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Herramientas aumentadas

05 marzo 2019 | luis

Se están utilizando herramientas y tecnologías para mejorar el ambiente de trabajo en fábricas automotrices de todo el mundo

BMW adhesive on windows

Visite cualquier planta de fabricación automotriz en el mundo y la gran mayoría del equipo de producción será similar, si no es el mismo, esa es la visión de Cem Temel, director de las plantas de Ford en Gölcük y Yeniköy en Turquía, y gerente asistente general para nuevos proyectos en Ford Otosan. “El taller de pintura será de Durr, los robots de Kuka o ABB y los sistemas operativos de Siemens,” reflexionó.

Las verdaderas diferencias entre las fábricas, según él, son los trabajadores humanos y la forma en que la tecnología puede utilizarse para mejorar su ambiente. Uno de los enfoques más obvios y utilizados es el uso de vestibles, y algunas compañías están probando nuevos dispositivos que pronto podrían ser enviados a las plantas de fabricación automotriz de todo el mundo.

Herramientas vestibles

Actualmente, el fabricante coreano de partes originales Hyundai y su compañía gemela Kia están probando su tecnología de chaleco exoesqueleto (H-VEX), con la esperanza de utilizarlo en sus plantas de América del Norte. Según Hyundai, le ayuda a los trabajadores “agregando 60kg de fuerza al usuario cuando sus brazos se usan por encima de la cabeza.” La idea es alivianar la presión en el cuello y en la espalda de los trabajadores, minimizando el riesgo de lesión al mismo tiempo que mejora la eficiencia del trabajo.

“El campo de la robótica tiene el potencial para iniciar una nueva era en nuestra industria,” declaró Youngcho Chi, el director de innovación y vicepresidente ejecutivo de la división de estrategia y tecnología de Hyundai. “Las posibilidades tecnológicas son ilimitadas, desde soluciones futuras de movilidad y asistencia a la productividad industrial hasta aplicaciones militares vitales, creemos que el futuro es mejor con robots. La gran experiencia colectiva dentro del grupo Hyundai Motor Group facilitará el rápido progreso en los años venideros. Nos emocionan nuestros desarrollos actuales y somos muy optimistas que con el uso de esta tecnología se mejorarán vidas en todo el mundo.”

Hyundai’s chairless exoskeleton device is being tested across the company’s North American facilities and at various Kia plants

Hyundai prueba su exoesqueleto de sin silla en sus plantas norteamericanas y en varias plantas de Kia

Hyundai afirma que también está desarrollando una gama de otras tecnologías ergonómicas, y en agosto de 2017 reveló su primer dispositivo de exoesqueleto sin asiento (H-CEX). El elemento se sujeta a la cadera, muslo y pierna de los usuarios, y hace que sea más fácil adoptar una posición de sentado. Pesa 1.6kg y puede soportar 150kg. También tiene una configuración de tres ángulos diferentes para permitirle al trabajador posicionarse adecuadamente. Ahora, la tecnología H-CEX también está siendo probada en las plantas de la compañía en América del Norte.

Hyundai también comenzó recientemente a invertir en Perceptive Automata con sede en Estados Unidos y en DeepGlint de China, dos compañías que se especializan en tecnología de inteligencia artificial (IA). La primera emplea lógica humana para ayudar a desarrollar software que se utiliza en vehículos y robots, mientras que DeepGlint provee análisis de imágenes 3D y capacidades de reconocimiento de patrones. Según el fabricante de partes originales, estas dos inversiones podrían ayudar a diseñar otras tecnologías vestibles en el futuro cercano.

Otros fabricantes de vehículos también están buscando incrementar su uso de herramientas ergonómicas vestibles. Luego de realizar pruebas con éxito en las plantas de ensamblado en Michigan y Flat Rock en 2017, Ford dijo que pondría a disposición de los trabajadores la tecnología EksoVest en 15 plantas de siete países diferentes. Similar al H-VEX, funciona al brindar de 5 a 15lbs de asistencia de levante por brazo, ayudando a los trabajadores a realizar tareas repetitivas y estresantes sobre la cabeza, como utilizar una herramienta eléctrica para ajustar los tornillos que aseguran las sujeciones del vehículo.

