IMTS 2018: Desmitificando mitos y cumpliendo la promesa de la Industria 4.0

Cuando quita el bombo de la Industria 4.0 y se enfoca en el equilibrio de producción y calidad, los resultados de su promesa potencial pueden realizarse. Hablamos con un veterano de manufactura de precisión y tecnología de metrología basada en sensores de Renishaw para entender cómo la Industria 4.0 puede realmente impactar el proceso y la fabricación de piezas.

La Industria 4.0 será promovida y discutida en gran longitud en la Feria Internacional de Comercio de Manufactura 2018. Si hay una cosa que entender sobre manufactura inteligente e Industria 4.0, es que muchas organizaciones simplifican demasiado qué tan rápido creen que pueden integrar algo significativo.

Dan Skulan ha estado trabajando en mecanizado de precisión y el comercio de medición de metrología por más de 30 años, y conoce su camino alrededor de métricas de productividad y calidad para fabricantes. Como gerente general de metrología industrial para Renishaw, Skulan tiene una comprensión profunda de cómo las empresas descubren si están preparadas para manejar la promesa de la Industria 4.0. Skulan presenta específicamente sobre Industria 4.0 en las sesiones de conferencia de IMTS 2018.

La definición de ese término de moda debería enfocarse más en cuáles son los objetivos específicos de un fabricante que en cualquier otra cosa. La promesa de la Industria 4.0 depende más de entender claramente los objetivos de la empresa y usar técnicas y tooling adecuados que incorporar cualquier nuevo sistema de gestión de datos, según Skulan.

"Puede recopilar una tremenda cantidad de datos, pero los datos solo son valiosos si son precisos y accionables", dice Skulan. "Hay resultados muy válidos que la Industria 4.0 puede traer, pero es realmente importante que se implemente de manera sistemática comenzando con datos precisos y accionables que provengan de sus procesos".

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Entonces, ¿qué deben hacer los fabricantes? Para empezar, necesitan practicar la debida diligencia y asegurarse de que tiene sentido. Todos quieren mejorar. La automatización es importante, pero puede resultar muy costosa si se permite que funcione sin control interno de proceso para asegurar que la calidad se mantenga a mayor rendimiento.

"¿Qué pasa si el proceso que reporta estar funcionando en realidad ha creado un montón de chatarra o ninguna pieza en absoluto?", explica Skulan. "Se necesitan buenos sistemas basados en proceso que verifiquen que la pieza de trabajo y el tooling están correctamente configurados y que los programas de corte que se ejecutan tienen precisión inherente. Las mediciones en proceso deben verificar que los cortes correctos en la pieza correcta se hicieron. Así es como ayuda a separar las buenas implementaciones de la Industria 4.0 de las débiles que simplemente intentan incorporar mayores grados de monitoreo de datos sin asegurar que el proceso subyacente está bajo control".

Para ese fin, Skulan enfatiza el papel muy importante de la simulación, pero solo si se acopla con precisión basada en sensores que verifica el proceso de mecanizado en etapas clave directamente en una máquina.

"Nuestro objetivo no es solo verificar que la producción está teniendo lugar, sino verificar que todas las etapas de producción cumplen estándares de calidad con tiempo de procesamiento perdido mínimo", dice Skulan. Aquí, sensores y automatización juegan un papel crucial, pero solo si los datos son verificablemente precisos. Es en la combinación correcta de tecnología de sensores inteligentes trabajando en concierto con software que está fácilmente disponible para que los operadores vean claramente en un tablero que se realiza la productividad mejorada.

El peligro de la manufactura inteligente: Prometer en exceso los resultados de la Industria 4.0

Pero no todos tienen la misma imagen de la Industria 4.0. Algunas empresas piensan que es el santo grial de la manufactura y creen que una vez que la adopten, revolucionará su productividad y reducirá costos casi inmediatamente. Skulan dice que puede hacer una gran diferencia, pero no es necesariamente la promesa de resultados rápidamente realizada que la gerencia senior de manufactura espera que sea.

"Una vez que los gerentes senior compran la implementación de una estrategia 4.0, hay una expectativa de que un aumento instantáneo en productividad y calidad tendrá lugar simplemente monitoreando el rendimiento del operador de planta", dice Skulan. "Esta es una mentalidad potencialmente peligrosa que algunas empresas están adoptando. Hay trabajo real que necesita hacerse a nivel de planta para preparar procesos para que los beneficios se realicen. La Industria 4.0 no es una varita mágica".

Pero Skulan es rápido en señalar que este proceso, cuando se hace bien, tiene mérito legítimo en manufactura. Para ayudar a ilustrar su importancia y su promesa, Skulan habla sobre uno de sus grandes clientes que es un fabricante aeroespacial importante con más de 250 ingenieros dedicados únicamente a procesos y prácticas de Industria 4.0. El impulso para mejorar la productividad e innovar en la industria aeroespacial es un elemento mayor de su éxito.

