Audi Hungría logra un valor agregado de ingeniería al cambiar de modelos 2D a 3D para la simulación de fabricación
Durante los 50 años más recientes de su historia, Audi AG ha producido automóviles bajo el lema «Vorsprung durch Technik», «Avance a través de la tecnología», y la operación de la compañía en Győr, Hungría, ha incorporado este estándar en su floreciente rol de fabricación. Desde sus inicios en 1993 como una planta de fabricación de motores, Audi Hungría ahora cubre toda la cadena de productos de la fabricación de vehículos, desde herramientas y equipos de producción para casi todos los sitios de Audi hasta el ensamblaje de automóviles completos. También apoya a un equipo de especialistas en su propio centro de desarrollo técnico.
Para continuar avanzando en sus operaciones automotrices a través de la tecnología, Audi Hungría ahora utiliza regularmente las capacidades 3D de Siemens Plant Simulation en la cartera Tecnomatix® de soluciones de software de fabricación digital. La implementación de esta herramienta digital no estuvo exenta de detractores al principio, pero el ingeniero de fabricación Marc Philip Hermans ha encontrado un gran valor en la transición de 2D a 3D, y también ha podido convencer a otros del valor.
En Realize LIVE 2021, el evento global para clientes de Siemens, Hermans describió su viaje de descubrimiento de los beneficios de la simulación 3D para respaldar sus responsabilidades en la simulación de eventos discretos y luego de persuadir al equipo de Audi del valor del software. Este blog resume la presentación.
El desafío de la ingeniería
Como prácticamente todos los fabricantes de automóviles, Audi está aprovechando las nuevas tecnologías de fabricación, como las estaciones de producción modulares y los vehículos guiados automatizados (AGV) de movimiento libre, para reducir el tiempo necesario para poner en funcionamiento una línea de producción nueva o renovada. Estos avances en el piso de fabricación física deben ir acompañados de avances en el ámbito digital si se quiere que el tiempo de ingeniería acelerado se realice por completo. Esto significa que el tiempo total del proyecto de simulación también debe reducirse para mantenerse al día con el programa comprimido.
Recortar el tiempo de simulación es un desafío en sí mismo, pero otros factores complican la tarea que enfrentó Hermans. “También había que encontrar formas de acercar la apariencia, la sensación y los controles del modelo a la realidad”, explica. Se necesita un modelo realista para evaluar el comportamiento de los objetos que se mueven libremente en la planta de fabricación. Las dimensiones físicas deben representarse con precisión, y la posición y la distancia de cada objeto a otros objetos en el diseño total deben ser claras. “Rápidamente se hizo evidente que no solo las longitudes, anchos y alturas, sino también la distancia, el sombreado y los niveles de trabajo influyen en el flujo de material y en la evaluación de los comportamientos de estos flujos”, dice Hermans.
“Además, la electrificación de nuestros productos nos enfrentó a nuevos desafíos”, continúa. “Los productos a medio terminar y los transportistas de productos tuvieron que volver a los mismos recursos varias veces. Para realizar un seguimiento de estos transportes entrelazados, la copia de estos niveles de la realidad a la realidad virtual se volvió simplemente obligatoria «. Ganar aceptación para un plan de ingeniería también requirió una representación virtual más realista. «El fotorrealismo es muy importante», dice Hermans. “Con base en la sombra, las formas y las proporciones, uno se percata fácilmente de la tarea, la velocidad y la influencia de los AGV en el flujo de material. Los tonos o proporciones incorrectos reducirán la aceptación de los resultados «.
Implementación de 3D con Plant Simulation
Tecnomatix Plant Simulation permite a fabricantes como Audi modelar, simular, explorar y optimizar los procesos de producción. Mediante el uso de capacidades de análisis estadístico y simulación de eventos discretos, Plant Simulation optimiza el manejo de materiales, la logística, la utilización de la máquina y los requisitos de mano de obra. Las herramientas estocásticas con capacidades de modelado 3D y orientadas a objetos ayudan a aumentar la precisión y la eficiencia de la fabricación al tiempo que mejoran el rendimiento y el rendimiento general del sistema.
Hermans y sus colegas debían estar convencidos de que las capacidades de modelado 3D de Plant Simulation proporcionaban más que una “imagen bonita” de los nuevos planes de producción. No valdría la pena aprender a producir los modelos 3D si solo resultaran en belleza y animación inútil, señala Hermans. “Una de las principales razones para no probar funciones nuevas y desconocidas es nuestro miedo a la empinada curva de aprendizaje”, añade. Resulta que aprender a utilizar el modelado 3D de Plant Simulation fue relativamente rápido. Se necesitaba una mayor inversión de tiempo para recopilar o generar la información necesaria desde el piso de producción. Aún así, persistía la preocupación de que “al final del proyecto, su equipo, incluido usted, encontraría su modelo elegante muy lento y engañoso con poco valor agregado”, recuerda.
Hermans descubrió que, en algunos casos, la información 2D era simplemente insuficiente para construir un modelo adecuado. Por ejemplo, al modelar la acumulación de productos en el puente entre dos bucles de producción, Hermans utilizó archivos de diseño 3D para ubicar el puente y definir la altura de varios ascensores utilizados. Durante la fase de modelado, utilizó objetos estándar para reconstruir el sistema de transporte, incluidos los elevadores. Para un control adecuado de las posiciones, alturas y otras variables, Hermans copió el diseño 3D en una capa decorativa dentro de Plant Simulation. El resultado fue un control visible generado rápidamente para todos los elementos de transporte, con el beneficio adicional de «producir un avance de gestión real», concluye Hermans.
Dos herramientas críticas dentro de Plant Simulation que han hecho que el software sea especialmente útil para Hermans son la auto animación y las poses. Utiliza la animación automática para modelar el movimiento de un objeto, como girar o rotar la pieza o el movimiento de alguna herramienta. Poses le permite modelar transportes internos y logística, como una mesa giratoria mediante la cual se realiza un cambio de pieza dentro de la máquina. Descubrió que aprender a usar estas dos herramientas era relativamente fácil. “No solo los diálogos son casi idénticos, sino que también los métodos integrados son comparables”, señala. «En este sentido, dominar uno significa dominar ambos».
Los beneficios del 3D en la simulacion
Hermans ha experimentado tres beneficios principales de la animación 3D con Plant Simulation:
- Un aumento en el valor del modelo: los clientes y otras partes interesadas pueden apreciar mejor el plan de ingeniería porque el modelo está más cerca de la realidad. El usuario obtiene mejores estructuras de control, que se pueden reutilizar y adaptar fácilmente a otros objetos. Debido a que la animación 3D muestra claramente aspectos que deben describirse y explicarse en modelos 2D, el equipo responsable de la documentación tiene una tarea más sencilla. Finalmente, los responsables de la construcción de las estructuras de control pueden utilizar la animación 3D para la puesta en marcha virtual.
- Aprobación y aceptación de proyectos más rápida: a diferencia de los modelos 2D, que requieren descripciones claras e información de diseño, 3D representa estos aspectos. «3D es casi autoexplicativo», ha descubierto Hermans.
- Un aumento significativo del rendimiento: «La animación se traslada a la GPU y la cantidad de eventos simultáneos se reduce enormemente», explica Hermans. «Este aumento de rendimiento reducirá el tiempo de la máquina necesario para los experimentos».
Los resultados de la implementación 3D en Audi Hungría son impresionantes. El tiempo total del proyecto de simulación se puede reducir en un 15 por ciento, debido a una aceptación más rápida del proyecto, menos documentación y una reducción en el tiempo de cómputo para los experimentos.
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