Cómo construimos una fábrica temporal en tan solo 40 horas en The Digital Factory 2023

En el panorama actual, en rápida evolución y cada vez más digitalizado, las empresas manufactureras de todos los tamaños están acelerando sus iniciativas de transformación digital con el fin de ganar en agilidad y resiliencia.

Los últimos años de agitación en el sector han dejado esta necesidad más clara que nunca. Para seguir siendo competitivas en este nuevo entorno, las empresas deben ser capaces de adaptarse con rapidez. Esto les exige diseñar su infraestructura tecnológica en torno a un ecosistema abierto de tecnologías, sin límites en cuanto al tipo de soluciones que pueden desarrollar. Pero, ¿cómo se supone que los fabricantes deben crear una solución coherente a sus problemas de producción cuando hay tantos componentes de software y hardware dispares disponibles? ¿Y cómo pueden implementar estas tecnologías rápidamente e impulsar un cambio real en sus operaciones, en lugar de limitarse a dar vueltas en el purgatorio de los proyectos piloto? Ahí es donde entra en juego Frontline Operations Tulip.

Nos hemos asociado con Formlabs Autodesk demostrar lo rápido y fácil que Tulip integrar Tulip en cualquier proceso. Nuestra «Pop-Up Factory» permitió a los asistentes a la conferencia «The Digital Factory» ponerse en la piel de un operario de primera línea y experimentar las mismas herramientas y procesos digitales que constituyen la base de la transformación digital en el sector manufacturero. Mediante el uso de una Tulip para gestionar el flujo de trabajo, se guió a los asistentes de principio a fin a través del proceso de fabricación de su propio ratón inalámbrico, que pudieron llevarse a casa al final de la jornada. Siga leyendo para descubrir cómo aprovechamos Tulip integrar a la perfección una amplia gama de tecnologías diferentes y optimizar el proceso de producción para los asistentes a nuestra Pop-Up Factory.

Dado el poco tiempo disponible para planificar, los equipos de Tulip, Formlabs y Autodesk se reunieron Autodesk para elegir el artículo que se fabricaría. Los requisitos de diseño eran que el artículo debía ser fácil de montar para los operarios, mostrar técnicas de fabricación avanzadas y permitir ampliar rápidamente la producción en caso de que fuera necesario. Habiendo elegido un cargador inalámbrico para la Pop-Up Factory del año pasado, decidimos continuar con la temática de los dispositivos electrónicos personales inalámbricos.

Finalmente, nos decidimos por un ratón Bluetooth fabricado con piezas impresas en 3D que encajan a presión. Esta decisión se debió a la sencillez del proceso de montaje, a la disponibilidad de los componentes electrónicos necesarios y a la oportunidad de crear un objeto visualmente atractivo y, al mismo tiempo, muy funcional. Además, pensamos que los asistentes agradecerían poder observar de cerca la ingeniería interna de un objeto con el que interactúan a diario.

Sin embargo, decidir qué tipo de artículo se llevarían a casa los asistentes fue solo el primer paso. A continuación, teníamos que diseñar el proceso de montaje que seguirían los asistentes para armar el ratón durante el evento. Tuvimos que sentarnos a resolver una serie de retos de producción, tales como:

• ¿Cómo diseñaremos, en la práctica, la carcasa impresa en 3D para que resulte económica y, al mismo tiempo, fácil de montar?

• ¿Cómo podemos imprimir suficientes piezas a gran escala para disponer de las necesarias para el evento?

• ¿Cómo se guiará a los asistentes a lo largo del proceso de montaje?

• ¿Cómo podemos garantizar que los participantes que carecen de experiencia práctica en fabricación monten su ratón sin cometer errores?

• ¿Y cómo vamos a lograrlo cuando solo quedan unos días?

Mediante el uso de Autodesk 360, el equipo de Autodesk en el desarrollo de nuestro ratón, desde las fases conceptuales hasta la verificación del diseño y la fabricación, utilizando su paquete de CAD integral.

En nuestro caso concreto, resultaba especialmente relevante el amplio conjunto de herramientas disponibles para facilitar el diseño para la fabricación aditiva (DfAM), así como para el diseño generativo. Entre ellas se incluía la capacidad de crear estructuras reticulares para aumentar la rigidez y la ligereza de las piezas impresas, la disposición automática de múltiples piezas para que cupieran dentro de un único volumen de construcción, así como herramientas de simulación para analizar el comportamiento del diseño en diversas condiciones de prueba.

