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.- Audi desarrolla un software
de RV para planificación y grupos de trabajo en un espacio virtual
.- El escaneo en 3D utiliza la inteligencia
artificial y el aprendizaje de máquina: ya están digitalizados 250.000 m2 en la
planta de Neckarsulm
El Audi e-tron GT es el primer modelo de la marca de los cuatro aros cuya
producción se ha planificado íntegramente sin prototipos físicos. Múltiples
innovaciones técnicas lo han hecho posible, incluyendo escaneos
tridimensionales de edificios, procesos de aprendizaje de máquina y el uso de
la realidad virtual (RV). Todos los procesos de montaje, al igual que los
procedimientos y las acciones de los operarios, se probaron y optimizaron en
espacios virtuales que replican a sus homólogos del mundo real hasta el más
mínimo detalle. La planificación virtual se utiliza ahora más allá de los
límites de las instalaciones, lo que permite el trabajo digital y conectado sin
desplazamientos al extranjero; y no solo durante la pandemia de coronavirus. El
escaneo en 3D y la planificación en espacios virtuales hacen que los procesos
sean más eficientes y sostenibles.
¿Dónde se utiliza la
planificación virtual y por qué el escaneo 3D es tan importante?
En el proceso convencional de
la producción de un nuevo Audi se utilizan diversos prototipos, que se fabrican
como modelos únicos con piezas hechas a mano. Esto requiere mucho tiempo y
dinero. La planificación del montaje utiliza estos prototipos para definir y
optimizar los procesos de producción posteriores. ¿Cuáles son las tareas de los
operarios? ¿Dónde tiene que estar ubicada una pieza para que tengan un acceso
óptimo a ella? ¿Puede el operario sostener e instalar la pieza por sí mismo?
¿Cómo tiene que moverse para hacerlo? ¿Hay otras piezas que le estorben? ¿Qué
herramientas necesita? Durante la planificación de la producción del Audi
e-tron GT, estas preguntas se respondieron en el mundo virtual. Cada paso y
cada acción se probó digitalmente mediante realidad virtual (RV), para asegurar
que durante la fase de producción en serie, todos los procesos estén
adecuadamente secuenciados y los ciclos a lo largo de la línea, perfectamente
coordinados. Esto requiere que cada detalle de la sala de producción se diseñe
con precisión y a escala. Aquí entra en juego el escaneo en 3D: utilizando un
hardware y un software especial, se crea una reproducción virtual de las
instalaciones físicas, incluyendo todo el equipo, herramientas y estantes. Por
lo tanto, la planta de Audi Böllinger Höfe, en la sede de Neckarsulm, donde se
construye el Audi e-tron GT, también existe en el mundo digital. Gracias a los
nuevos métodos, la producción del mañana se puede planificar con años de
antelación tomando como base este modelo.
¿Cómo funcionan los escáneres
3D y qué papel juega la inteligencia artificial?
Un escáner -el hardware- es
esencial para generar los datos correspondientes. Tiene aproximadamente dos
metros de altura y está montado sobre cuatro ruedas para que un operario pueda
moverlo. En la parte superior hay una unidad de medición de distancia por láser
LiDAR (Light Detection and Ranging) y tres escáneres láser adicionales, así
como una cámara. Mientras se escanea un espacio, se llevan a cabo
simultáneamente dos procesos: la cámara de gran angular toma una foto de ese
espacio, mientras que los láseres lo miden con precisión y generan una nube
tridimensional de puntos de ese entorno. Con esta tecnología, solo en el
emplazamiento de Neckarsulm ya se han escaneado 250.000 metros cuadrados en las
instalaciones de producción. Pero es la interacción entre el hardware y el
software la que toma los puntos, las imágenes y los conjuntos de datos generados,
y los convierte en una imagen global que puede ser utilizada con los sistemas
de planificación existentes. El software empleado es un desarrollo propio de
Audi, basado en la inteligencia artificial y el aprendizaje de máquina.
La nube de puntos y las
fotografías se combinan para producir un espacio tridimensional foto-realista,
similar a lo que se ve en Google Street View. Las proporciones son fieles a la
escala y se corresponden con la realidad. El software también reconoce
automáticamente todos los objetos en el espacio, como máquinas, estantes y
sistemas. Con cada escaneo, también aprende automáticamente a reconocer,
distinguir y clasificar los objetos con mayor precisión. Por ejemplo, el
sistema distingue entre un estante y una viga de acero. Después, el programa
podría cambiar la posición de la estantería y reubicarla en el espacio virtual.
Estos datos permiten un recorrido virtual de la instalación de producción
escaneada desde cualquier punto de partida, y se puede utilizar directamente en
los procesos de planificación.
¿Dónde se utiliza ya la
planificación virtual con la realidad virtual y qué ventajas ofrece?
El Audi e-tron GT es el primer
vehículo de la marca para el que los procedimientos de montaje y los procesos
logísticos asociados se probaron exclusivamente de forma virtual, sin ningún
tipo de prototipo físico. Para ello, se prepara un modelo holístico y virtual
del montaje previsto con los datos del vehículo, la gestión de los materiales,
el equipamiento, las herramientas y los procesos planificados: el llamado
modelo digital. El escaneo en 3D es un elemento de este paso, y la base para
otras innovaciones, como explica Andrés Kohler, responsable de la planificación
virtual de los procesos de fabricación en Audi. “Gracias a una solución de RV
desarrollada en Audi y al modelo digital, nuestros compañeros en todo el mundo
ahora se pueden reunir en espacios virtuales y situarse dentro de la planta de
producción del mañana. Pueden supervisar a los trabajadores digitales mientras
realizan los procedimientos planificados. Con nuestra aplicación, también
pueden experimentar y optimizar esos procesos para cualquier variante del
proceso”. Los resultados se pueden aplicar para formar a los operarios, también
en base a la aplicación RV.
