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Problemas centrales en la transformación inteligente de las fábricas y la construcción de fábricas inteligentes
En el auge actual de la fabricación inteligente, muchas empresas están planeando la transformación inteligente de sus fábricas y la construcción de fábricas inteligentes. Como todos sabemos, la transformación inteligente de una fábrica es un proyecto de sistema extremadamente complejo que incluye numerosos elementos. En el campo de la soldadura de metales, debido a su propio contexto industrial y a la especificidad de su ecosistema, la construcción en este aspecto se está volviendo cada vez más popular. Los métodos y el contenido de la transformación inteligente de la industria de la soldadura de metales se actualizarán gradualmente. ¡Estén atentos!
01 Introducción
En el contexto de la globalización, las empresas se enfrentan a una presión competitiva sin precedentes, a unas necesidades de los clientes cada vez más diversas, a ciclos de vida de los productos cada vez más cortos y a unidades de producción cada vez más dispersas. Al mismo tiempo, los clientes están decidiendo el mercado con más fuerza que nunca. Para mantener su competitividad, las empresas deben satisfacer las exigencias de calidad cada vez más estrictas de los clientes. Además, deben producir productos más innovadores a un coste menor y en plazos de entrega más cortos. Por lo tanto, tanto en Estados Unidos como en Europa o Japón, la construcción de fábricas inteligentes (Smart Plant/Intelligent Plant) está siendo elegida unánimemente por el sector manufacturero mundial como el próximo objetivo a medio y largo plazo; y la inteligencia de las fábricas, como objetivo importante de la transformación y modernización de la industria manufacturera nacional actual, también ha sido ampliamente reconocida por el sector, el mundo académico y el gobierno.
02 El alto nivel estratégico de la construcción de fábricas inteligentes
(1) Industria 4.0 alemana
El proyecto de investigación "Industria 4.0" de Alemania está financiado conjuntamente por el Ministerio Federal de Educación e Investigación y el Ministerio Federal de Economía y Tecnología de Alemania, y se ha formado con la sugerencia e impulso de la Academia de Ingeniería de Alemania, la Asociación Fraunhofer y Siemens, entre otros círculos académicos e industriales alemanes, y ya se ha convertido en una estrategia nacional, con una inversión del gobierno federal alemán de 200 millones de euros.
El núcleo de la Industria 4.0 es:
(1) Fábrica inteligente: se centra en el estudio de sistemas y procesos de producción inteligentes, así como en la realización de instalaciones de producción distribuidas en red;
(2) Producción inteligente: se centra principalmente en la gestión de la logística de producción de toda la empresa, la interacción hombre-máquina y la aplicación de la tecnología 3D en los procesos de producción industrial, etc.
(2) Hecho en China 2025
Hecho en China 2025 es un documento estratégico para promover la implementación integral de una estrategia de potencia manufacturera, aprobado por el primer ministro Li Keqiang y publicado por el Consejo de Estado en mayo de 2015, y es el programa de acción del primer decenio de la estrategia de potencia manufacturera de China.
Hecho en China 2025 propone cinco proyectos principales, entre los que se incluye el "Proyecto de fabricación inteligente", que menciona: "Apoyándose en empresas líderes, centrándose en la inteligencia de los procesos clave, la sustitución de puestos clave por robots, el control de optimización inteligente de los procesos de producción y la optimización de la cadena de suministro, se construirán fábricas inteligentes/talleres digitales en sectores clave."
03 Significado, características y contenido de la construcción de fábricas inteligentes
(1) ¿Qué es una fábrica inteligente?
“¿Qué es una fábrica inteligente?”, a nivel mundial, no existe un estándar unificado claro. Creo que el significado de una fábrica inteligente es que, una vez que una fábrica alcanza un cierto nivel de automatización, mediante la integración de sistemas de información y automatización, utilizando equipos y sistemas de producción inteligentes, se consigue una producción más eficiente, optimizada y flexible. Una fábrica inteligente es un nivel muy alto, y se necesita un esfuerzo a largo plazo para conseguirla.
La base de una fábrica inteligente es la fábrica digital, cuyo núcleo es la integración de los sistemas de automatización y de información, que permite la recopilación automática de toda la información de la fábrica, y su base es la conexión en red de todos los equipos de la fábrica.
La fábrica inteligente, sobre la base de la fábrica digital, añade la aplicación de equipos inteligentes, lo que permite el análisis inteligente en tiempo real de la información de producción.
(2) Características de las fábricas inteligentes
Las fábricas inteligentes tienen las siguientes características:
(1) Pueden lograr la digitalización e inteligencia de los métodos y procesos de diseño de productos.
(2) Pueden simular la operación de una línea de producción o de toda la fábrica.
(3) Disponen de una base de datos y un banco de conocimientos de procesos, que pueden acumular gradualmente la experiencia y los conocimientos de los expertos, y optimizar los parámetros de los procesos y las tareas de trabajo.
(4) Se realiza el seguimiento de toda la información de fabricación y la trazabilidad de la calidad del producto.
(5) Pueden realizar entregas just-in-time (JIS) y soportar la producción mixta.
(6) Las líneas de producción son flexibles, combinando plenamente tecnologías como la visión artificial, recopilando las rutas de proceso almacenadas en los chips RFID y pudiendo tomar decisiones autónomas sobre la entrada de las piezas en los equipos automatizados para su producción y montaje en función de la ruta de proceso de las piezas.
(7) Se consigue una integración perfecta entre la gestión del ciclo de vida del producto (PLM), el sistema de planificación de recursos empresariales (ERP) y el sistema de gestión de la ejecución de la fabricación (MES).
