Ensamblaje modular – el concepto innovador de ensamblaje y logística está casi listo para la producción
El sistema flexible sin cadena de montaje o ritmo fijo simplifica el manejo de una gran variedad de productos.
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La logística integrada y los controles de calidad aumentan la eficiencia alrededor de un 20 por ciento.
Centrado en el ser humano: ambiente de trabajo también diseñado para acomodar empleados con discapacidades
Durante más de un siglo, la cadena de montaje ha marcado el ritmo de la producción de automóviles. Ahora está llegando cada vez más a sus límites. Numerosas variantes y posibilidades de personalización hacen que los vehículos sean cada vez más variados. Los procesos y componentes en los sistemas de ensamblaje son cada vez más variables. En un proceso rígido y secuencial, esa complejidad es cada vez más difícil de dominar. Es por eso que Audi presenta el primer sistema de ensamblaje modular del mundo en la industria automotriz como una forma de organización nueva y complementaria. Los trabajadores ensamblan componentes en lo que se conoce como “islas de producción” independientemente del tiempo del ciclo. Además, debido a la alta variabilidad de los componentes, los vehículos de guiado automático (AGV) transportan el material necesario a las estaciones según el principio de mercancía a persona.
La creciente complejidad de los productos y la demanda están cambiando los requisitos para la producción. Tiene que adaptarse con una flexibilidad cada vez mayor a las necesidades específicas de los clientes, los cambios del mercado a corto plazo y los problemas de sostenibilidad. Cada vez es más difícil reproducir esta complejidad en el ensamblaje en una cadena de montaje convencional. Esa forma de hacer las cosas se basa en un principio de tiempo de ciclo uniforme para cada producto en cada estación de trabajo en una secuencia fija. Por el contrario, el ensamblaje modular funciona sin cadena ni ritmo uniforme de trabajo.
La cadena de montaje rígida se reemplaza por procesos dinámicos con una secuencia variable de estaciones y tiempos de procesamiento dependientes de la variante (cadena de montaje virtual). En preparación para la aplicación en serie posterior, el equipo dirigido por el Gerente de Proyectos Wolfgang Kern del Laboratorio de Producción de Audi está implementando ese concepto en el preensamblaje de paneles interiores de puertas en la planta de Ingolstadt. “El ensamblaje modular es una de nuestras respuestas a las futuras demandas de producción”, dice Gerd Walker, miembro del Consejo de Dirección de Producción y Logística de Audi. “Estamos utilizando la tecnología digital específicamente para el beneficio de nuestros empleados y, al mismo tiempo, logramos un ensamblaje más flexible y eficiente”, agrega Walker. “Además, este proyecto es un excelente ejemplo de nuestra cultura de innovación abierta, donde estamos desarrollando la producción en red en equipos ágiles”. En el proyecto piloto, los expertos confirman la viabilidad y el potencial del ensamblaje modular, al mismo tiempo que adquieren experiencia adicional.
Una de las principales ventajas del sistema flexible es que Audi puede emplear a personas que ya no pueden trabajar en la línea debido a limitaciones físicas. “Somos capaces de adaptar el entorno de trabajo a sus condiciones, lo que actualmente solo es posible de forma muy limitada en la cadena de montaje”, dice Kern. “Estamos utilizando una automatización más flexible en el proceso de producción para aliviar la carga de las personas”. Gracias al tiempo de procesamiento dependiente de la variante en lugar de un ciclo uniforme, todos los empleados se benefician de una carga de trabajo más ligera. Esto permite una adaptación ergonómica a las necesidades individuales.
LA LÓGICA DE CONTROL GARANTIZA LA FLEXIBILIDAD
En la operación de prueba, las tareas ya no siguen una secuencia uniforme, sino que están estructurados para satisfacer necesidades particulares. Los vehículos guiados automatizados (AGV) llevan los paneles de las puertas directamente a la estación donde se deben ensamblar los componentes. Por ejemplo, los paquetes de luces se instalan con cables y elementos de iluminación en una estación. En consecuencia, los trabajos que no tienen un paquete de luces pasan por alto esa estación. En otra estación, un operario monta todo el parasol disponible opcionalmente para las puertas traseras. Debido a su tempo predefinido, en la cadena de montaje esta tarea tendría que ser dividida entre dos o tres trabajadores, lo cual es ineficiente y puede comprometer la calidad. Si los trabajos se acumulan en una estación, los AGV llevan el producto a la siguiente estación requerida con el menor tiempo de espera posible. Además, la configuración de los espacios de trabajo se comprueba y ajusta cíclicamente. “”La flexibilidad con la lógica de control subyacente es un avance significativo en comparación con las formas de organización actuales”, enfatiza Kern. A diferencia de una cadena de montaje, las estaciones individuales y el sistema de producción modular no están diseñados para una demanda estable (punto de funcionamiento óptimo). En cambio, se pueden operar de manera eficiente dentro de un espectro particular (rango operativo óptimo).
LOS PROCESOS DE LOGÍSTICA Y CALIDAD SE PUEDEN INTEGRAR DE MANERA EFICIENTE
Cuando la variabilidad de los componentes es alta, el principio de bienes a persona es la solución. Por ejemplo, los AGV llevan los tipos correctos de arneses de cables para los paneles de las puertas a los trabajadores, quienes luego toman las piezas que necesitan. Las otras piezas idénticas vuelven a la posición de espera, porque normalmente se necesitará una variante de componente diferente para el siguiente panel de puerta. Proporcionar piezas clasificadas a través de AGV hace que la separación previa sea redundante. Los vehículos se localizan con precisión centimétrica a través de una red de radio y son guiados por una computadora central. Además, la inspección por cámara también se puede integrar en el proceso de calidad. Las irregularidades se pueden gestionar más rápida y fácilmente de esta manera que en una cadena de montaje. Esto ayuda a evitar mano de obra adicional imprevista. “Estamos combinando el alto grado de división del trabajo de la cadena de montaje con un enfoque holística basado en los principios lean y las nuevas posibilidades que ofrecen los sistemas de producción cibernéticos”, explica Kern.
AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD DE ALREDEDOR DEL 20 POR CIENTO
El proyecto piloto está generando información valiosa y permitiendo a los ingenieros derivar aplicaciones para uso en serie. “Al reducir el tiempo de producción a través de una orientación hacia la creación de valor agregado y la autodirección, podemos aumentar la productividad en aproximadamente un 20 por ciento”, dice Kern. El siguiente paso para el director de proyecto Kern y su equipo es integrar el ensamblaje modular a mayor escala en el preensamblaje. Exactamente donde se encuentra una alta variabilidad y dinámica que se puede manejar de manera más eficiente de lo que es posible actualmente. “Desconectar las estaciones hace posible reprogramar las cosas sin mucho esfuerzo”, dice Kern. Gracias al hardware flexible y los vehículos guiados automatizados, a menudo solo es necesario ajustar el software. Las estaciones se pueden adaptar a los productos y la demanda más fácilmente que en una cadena de montaje interconectada.
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