Además, aprovechamos el conjunto de herramientas Autodeskpara añadir un elemento de personalización individual a los ratones, incorporando un patrón en relieve a la superficie de cada uno de ellos. Estos patrones iban desde un sencillo ruido de Voronoi hasta una rejilla volumétrica, pasando incluso por rayas de cebra.

Una vez finalizado el diseño de los componentes del ratón en Fusion 360, pudimos pasar a la producción en serie de las piezas que los asistentes montarían posteriormente.

Con el fin de poner de relieve la extrema flexibilidad que ofrece la impresión 3D, decidimos ofrecer a los asistentes la posibilidad de elegir entre tres materiales con los que pudieran construir su ratón. Las características específicas de cada material determinaron la forma en que llevaríamos a cabo la producción de las piezas:

• Nylon-12, SLS sin acabar: Al igual que los métodos más tradicionales de fabricación aditiva, el sinterizado selectivo por láser (SLS) permite crear piezas con geometrías internas complejas que resultan imposibles de lograr con los procesos sustractivos tradicionales. La tecnología SLS empleada por Formlabs permite la creación de piezas acabadas sin necesidad de soportes ni de los largos tiempos de curado que requieren las impresoras FDM o SLA tradicionales. El material concreto que decidimos utilizar para la impresión fue el Nylon-12, seleccionado por su alta resistencia a la tracción, su ductilidad y su estabilidad ambiental.

• Nylon-12, SLS con acabado por vibración: Aunque el acabado superficial resistente de una pieza SLS recién salida de la impresora resulta muy adecuado para prototipos, los fabricantes suelen aplicar pasos adicionales con el fin de mejorar su aspecto y tacto en los productos que finalmente llegarán a manos de los clientes. Los asistentes tuvieron la opción de elegir una impresión SLS que había sido sometida a un proceso de pulido por vibración y posteriormente teñida para ofrecer un aspecto más atractivo para el consumidor. A pesar de partir exactamente de las mismas piezas de Nylon-12 sin acabar, un posprocesamiento de bajo coste como el pulido por vibración puede reducir la rugosidad de la superficie hasta en un 80 %.

• BioMed Clear, SLA de grado médico: La impresión por estereolitografía (SLA) es uno de los métodos más habituales de fabricación aditiva y suele emplearse cuando se da prioridad a una alta fidelidad de impresión. Para mostrar esta tecnología, también proporcionamos a los asistentes piezas impresas en BioMed Clear, una resina transparente aprobada por la FDA que se utiliza habitualmente en aplicaciones de dispositivos biomédicos. Las resinas utilizadas están formuladas especialmente, y las piezas finales suelen esterilizarse para que puedan utilizarse de forma segura en todo tipo de aplicaciones, desde alineadores dentales hasta prótesis articulares.

Dado que se esperaba que cientos de asistentes pasaran por la línea de producción de Pop-Up Factory, necesitábamos ampliar considerablemente la producción para satisfacer la demanda prevista en el evento. Para lograrlo, recurrimos a Formlabs, que utilizó su parque de impresión interno para fabricar los componentes que necesitábamos. Aunque la impresión de cientos de estas piezas suele ser un proceso muy laborioso, gracias a las herramientas de automatización Formlabspudimos imprimir todas las piezas necesarias a tiempo. Con nuevas herramientas como Form Auto, que permite la impresión las 24 horas del día, los 7 días de la semana, pudieron imprimir rápidamente el enorme volumen de piezas requerido con una intervención humana mínima. La integración del Formlabs en su flujo de trabajo con Tulip le Tulip ir un paso más allá al conectarse a su API para enviar archivos, supervisar los consumibles y realizar un seguimiento de las impresiones de principio a fin en toda una flota de impresoras.

Por supuesto, seguíamos necesitando un espacio de trabajo físico donde los participantes pudieran llevar a cabo realmente la tarea de montar sus ratones. Nuestros requisitos eran muy claros: cada puesto debía contar con un área para montar el dispositivo, contenedores para guardar nuestro inventario de piezas, así como puntos de fijación para un monitor, cámaras de visión artificial y otros IIoT utilizados en el proceso de producción.