(8) Mediante la aplicación de la realidad virtual mejorada (AR), se mejora la inteligencia del proceso de producción y fabricación. Por ejemplo, los trabajadores pueden llevar gafas Google para indicar la posición de los agujeros de los tornillos que deben apretarse, lo que permite una rápida localización.
(9) El proceso de producción es totalmente sin papel. El rendimiento del equipo (OEE) se maximiza (más del 80%).
(10) Sobre la base de la recopilación en tiempo real de la información del lugar de producción, los datos del proceso de fabricación se muestran y analizan en tiempo real, proporcionando a los gestores de producción de todos los niveles un análisis inteligente de la fabricación y apoyo a la toma de decisiones.
(11) Ya no se utilizan robots de forma aislada, sino que se utiliza un grupo de robots, y se realiza la interacción hombre-máquina.
(12) En cuanto a la aplicación de la Internet de las cosas, las empresas de fabricación de equipos pueden mejorar la eficiencia de funcionamiento de los productos mediante el diagnóstico remoto de fallos, ayudando a los clientes a realizar un mantenimiento preventivo oportuno, reemplazando piezas de repuesto, etc., con el fin de aumentar los ingresos por servicios. Los problemas anormales que surgen en los productos que se retroalimentan al sistema de Internet de las cosas pueden retroalimentarse a los procesos de investigación y desarrollo y de fabricación para su mejora oportuna.
(3) Contenido principal y objetivos de la construcción de fábricas inteligentes
Las fábricas inteligentes incluyen la aplicación de centros de mecanizado y líneas de producción inteligentes, almacenamiento, transporte y logística inteligentes, control inteligente del proceso de ejecución de la producción y la creación de un centro de control de producción inteligente. Las empresas modernas están adoptando gradualmente la operación multi-fábrica, por lo que las empresas líderes mundiales utilizan un sistema MES unificado para gestionar la operación multi-fábrica.
Las fábricas inteligentes implican líneas de producción automatizadas flexibles, robots industriales, DNC (control numérico distribuido), gestión inteligente de herramientas, almacenes automatizados, AGV (vehículos guiados sin conductor), recopilación en tiempo real de datos de producción y calidad, aplicación de sistemas MES, sistemas de gestión de almacenes. En cuanto a la planificación de la producción, se utiliza APS (programación avanzada de la producción) para mejorar la utilización de los recursos de fabricación; se utiliza plenamente la RFID y los códigos de barras bidimensionales, o se utilizan las interfaces de datos con los equipos de fabricación para realizar la recopilación de datos en tiempo real; se utiliza SPC (control estadístico de procesos) para analizar los datos de calidad.
En las fábricas inteligentes, se puede realizar un bucle cerrado desde la planificación hasta la ejecución de la producción en el taller, rompiendo completamente la caja negra de la producción y logrando la trazabilidad completa del proceso de fabricación. La solución de fábrica de prefabricación inteligente NAEC incluye cinco niveles: nivel de equipo, nivel de comunicación, nivel de control, nivel de visualización y nivel de aplicación móvil, construyendo una fábrica de prefabricación inteligente y formando una solución de prefabricación eficiente.
En la capa de dispositivo: Basado en la lógica de gestión ajustada, se planifica una línea de producción ajustada con capacidad alcanzable, se detalla el tiempo de ciclo de cada proceso de prefabricación, y se implementa un modo de producción de "flujo unitario".
En la capa de comunicación: Basado en la comunicación 5G, combinado con métodos de logística como AGV/RGV, supervisión digitalizada, y tecnología de identificación y detección de soldadura por IA, se logra una transmisión de datos de alta confiabilidad y una cobertura de todo el proceso.
En la capa de gestión: Se ha desarrollado un software de gestión MES a nivel de línea de producción ajustada, se importan planos de diseño/se realiza un despiece automático; se logra una planificación automática de la producción, un progreso controlable y una calidad visible, logrando finalmente la entrega digitalizada del proyecto.
En la capa de visualización: Basado en la tecnología IOT, se conectan todos los elementos de la fábrica, logrando una visualización a nivel de puesto de trabajo, línea de producción y fábrica, ayudando a los gestores de todos los niveles a comprender intuitivamente el estado operativo de la fábrica.
En la capa de aplicación móvil: Se aplican las comunicaciones de red y la tecnología de Internet de las cosas para ayudar a los gestores a lograr una oficina móvil e informatizada, mejorando la eficiencia del trabajo.
El sistema del taller se conecta directamente con la operación de la empresa. Prácticamente todos los datos que afectan a la fabricación se pueden consultar en tiempo real, incluyendo información sobre pedidos, materiales, estado del equipo, costes y calidad del producto, ayudando a la empresa a responder rápidamente a los cambios del mercado.
04 Conclusión
El desarrollo de la fabricación inteligente y la construcción de fábricas inteligentes son, sin duda, medios importantes para la transformación y mejora de las empresas manufactureras. Las empresas chinas deben adoptar una actitud pragmática y una estrategia gradual; no es posible lograrlo de inmediato. Deben establecer estrategias y planes adecuados en función de los beneficios de la empresa y las condiciones del mercado del sector.
Para realizar una buena planificación de la construcción de la transformación inteligente de la fábrica, es necesario utilizar de forma integral los elementos centrales anteriores, invertir desde diferentes perspectivas, realizar una evaluación integral y una planificación unificada desde múltiples aspectos, y establecer una fábrica inteligente con visión de futuro y eficacia. Si tiene alguna necesidad, duda o sugerencia, póngase en contacto con nosotros. ¡Gracias!
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