“Construir vehículos es un duro trabajo físico,” remarcó Bruce Hettle, vicepresidente de asuntos de fabricación y mano de obra del grupo Ford. “Nos preocupan nuestros empleados y estamos intentando ayudarlos en su trabajo con el menor desgaste posible de sus cuerpos.”

Además de asegurar que los trabajadores estén más cómodos, Ford cree que la tecnología disminuirá el número de lesiones provocadas, y que por consiguiente ayudará a mejorar la eficiencia de las plantas. Desde 2005, los incidentes en las instalaciones mundiales de Ford que resultaron en tiempo perdido han caído un 75%.

Siguiendo el movimiento

Actualmente Ford también está probando el uso de trajes vestibles equipados con tecnología de seguimiento corporal en su planta de ensamblado de motores en Valencia, España, donde fabrica los motores 2.0-litre EcoBoost Duratec. Los datos obtenidos de estos trajes se utilizarán para diseñar estaciones de trabajo que sean menos estresantes físicamente y más eficientes.

“Se ha probado en el campo de los deportes que con la tecnología de seguimiento corporal los pequeños ajustes en la forma de moverse pueden ser muy beneficiosos,” comentó Javier Gisbert, director del área de producción en la planta de ensamblado de motores Ford Valencia. “Para nuestros empleados, los cambios en las áreas de trabajo utilizando tecnología similar pueden asegurar a fin de cuentas que, incluso en un largo día, puedan trabajar de forma más cómoda.”

Los trajes cuentan con 15 sensores de luz que están conectados a una unidad de detección inalámbrica, mientras que cuatro cámaras con detección de movimiento se colocan cerca del trabajador. Se realizan varias medidas de los empleados, como movimiento de cabeza y cuello como también alcance del brazo. Ford afirmó que ahora piensa utilizar la tecnología en sus otras plantas europeas de fabricación. La compañía invirtió recientemente en su planta de Craiova en Rumania y comenzó a fabricar la EcoSport en su planta de Naberezhenye Chelny en Rusia.

Ford is hoping to improve workstation design using data gathered from workers wearing suits equipped with body tracking technology at its engine assembly plant in Valencia, Spain

Ford pretende mejorar el diseño de las estaciones de trabajo con los datos recopilados por los trajes de seguimiento de movimiento que utilizaron los trabajadores en su planta de ensamblado de motores en Valencia, España

Otra compañía que espera mejorar el ambiente de trabajo utilizando su tecnología de seguimiento es Tobii Pro. Las soluciones vestibles de seguimiento ocular de la compañía pueden ayudar a los trabajadores en varias etapas del proceso de fabricación de vehículos, como en el taller de pintura.

“Utilizando las Pro Glasses 2 somos capaces de visualizar qué observan las personas mientras examinan visualmente el acabado de pintura de un vehículo en la línea,” explicó Mike Bartel, desarrollador e investigador senior en Tobii Pro Insights. “Con esto somos capaces de hacer varias cosas. Primero, podemos crear un conjunto de prácticas para el patrón del movimiento ocular asociado al buen rendimiento de este trabajo en particular. También seremos capaces de formar a las personas para imitar ese comportamiento como su proceso de aprendizaje.”

Uno de los clientes de la compañía, un fabricante de vehículos con sede en Japón, ha reportado disminuciones en los errores de inspección visual luego de implementar el seguimiento ocular en sus procesos. Además, Bartel sugirió que la tecnología puede utilizarse para reducir el tiempo que lleva formar un empleado.

Cobots

BMW es otra compañía que recientemente ha estado incrementado el número de tecnologías utilizadas para ayudar a los trabajadores en sus plantas. Comenzó utilizando robots de asistencia, o cobots, en su planta de Spartanburg en Estados Unidos en septiembre de 2013 como parte de un estudio con el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Fueron fabricados por Universal Robots y se utilizaron para aplicar aislamiento de sonido y humedad dentro de las puertas del X3.

Tres años más tarde, el fabricante de partes originales alemán instaló un robot liviano LBR iiwa de Kuka en su planta de Dingolfing en Alemania. Este realiza la repetitiva tarea de levantar e instalar diferenciales para las transmisiones de ejes delanteros. Estos diferenciales pueden pesar hasta 5.5kg y encajarlos requiere gran precisión, algo difícil para los trabajadores manuales.