Nuestro diseño final para la línea de producción consistía en cuatro bancos de montaje idénticos, cada uno de ellos equipado con una pantalla para mostrar las instrucciones de trabajo, un kit Tulip para guiar la selección de piezas, dos cámaras estándar para la visión artificial, una luz Andon para indicar el estado de la estación, un pedal para que los operarios interactuaran con la aplicación y un dispositivo Tulip Edge IO para proporcionar conectividad.

Una vez montadas por completo las estaciones de trabajo, nuestra línea de producción de ratones inalámbricos estaba casi lista para ponerse en marcha a pleno rendimiento.

Lo único que quedaba por hacer era conectar los distintos elementos de hardware y software mediante una interfaz de usuario intuitiva que guiara a los asistentes a lo largo del proceso de producción. Para lograrlo, aprovechamos TulipFrontline Operations de Tulip (así como Edge IO), lo que nos permitió integrar a la perfección desde luces Andon, impresoras de etiquetas y cámaras de visión artificial en nuestra aplicación para dar vida a nuestra línea de producción.

En esencia, Tulip una plataforma sin código que permite a los desarrolladores no profesionales crear soluciones potentes como estas sin necesidad de recurrir a los limitados recursos informáticos para programar una aplicación personalizada desde cero. Esto acelera considerablemente el ciclo de desarrollo, lo que significa que los proyectos implementados de esta manera pueden alcanzar un tiempo de retorno de la inversión mucho más corto. Un ejemplo claro: ¡las aplicaciones que creamos para poner en marcha nuestra Pop-Up Factory se desarrollaron en tan solo 40 horas!

Tulip simplifica Tulip el proceso de integración en su infraestructura actual gracias a su marco de conectores, que permite una integración sencilla con cualquier API abierta. Esto significa que, tanto si desea conectarse a sus máquinas heredadas como si desea implementar las últimas herramientas de IA generativa, podrá hacerlo en Tulip necesidad de dedicar valiosos recursos de ingeniería a crear una solución personalizada desde cero.

La mañana de la conferencia, los asistentes comenzaron a llegar al centro de convenciones, y ya contábamos con la mano de obra necesaria para poner en marcha nuestro proceso de producción. Sin embargo, a diferencia del típico operario de planta, que puede tener años de experiencia en su parte concreta de la línea de producción, nuestros trabajadores iban a trabajar, en la práctica, a ciegas. Para garantizar que los ratones se siguieran montando sin defectos, creamos una aplicación en Tulip guiar a los asistentes a lo largo del proceso con instrucciones de trabajo digitales, al tiempo que realizábamos comprobaciones en línea para asegurarnos de que cada ratón se fabricaba según las especificaciones.

Mediante una cámara instalada en la parte superior de la estación de trabajo y las funciones nativas de visión artificial Tulip, la aplicación que se ejecutaba en cada puesto esperaba a que un asistente se acercara y escaneara su acreditación de la convención antes de comenzar a mostrar las instrucciones en pantalla. A lo largo de los pasos posteriores del proceso de montaje, los usuarios eran guiados por instrucciones de trabajo interactivas, mientras que la calidad de su trabajo era verificada mediante visión artificial:

• El proceso comenzó con la retirada, por parte de los operarios, de la placa base del conjunto del ratón, seguida de la placa de circuito impreso que contenía todos los componentes electrónicos del ratón y, por último, la lente óptica. Para ayudar a nuestros operarios a localizar cada uno de estos componentes entre las múltiples cajas de piezas, integramos un sistema «pick-to-light» que iluminaba una tira de LED situada sobre la caja correcta para cada componente. Nuestras cámaras de visión artificial supervisaban el proceso para garantizar que se seleccionaran efectivamente las piezas adecuadas.

• Una vez que los tres componentes estaban listos en el puesto de trabajo, los participantes podían pasar al siguiente paso: comenzar el montaje propiamente dicho de su ratón. Gracias a las completas instrucciones visuales integradas en la Tulip , se les guió a lo largo del proceso de acoplamiento de la lente y la base del ratón, seguido del encaje a presión de la placa de circuito impreso en su sitio y la inserción a presión de los contactos de la batería. Cada vez que estaban listos para pasar al siguiente paso, los participantes podían avanzar en las instrucciones utilizando un pedal conectado a la Tulip a través de un dispositivo Edge IO.

