utiliza Audi la inteligencia artificial en la producción?
La inteligencia artificial y el aprendizaje automático son tecnologías centrales en la transformación digital y la producción moderna de Audi. Un algoritmo de inteligencia artificial en el taller de prensa de Ingolstadt ayuda a identificar fallas en los componentes. Ese procedimiento está respaldado por un software basado en una red neuronal artificial. El propio software identifica los defectos más pequeños y los marca de forma fiable. La solución se basa en el aprendizaje profundo, un tipo especial de aprendizaje automático que puede funcionar con volúmenes de datos no estructurados y de gran dimensión. El equipo utilizó varios millones de patrones de prueba para entrenar la red neuronal artificial durante meses. Esa base de datos comprende varios terabytes de estas imágenes de prensas en los sitios de Audi y varios sitios de Volkswagen.
En otro proyecto piloto, Audi utiliza inteligencia artificial para verificar la calidad de las soldaduras por puntos en la producción de alto volumen en su sitio de Neckarsulm. Se necesitan unos 5.300 puntos de soldadura para conectar entre sí los componentes de la carrocería de un Audi A6. Hasta ahora, el personal de producción ha utilizado análisis de ultrasonido aleatorios para controlar la calidad de la soldadura por puntos de resistencia (abreviado WPS en alemán). Como parte del proyecto piloto de WPS Analytics, los expertos utilizan inteligencia artificial (IA) para detectar anomalías de calidad automáticamente en tiempo real. Actualmente, el algoritmo, el tablero y la aplicación de análisis de calidad profunda se utilizan para construir el cuerpo del A6 y el A7. Es un modelo para otras aplicaciones en la producción en red.
¿Qué hay detrás del concepto de producción Edge Cloud 4?
Con la solución de servidor local Edge Cloud 4 Production , Audi está iniciando un cambio de paradigma en la automatización de fábricas. Después de una prueba exitosa en el Audi Production Lab (P-Lab), tres servidores locales se harán cargo del apoyo a los trabajadores en Böllinger Höfe. En producción en Neckarsulm, el Audi e-tron GT quattro 1 y el R8 comparten una línea de montaje. Las series a pequeña escala producidas allí son especialmente adecuadas para proyectos de prueba del P-Lab y pruebas para series a gran escala. Audi quiere ser el primer fabricante del mundo en recurrir a este tipo de soluciones de servidor centralizado en la producción dependiente del ciclo. Si la infraestructura del servidor continúa funcionando de manera confiable, Audi quiere implementar esta tecnología de automatización, la única de su tipo en el mundo, para la producción en serie en todo el grupo.
Con Edge Cloud 4 Production, unos pocos servidores locales y centralizados asumirán el trabajo de innumerables PC industriales costosas. La solución de servidor permite nivelar los clientes virtualizados en el número total de ellos: un uso mucho más eficiente de los recursos. Se economizará la producción, particularmente en lo que se refiere a implementaciones de software, cambios de sistema operativo y gastos relacionados con TI. “Lo que estamos haciendo aquí es una revolución”, dice Gerd Walker, miembro del Consejo de Administración de Producción y Logística de AUDI AG. “Solíamos tener que comprar hardware cuando queríamos introducir nuevas funciones. Con Edge Cloud 4 Production, solo compramos aplicaciones en forma de software. Ese es el paso crucial hacia la producción basada en TI”.
¿De dónde vienen las nuevas ideas para la producción digital del futuro?
Audi trabaja en estrecha colaboración con la Universidad Técnica de Múnich y el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Industrial y Organización (IAO) en la digitalización del campus educativo de Heilbronn. La "Iniciativa Automotriz 2025" (AI25) de Audi tiene como objetivo establecer la red líder mundial de experiencia para Transformación e innovación de la fábrica digital. AI25 se ve a sí mismo como un generador de ideas y un componente importante de la transición a lo digital. El sitio de Audi en Neckarsulm desempeñará un papel fundamental como fábrica piloto para la transformación digital del Grupo Volkswagen. La vida real El laboratorio de Böllinger Höfe juega un papel vital en eso Además, Audi utiliza su Production Lab en Gaimersheim para identificar tecnologías nuevas e innovadoras e integrarlas de forma fiable en las secuencias de producción. Los expertos prueban la aplicabilidad de las nuevas soluciones para la producción en serie en estrecho diálogo con los usuarios.