Alta flexibilidad y eficiencia: la producción de motores eléctricos en Siemens Tübingen
En la fábrica de Siemens en Tübingen, situada en el suroeste de Alemania, unos 450 empleados participan en la producción de reductores para motores eléctricos. Estos motorreductores SIMOGEAR se utilizan, por ejemplo, en los sistemas de manipulación de equipajes de los aeropuertos. Cada día se fabrican componentes para unos 600 motorreductores en 40 máquinas herramienta. ¡La variación de los motorreductores es de casi 1037!
Ni que decir tiene que la individualización de los productos en Tübingen representa un reto diario. La fábrica de motorreductores de Tubinga demuestra cómo el uso sistemático de productos de digitalización hace que un entorno de fabricación tan diverso sea mucho más productivo.
"Como fábrica líder de Siemens, somos responsables de establecer procesos óptimos antes de implantarlos en otras fábricas y centros de montaje de todo el mundo", explicó Satyanarayan Chavhan, director de proyectos de digitalización en la fábrica de Tubinga.
"En el mundo VUCA actual no podemos permitirnos realizar experimentos en un entorno de producción real. Por eso, uno de nuestros principios más importantes es verificar siempre primero las novedades en el mundo digital."
VUCAVUCA son las siglas de Volatilidad, Incertidumbre, Complejidad y Ambigüedad y se refieren al entorno dinámico y rápidamente cambiante de la gestión empresarial.
Simulación de mecanizado mediante el gemelo digital de una máquina herramienta
En la fábrica de Tubinga se llevan a cabo sofisticadas operaciones de mecanizado en situaciones de sujeción muy específicas en fresadoras y tornos de alta calidad. En este complejo entorno de producción se trata de dominar el mayor número posible de retos. Los programas CNC ya no pueden generarse y verificarse en la propia máquina. En la medida de lo posible, hay que identificar de antemano cualquier problema potencial. En el caso de los tornos multicanal en particular -es decir, cuando las herramientas en diferentes portaherramientas actúan simultáneamente sobre la pieza en diferentes programas CNC- la simulación del proceso de mecanizado es más o menos inevitable. Uno de los motivos es, por ejemplo, el cambio constante de las situaciones y tecnologías de sujeción. En estos casos, el control y la prevención de colisiones sólo pueden llevarse a cabo de forma rentable y en tiempo real mediante la simulación.
La fase de "rodaje" de todos los diferentes programas de CNC no debe retrasar la producción de los componentes del motor ni provocar el bloqueo de las máquinas. Los elevados índices de funcionamiento por hora de estas complejas máquinas multicanal prohíben los tiempos de inactividad innecesarios. Los tiempos improductivos -por ejemplo, los tiempos de preparación de la máquina- deben reducirse al mínimo. También es importante conocer de antemano el tiempo de ejecución del programa CNC y, por tanto, la asignación de máquinas de la estrategia de mecanizado concreta. Esto ayuda a optimizar el uso de los recursos: máquinas, herramientas y empleados.
Por ello, el departamento de planificación de la producción CNC de Tübingen hace un uso coherente de la cadena de procesos CAD / CAM-CNC. Además de generar el programa CNC fuera de línea con NX CAM, el gemelo digital de cada máquina herramienta en NX CAM tiene una importancia considerable. La simulación con el Sinumerik virtual (VNCK) y la máquina virtual garantizan un alto grado de fiabilidad del proceso, incluso en este complejo entorno de mecanizado.
Beneficios de la utilización de la máquina
"Desde que utilizamos el gemelo digital, hemos reducido significativamente el tiempo de utilización de la máquina para producir los primeros prototipos en la máquina real", explicó Stefan Nothdurft, Jefe de Planificación de la Producción CNC. Posteriormente, Siemens modeló los gemelos digitales para las máquinas más antiguas. En el caso de las máquinas herramienta nuevas, el gemelo digital de la máquina forma parte de la especificación de requisitos para el fabricante de la máquina.
PlantSimulation: imagen digital de los flujos de trabajo en un parque de máquinas
Tras simular el mecanizado en la máquina-herramienta mediante la cadena de procesos CAD / CAM-CNC y comprobar los errores y determinar el tiempo de mecanizado, el siguiente paso es planificar y simular el mejor concepto de producción posible. Ahora entra en juego otro gemelo digital: Plant Simulation. Plant Simulation permite simular el flujo de trabajo de producción, el flujo de materiales y todos los tiempos de ejecución de la producción.
La herramienta de simulación modela el parque de máquinas completo de una instalación de producción o, al menos, la sección que se está examinando. A continuación, se asignan a cada máquina todos los tiempos relevantes, desde el tiempo de mecanizado y preparación hasta los tiempos medios de avería y fallo. A continuación, se pueden determinar las mejores rutas y combinaciones de instalaciones para los distintos productos y para diferentes escenarios, por ejemplo, minimizando el tiempo de producción.
Arnold Hauler, responsable de la planificación de la producción y el montaje en la planta de Tubinga, describió un ejemplo concreto en la fábrica: Para fabricar la carcasa de una caja de cambios se consideraron diferentes opciones de fabricación. Gracias a Plant Simulation, se pudo decidir la mejor solución en términos de utilización de los recursos humanos y de las máquinas, así como de optimización de los costes. La comparación de las distintas opciones de fabricación en el mundo real habría supuesto elevados costes de inversión en equipos adicionales. Por eso, sin la simulación, la comparación no podría haberse realizado en primer lugar.
El uso de gemelos digitales ayuda a simular las modificaciones del proceso de programación, los nuevos conceptos y su impacto en muy poco tiempo durante un año comercial completo, sin tener que intervenir en un panorama de producción activo.
Verificación de procesos prácticamente optimizados
Después de optimizar los pasos individuales del proceso en la fase de simulación, los resultados deben contrastarse con la realidad, es decir, evaluarse en un entorno de producción real.
Aquí es donde entra en juego Analyze MyPerformance. La herramienta de software determina los distintos parámetros de OEE, es decir, el nivel de utilización de la máquina, la frecuencia con la que no es productiva y por qué motivos. En comparación con los sistemas ERP de nivel superior, como SAP, Analyze MyPerformance tiene la ventaja de que el nivel de utilización de cada máquina individual es visible, incluso dentro de una flota de varias máquinas herramienta diferentes. Esto permite ver si las máquinas de la flota son totalmente compatibles entre sí. De este modo, queda claro si una máquina individual está ralentizando todas las demás y, a su vez, ralentizando todo el proceso.
La disponibilidad inmediata de los datos del proceso a través de "Analyze MyPerformance" representa una ventaja importante. Arnold Hauler recuerda cómo los planificadores de las fábricas solían tener que realizar largas y complejas mediciones de tiempo durante largos periodos. Hoy en día, un análisis de los cuellos de botella basado en los parámetros OEE para optimizar el proceso de producción es muy rápido y también muy preciso. La eficacia de los cambios en el flujo de trabajo del proceso puede comprobarse en unas pocas horas o días.
Más información sobre la producción de motorreductores optimizada digitalmente en Siemens Tübingen
La planta de motores de Siemens en Tübingen aprovecha sistemáticamente las oportunidades que ofrece la digitalización. A la izquierda hay un vídeo que muestra lo que ya se ha conseguido en la optimización del flujo del programa de piezas utilizando el "Manage MyPrograms" de la cartera de Siemens. Más información sobre "Analyze MyPerformance" en YouTube:
