Audi fabrica el e-tron GT sin haber utilizado prototipos físicos

El Audi e-tron GT es el primer modelo de este constructor englobado en el Grupo Volkswagen, cuya producción se ha planificado íntegramente sin prototipos físicos. Fuentes del fabricante subrayan que múltiples innovaciones técnicas lo han hecho posible, incluyendo escaneos tridimensionales de edificios, procesos de aprendizaje de máquina y el uso de la realidad virtual (RV). Todos los procesos de montaje, al igual que los procedimientos y las acciones de los operarios, se probaron y optimizaron en espacios virtuales que replican a sus homólogos del mundo real hasta el más mínimo detalle. 

Desde Audi señalan que la planificación virtual se utiliza ahora más allá de los límites de las instalaciones, lo que permite el trabajo digital y conectado sin desplazamientos al extranjero; y no solo durante la pandemia de coronavirus. El escaneo en 3D y la planificación en espacios virtuales hacen que los procesos sean más eficientes y sostenibles. En el proceso convencional de la producción de un nuevo Audi se utilizan diversos prototipos, que se fabrican como modelos únicos con piezas hechas a mano. Esto requiere mucho tiempo y dinero. La planificación del montaje utiliza estos prototipos para definir y optimizar los procesos de producción posteriores. 

Cada paso y cada acción relativa a la fabricación del modelo se probó digitalmente mediante realidad virtual  para asegurar que durante la fase de producción en serie, todos los procesos estén adecuadamente secuenciados y los ciclos a lo largo de la línea, perfectamente coordinados. Esto requiere que cada detalle de la sala de producción se diseñe con precisión y a escala. Aquí entra en juego el escaneo en 3D: utilizando un hardware y un software especial, se crea una reproducción virtual de las instalaciones físicas, incluyendo todo el equipo, herramientas y estantes. Por lo tanto, la planta de Audi Böllinger Höfe, en la sede de Neckarsulm, donde se construye el Audi e-tron GT, también existe en el mundo digital. 

Un escáner -el hardware- es esencial para generar los datos correspondientes. Tiene aproximadamente dos metros de altura y está montado sobre cuatro ruedas para que un operario pueda moverlo. En la parte superior hay una unidad de medición de distancia por láser LiDAR (Light Detection and Ranging) y tres escáneres láser adicionales, así como una cámara. Mientras se escanea un espacio, se llevan a cabo simultáneamente dos procesos: la cámara de gran angular toma una foto de ese espacio, mientras que los láseres lo miden con precisión y generan una nube tridimensional de puntos de ese entorno. Con esta tecnología, solo en el emplazamiento de Neckarsulm ya se han escaneado 250.000 metros cuadrados en las instalaciones de producción. 

El software empleado es un desarrollo propio de Audi, basado en la inteligencia artificial y el aprendizaje de máquina. La nube de puntos y las fotografías se combinan para producir un espacio tridimensional fotorealista, similar a lo que se ve en Google Street View. Las proporciones son fieles a la escala y se corresponden con la realidad. El software también reconoce automáticamente todos los objetos en el espacio, como máquinas, estantes y sistemas. Con cada escaneo, también aprende automáticamente a reconocer, distinguir y clasificar los objetos con mayor precisión. Por ejemplo, el sistema distingue entre un estante y una viga de acero. Después, el programa podría cambiar la posición de la estantería y reubicarla en el espacio virtual. Estos datos permiten un recorrido virtual de la instalación de producción escaneada desde cualquier punto de partida, y se puede utilizar directamente en los procesos de planificación.

El Audi e-tron GT es el primer vehículo de la marca para el que los procedimientos de montaje y los procesos logísticos asociados se probaron exclusivamente de forma virtual, sin ningún tipo de prototipo físico. Para ello, se prepara un modelo holístico y virtual del montaje previsto con los datos del vehículo, la gestión de los materiales, el equipamiento, las herramientas y los procesos planificados: el llamado modelo digital. El escaneo en 3D es un elemento de este paso, y la base para otras innovaciones, como explica Andrés Kohler, responsable de la planificación virtual de los procesos de fabricación en Audi. “Gracias a una solución de RV desarrollada en Audi y al modelo digital, nuestros compañeros en todo el mundo ahora se pueden reunir en espacios virtuales y situarse dentro de la planta de producción del mañana. Pueden supervisar a los trabajadores digitales mientras realizan los procedimientos planificados. Con nuestra aplicación, también pueden experimentar y optimizar esos procesos para cualquier variante del proceso”. 