“Encajar correctamente el pesado diferencial es una tarea increíblemente delicada,” le explicó a AMS Henning Borkeloh, vicepresidente para soluciones tecnológicas avanzadas en Kuka. “Este flanco del diente sensible no debe dañarse por impactos al engranar los cambios. Uno de los desafíos fue la variación del peso de las diferentes partes que debían ensamblarse. Básicamente, tuvimos que encontrar los parámetros correctos para ajustar los diferentes requisitos la sensibilidad de la torsión del robot.”

BMW ahora utiliza cobots en varias áreas de su planta de Dingolfing. Los robots livianos son utilizados para aplicar pegamento a las ventanas antes de que se coloquen en los vehículos, mientras que otros robots equipados con sensores se utilizan para examinar automáticamente y ayudar a examinar el chasis sin pintar antes de que se envíe al taller de pintura.

Gracias a las exitosas pruebas en años recientes, BMW confirmó que desea implementar más cobots en sus plantas de todo el mundo. Otros fabricantes de vehículos han comunicado planes similares, y los proveedores han comenzado a moverse.

El fabricante español de acero Gestamp está trabajando actualmente con el área de investigación y desarrollo de
Google, Google X, para ver cómo los cobots podrían ayudar a simplificar su amplia operación de soldeo, que se utiliza principalmente para crear partes de chasis. Se encuentra en su etapa inicial para un proyecto con sede en Estados Unidos, pero la meta es que los cobots se comuniquen mediante sensores para cambiar rápidamente de trabajo.

“Por ejemplo, quiero que este robot fabrique esta parte para GM, esta parte para Audi y esta parte para Ford,” le dijo a AMS Pablo De La Puente, director de información de Gestamp. “Esto solo funciona si los robots trabajan juntos y comprenden qué pasos deben tomar. Es algo que ahora no puedes hacer sin detener a los robots y sin pasar varios días sin reprogramar.”

El mercado de cobots está listo para crecer significativamente mientras más compañías los prueban y emplean en las líneas de producción. Según la firma de investigación MarketsnadMarkets, se espera que la cotización del mercado de cobots alcance US$12 mil millones para 2025, un porcentaje de crecimiento anual compuesto de más de 50% entre 2017 y 2025.

Más allá de la realidad

Como con el uso de cobots, otra área que BMW ha estado explorando con el fin de mejorar el ambiente de trabajo de sus empleados es la realidad virtual. Mientras que Ford utiliza los datos obtenidos de los trajes con seguimiento corporal para mejorar el diseño del puesto de trabajo, el fabricante de partes originales alemán está utilizando software para visualizar las líneas de producción y los puestos de trabajo antes de construirlos. Luego pueden probar las líneas virtuales y asegurarse de que sean eficientes y favorables para el trabajador.

Antes de la producción de la Serie 3 en Múnich, el fabricante de partes originales utilizó un sistema de realidad virtual para ubicar cada puesto de trabajo individual. Matthias Schindler, responsable de Planeamiento Virtual e Implementación de Producción en BWM, aportó su conocimiento.

“La tecnología de realidad virtual nos ha permitido crear puestos de trabajo individuales pre-ensamblados de forma rápida y eficiente,” declaró. “Las instalaciones para probar tiempos que reproducen el puesto de trabajo y sus dimensiones reales ya no son necesarias. Y el hecho de que todos los especialistas involucrados, desde expertos de logística a diseñadores de sistemas y empleados de producción, pudieron intercambiar ideas fácilmente en las primeras etapas fue un importante beneficio adicional para el equipo. En resumen, fuimos más transparentes, flexibles y veloces.”

Esto fue posible gracias al hecho de que BMW ha estado recogiendo datos de sus plantas de producción existentes durante muchos años. Los escáneres 3D y las cámaras de alta resolución han estado recopilando información sobre las posiciones de los puestos de trabajo con una precisión milimétrica.