Vea el éxito de la industria aeroespacial en acción en nuestra infografía: "Al infinito y más allá: Oportunidades aeroespaciales en manufactura despegan".

Industria 4.0 y el valor del control de proceso

Las mediciones de rendimiento son válidas, pero pueden tener sus propias limitaciones inherentes.

Muchos fabricantes enfocan mucha atención en el tiempo de ciclo en su mecanizado, lo que puede ayudar a la productividad, pero puede ser engañoso. "Las operaciones de mecanizado podrían mostrar altos niveles de actividad, pero podría ser que las máquinas no estén realmente produciendo buenas piezas o ninguna pieza en absoluto", dice Skulan.

Una aplicación efectiva de la Industria 4.0 es aquella que equilibra tanto el rendimiento como la calidad usando el tipo de tecnología que permite validación en proceso. Y todo debería reportar información continua a operadores y gerentes de planta.

"En lugar de inspección final de pieza, los fabricantes deberían capturar información precisa en cada etapa del proceso de mecanizado a medida que estos procesos ocurren, para que puedan afectar el cambio antes de que ocurra cualquier no conformidad, asegurando una salida de calidad mucho más arriba en el proceso", sugiere Skulan. Esto es, en su opinión, un requisito para realizar la promesa de la Industria 4.0: "Ahora tenemos la capacidad de validar calidad y ajustarla en tiempo real basada en precisión de datos. La calidad que viene de control de proceso automático en máquina, usando sensores y software juntos, ayuda a asegurar que la información que se examina a nivel de gerencia es precisa y accionable".

"Si mira los datos después de que se producen las piezas, que es lo que la mayoría de las empresas hacen ahora, es información válida, pero no le ayuda a cambiar el proceso", dice Skulan. "Lo que realmente quiere es medir características discretas que son críticas para el proceso de manufactura en cada punto a lo largo de la construcción y corte de un componente, y tomar esos datos usando sensores y técnicas que confirmen que son válidos".

El desafío es determinar cuáles son las características críticas de un componente para medir para control de proceso? En muchos casos, podría haber más de 30 características cortadas en un solo proceso, pero probablemente solo hay un par de dimensiones clave que son críticas para garantizar calidad aguas arriba, así que requiere una comprensión profunda de lo que puede ajustarse y monitorearse en tiempo real.

Industria 4.0: El valor del tooling adaptativo y el proceso de lazo cerrado

Si el objetivo es aprovechar y adaptarse en el proceso de mecanizado, entonces entender el papel de tooling más nuevo, más avanzado y adaptativo es esencial. En el mundo de la Industria 4.0, también significa ganar una comprensión de cómo las herramientas de palpado y sensores automatizados pueden ayudar a reportar y validar una serie de datos de medición y mecanizado dinámico. Estos datos incluyen áreas como compensación dinámica de trabajo, control de punto central de herramienta y establecimiento de la profundidad y ancho efectivos de cortes midiendo dinámicamente la trayectoria de vuelo efectiva del cortador.

"La evolución que ha ocurrido con máquinas de 5 ejes y la capacidad de mover piezas y tooling al mismo tiempo, acoplada con medición en proceso puede funcionar increíblemente bien para proporcionar un entorno de lazo cerrado", dice Skulan.

"En modelado, no quiere solo simular lo que está en el dibujo, quiere simular lo que realmente sucede en la máquina en este entorno de 'gemelo digital'", añade Skulan. "También necesita cambiar su tooling y metodología de proceso para apoyar control de proceso de lazo cerrado".

¿Cómo hace eso? Skulan trae un ejemplo de usar interpolación circular. Como ejemplo, en lugar de usar una herramienta de barrenado de punto fijo que tiene que configurarse manualmente fuera de línea, el método de Industria 4.0 elegiría impulsar una fresa a través de un patrón circular que permite que técnicas de corte basadas en medidor sean empleadas.

"Se puede tomar un corte automatizado, removiendo solo la mitad de la tolerancia de stock, luego medir la característica resultante usando una sonda en proceso, en ese momento, en esa temperatura específica y entorno de mecanizado exacto, y luego actualizar las trayectorias de herramienta automáticamente en ciclo", dice Skulan. "Este es control de lazo cerrado. De esta manera el proceso es totalmente automatizado y ágil".

Para saber más sobre la promesa de la Industria 4.0, Skulan presenta "Maximizando la productividad de manufactura en la era de la información" el jueves 13 de septiembre, en las sesiones de conferencia de IMTS 2018. Se requiere registro.

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