Los resultados se pueden aplicar para formar a los operarios, también en base a la aplicación RV. Estas nuevas posibilidades se utilizan ya en un número cada vez mayor de proyectos adicionales y en múltiples sedes. Por ejemplo, en las instalaciones de Audi en San José Chiapa, México, se celebró una reunión del grupo de trabajo de 3P (3P = Proceso de Preparación de la Producción), en el que también participaron miembros del equipo del proyecto en Ingolstadt. Como avatares digitales completamente virtuales, los expertos trataron y planificaron la producción de la remodelación del Audi Q5 y el nuevo Q5 Sportback.

Todos los procedimientos de montaje se definen conjuntamente y se prueban en tiempo real, al igual que los aspectos ergonómicos o la disposición exacta de las máquinas, estantes y piezas a lo largo de la línea de montaje. Dentro del Grupo, Audi lidera el desarrollo de la solución integral de RV, incluido el modelo digital. Se está implementando como proyecto del Grupo bajo la dirección de la marca de los cuatro aros, y se está extendiendo cada vez a más sedes. Además de edificios y procesos ¿cómo funciona la planificación del contenedor virtual? La planificación virtual no se limita a los procesos y procedimientos de trabajo. También pueden planificarse con esta tecnología objetos como contenedores para el transporte y el almacenamiento de piezas delicadas, llamados contenedores de carga especial. 

Estos depósitos para componentes individuales, que pueden ser particularmente delicados en el Audi e-tron GT (como módulos eléctricos o partes interiores), se planificaron con las aplicaciones de realidad virtual de Audi cross-site y cross-division, en lugar de usar múltiples prototipos físicos de hierro y acero. La planificación del contenedor virtual funciona así: dado que hay conjuntos de datos para todos los componentes, se pueden cargar directamente y a escala en la aplicación de RV. 

Al igual que en los talleres 3P, múltiples operarios de diferentes localizaciones se reúnen en un espacio virtual, donde utilizan la pieza para comprobar cuál es el transporte perfecto y a medida para esa carga. En este proceso participan operarios de logística, planificación de montaje, seguridad laboral, garantía de calidad, planificación del flujo de materiales y también proveedores. Utilizan bolígrafos digitales para marcar sus cambios en los contenedores virtuales, que se cargan y descargan, se mueven y se miden durante este proceso. La seguridad óptima de la pieza durante el transporte es uno de los objetivos de esta planificación. Pero los operarios o un robot también deben ser capaces de agarrar fácilmente la pieza y sacarla del depósito de transporte. Una vez completado el diseño virtual, se exportan los datos y se fabrica el contenedor de transporte físico. 

Para Audi, el modelo digital es la base de otras alternativas en el espacio virtual. Si se combinan las posibilidades de la planificación virtual, incluyendo el modelo digital, las exploraciones 3D y la aplicación de la realidad virtual con las de la impresión 3D, en el futuro los grupos de trabajo 3P también se podrían realizar en realidad mixta. Las piezas individuales se producirían entonces de inmediato a través de una impresora 3D y solo con una pequeña cantidad de recursos. Esto permite la prueba física de los elementos individuales en el espacio virtual, como la evaluación de la háptica y el peso de las piezas. Se trata de un paso clave que combina las ventajas de ambos mundos. Las reuniones virtuales y la colaboración a través de avatares en el mundo virtual podrían sustituir cada vez más a las misiones en el extranjero y a los viajes de negocios más largos. Ya es posible hoy en día utilizar los espacios creados por el escáner 3D para la navegación digital en interiores. Y el posicionamiento de las máquinas y equipos en el espacio puede planificarse hasta el centímetro utilizando la realidad aumentada.