Estas nuevas posibilidades se
utilizan ya en un número cada vez mayor de proyectos adicionales y en múltiples
sedes. Por ejemplo, en las instalaciones de Audi en San José Chiapa, México, se
celebró una reunión del grupo de trabajo de 3P (3P = Proceso de Preparación de
la Producción), en el que también participaron miembros del equipo del proyecto
en Ingolstadt. Como avatares digitales completamente virtuales, los expertos
trataron y planificaron la producción de la remodelación del Audi Q5 y el nuevo
Q5 Sportback.
Todos los procedimientos de
montaje se definen conjuntamente y se prueban en tiempo real, al igual que los
aspectos ergonómicos o la disposición exacta de las máquinas, estantes y piezas
a lo largo de la línea de montaje. Dentro del Grupo, Audi lidera el desarrollo
de la solución integral de RV, incluido el modelo digital. Se está
implementando como proyecto del Grupo bajo la dirección de la marca de los
cuatro aros, y se está extendiendo cada vez a más sedes.
Además de edificios y procesos
¿cómo funciona la planificación del contenedor virtual?
La planificación virtual no se
limita a los procesos y procedimientos de trabajo. También pueden planificarse
con esta tecnología objetos como contenedores para el transporte y el
almacenamiento de piezas delicadas, llamados contenedores de carga especial.
Estos depósitos para componentes individuales, que pueden ser particularmente
delicados en el Audi e-tron GT (como módulos eléctricos o partes interiores),
se planificaron con las aplicaciones de realidad virtual de Audi cross-site y
cross-division, en lugar de usar múltiples prototipos físicos de hierro y
acero. La planificación del contenedor virtual funciona así: dado que hay
conjuntos de datos para todos los componentes, se pueden cargar directamente y
a escala en la aplicación de RV. Al igual que en los talleres 3P, múltiples
operarios de diferentes localizaciones se reúnen en un espacio virtual, donde
utilizan la pieza para comprobar cuál es el transporte perfecto y a medida para
esa carga. En este proceso participan operarios de logística, planificación de
montaje, seguridad laboral, garantía de calidad, planificación del flujo de
materiales y también proveedores. Utilizan bolígrafos digitales para marcar sus
cambios en los contenedores virtuales, que se cargan y descargan, se mueven y
se miden durante este proceso.
La seguridad óptima de la
pieza durante el transporte es uno de los objetivos de esta planificación. Pero
los operarios o un robot también deben ser capaces de agarrar fácilmente la
pieza y sacarla del depósito de transporte. Una vez completado el diseño
virtual, se exportan los datos y se fabrica el contenedor de transporte físico.
¿Qué hace que la planificación
virtual sea tan sostenible y ecológica?
A veces, menos es más. Por lo
tanto, hay tres puntos que hacen que la planificación virtual sea tan
sostenible:
• Menos recursos: la
planificación virtual del Audi e-tron GT sin prototipos físicos ahorró no solo
tiempo, sino también materiales y, por tanto, recursos. Ocurre lo mismo con los
sistemas especiales de transporte y la planificación de contenedores virtuales.
La fabricación de prototipos de hierro y acero requiere recursos y energía. La
planificación virtual hace que este paso sea superfluo en muchos casos.
• Menos residuos: en lugar de
sistemas especiales de transporte, a menudo las piezas delicadas se
transportaban en sistemas universales con un revestimiento protector
específico. Sin embargo, este revestimiento protector siempre es desechable y
el uso de contenedores personalizados lo hace superfluo. Así pues, la
planificación virtual reduce directamente los desechos.
• Menos viajes de trabajo: la
sostenibilidad y la protección del medio ambiente son el objetivo principal.
Pero en tiempos de pandemia con el coronavirus, también hay razones de salud
para reducir tanto como sea posible el número de viajes de trabajo. La
planificación virtual es una gran contribución en este sentido. Procesos que
antes requerían de una reunión física, ahora son posibles en un espacio
virtual.
¿Qué perspectivas de futuro
abre la planificación virtual?
El modelo digital es la base
de otras alternativas en el espacio virtual. Si se combinan las posibilidades
de la planificación virtual, incluyendo el modelo digital, las exploraciones 3D
y la aplicación de la realidad virtual con las de la impresión 3D, en el futuro
los grupos de trabajo 3P también se podrían realizar en realidad mixta. Las
piezas individuales se producirían entonces de inmediato a través de una
impresora 3D y solo con una pequeña cantidad de recursos. Esto permite la
prueba física de los elementos individuales en el espacio virtual, como la
evaluación de la háptica y el peso de las piezas. Se trata de un paso clave que
combina las ventajas de ambos mundos. Las reuniones virtuales y la colaboración
a través de avatares en el mundo virtual podrían sustituir cada vez más a las
misiones en el extranjero y a los viajes de negocios más largos. Ya es posible
hoy en día utilizar los espacios creados por el escáner 3D para la navegación
digital en interiores. Y el posicionamiento de las máquinas y equipos en el
espacio puede planificarse hasta el centímetro utilizando la realidad
aumentada.
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