La realidad virtual también se está utilizando para ayudar a guiar a los trabajadores en las líneas de producción. Un equipo de investigadores en Renault Camiones ha estado examinando los beneficios potenciales de una tecnología de “realidad mixta” para las operaciones de producción de motores del fabricante de vehículos pesados. Cooperando con Immersion, especialistas de realidad virtual y aumentada, el equipo de camiones diseñó un sistema prototipo que utiliza técnicas holográficas en un proceso de control de calidad en la planta de motores Renault Camiones en Lyon, Francia.

Renault Trucks is hoping to leverage ‘mixed reality’ technology to help workers assemble engines

Renault Trucks espera beneficiarse de la tecnología de ‘realidad combinada’ para ayudar a los trabajadores a ensamblar motores

Mientras que la realidad aumentada transpone información sobre una imagen real al mostrarse en una pantalla, la tecnología de realidad mixta añade objetos virtuales en un ambiente real en forma de hologramas, con los cuales los usuarios pueden interactuar. “En la práctica, los operadores de control de calidad utilizarán gafas inteligentes Microsoft HoloLens con todas las partes del motor digitalizadas e integradas,” explicó Bertrand Félix, el ingeniero de Renault Camiones que lidera el proyecto. “Mediante las gafas y la interfaz de realidad mixta, los operadores verán las instrucciones de toma de decisiones que los guiarán mediante las operaciones de control más complejas. Por el momento, los operadores en los puestos de control todavía utilizan instrucciones impresas.”

Las partes del motor digitalizadas y superpuestas sobre el motor real pueden verse por separado, dirigiendo a los operadores mediante las etapas del proceso de calidad. Los operadores pueden trabajar con las manos libres y recibir extractos de información como instrucciones de ensamblado.

La tecnología reduce el volumen de operaciones de control de calidad y las mejora, afirma Renault Camiones. También minimiza la carga cognitiva de los operadores y los ayuda a acelerar su formación. La fase 1 comenzó sus pruebas en enero de 2018 y se consideran otras aplicaciones para una segunda fase, incluyendo asistencia con el ensamblado o reparación. Renault Camiones se ha impuesto el objetivo de desarrollar un proceso de fabricación digitalizado sin papel, con la esperanza de desplegar el prototipo de realidad mixta en sus plantas para 2020.

Un paso más cerca

Varios fabricantes de vehículos están explorando los beneficios de producir replicas virtuales de las líneas de producción. Estas pueden utilizarse para ayudar en la fase de diseño de fábricas como también para identificar formas de mejorar la eficiencia y minimizar los retrasos.

La cartera Tecnomatix de Siemens le permite a las compañías diseñar, desarrollar y mejorar sus fábricas. “Pueden crear una copia totalmente digital de la planta, incluyendo configuración de la línea, equipo de operación, flujo de material e incluso operaciones humanas,” le explicó a AMS Dave Lauzun, vicepresidente de estrategia automotriz y de transporte en Siemens PLM Software.

Siemens también cuenta con un sistema operativo basado en la nube para ayudar a conectar máquinas y equipo dentro de las plantas, lo que permite la comunicación entre ellas y mejora la eficiencia de operación. También les permite a los usuarios recolectar y analizar datos del equipo.

Estas herramientas, añadió Lauzun, también pueden tener un impacto en los trabajadores humanos y su ambiente: “Podemos modelar con exactitud las interacciones humano-máquina para analizar las soluciones óptimas para los trabajadores humanos. Una tendencia particularmente interesante son los cobots, porque los humanos y los robots interactúan sin problemas y estrechamente para cumplir con la tarea deseada. Siemens cuenta con las herramientas para crear la copia digital de los robots y los humanos, por lo que podemos crear la cooperación óptima.”

Todd Bengtsson, director de fabricación del grupo comercial Siemens PLM Software, cree que hay varias tendencias diferentes que impactarán drásticamente la fabricación de vehículos en el futuro. Considera como factores potenciales el uso de técnicas aditivas de fabricación, mayor colaboración humano-robot y la incorporación de realidad virtual y aumentada.

“El aprovechamiento de los datos de producción, la recolección mejorada de datos y la conversión de estos datos en información útil le permitirá a las compañías mejorar su calidad, flexibilidad e índices de utilización,” predijo Bengtsson.

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