• Una vez preparada la base del ratón, la aplicación ofrecía a los asistentes la posibilidad de elegir entre tres materiales para la mitad superior del ratón. Entre ellos se incluían el SLS sin tratar, el SLS pulido y teñido, así como la resina BioMed Clear con diversos patrones superficiales. En esta fase, la aplicación se integró de nuevo con el sistema de visión artificial y el sistema «pick-to-light» para indicar qué contenedores de piezas estaban disponibles para su selección en función de los niveles de inventario actuales. La aplicación también registró qué material acabó eligiendo el operador.

• Cuando la aplicación detectaba que el operario había seleccionado una carcasa de ratón, le pedía que identificara el patrón elegido colocando la pieza bajo una cámara de inspección con tecnología de visión artificial. Los resultados del análisis se mostraban al participante, indicando qué patrón había identificado el modelo, así como su nivel de confianza. Esta información se almacenaba de nuevo en el registro de producción de ese ratón.

• Una vez validado el patrón, la aplicación pasó automáticamente al siguiente paso de las instrucciones de trabajo, que incluían imágenes que guiaban al operario a lo largo del proceso de acoplamiento a presión de la parte superior del ratón que había seleccionado con la base que ya había montado. De nuevo, los operarios utilizaron el pedal conectado a la aplicación para avanzar una vez completado el paso.

• Una vez completado el ratón, solo quedaba una fase de control de calidad. Aprovechando de nuevo el sistema «pick-to-light», la aplicación indicaba a los participantes que tomaran una pila de los contenedores de inventario y la instalaran para encender el ratón, así como que seleccionaran un receptor USB Bluetooth para conectarlo a un ordenador. Para que los operarios completaran el paso de control de calidad, debían conectar su receptor a un adaptador USB de prueba y hacer clic en un área de destino que se mostraba en la aplicación de instrucciones de trabajo con el fin de confirmar su funcionalidad.

• Una vez completada la etapa final de control de calidad, la aplicación mostraba a los participantes una representación visual del historial de producción de su ratón. Dado que ya habíamos hecho que cada participante confirmara su identidad con una imagen de su acreditación en la etapa inicial, pudimos extraer sus nombres mediante el reconocimiento óptico de caracteres (OCR). También medimos el tiempo que tardaron en completar el proceso de producción y añadimos estos datos a su historial de producción. Les mostramos todos estos datos junto con una comparación en tiempo real con otros asistentes, para que pudieran ver cómo se situaban unos respecto a otros.

Una vez completado el montaje y el control de calidad de su dispositivo, los asistentes pudieron llevarse a casa su nuevo ratón inalámbrico con la seguridad de que funcionaría según lo previsto. Al final, los datos que recopilamos en Tulip que casi 300 personas habían pasado por la Pop-Up Factory, con un tiempo medio de ciclo de 4 minutos y 55 segundos.

Sin embargo, guiar a los asistentes en el montaje de su ratón fue solo una parte del proceso de producción. Mediante Tulip, creamos un conjunto de aplicaciones interconectadas que se utilizaron para obtener visibilidad del proceso y garantizar que la Pop-Up Factory funcionara de manera eficiente.

Una de las principales ventajas de utilizar Tulip para gestionar sus operaciones de primera línea es que le permiten obtener una visión en tiempo real del estado de su proceso de producción. Tulip potentes herramientas para crear modelos de datos personalizados y análisis intuitivos, todo ello sin necesidad de escribir código propio.

Aprovechamos estas funciones en la segunda aplicación que desarrollamos para respaldar las operaciones de Pop-Up Factory: un panel de control de producción que se mostraba en un conjunto de monitores de gran tamaño situados junto a la cadena de montaje. La aplicación ayudó a los responsables y a los operarios a conocer con mayor detalle la eficiencia con la que funcionaba Pop-Up Factory gracias a los gráficos y análisis en tiempo real. La mitad del panel de control mostraba datos del proceso, incluyendo un desglose de los materiales más populares que los asistentes elegían para su ratón, y una visión general de la cantidad de ratones producidos en cada puesto de trabajo. La otra mitad del panel ofrecía una visión general de los niveles de inventario de la fábrica, incluyendo un desglose por puesto de trabajo, así como un historial del inventario a lo largo del tiempo.

También aprovechamos este panel de control, situado en un lugar destacado, para ayudar a los asistentes a encontrar puestos de trabajo disponibles. Para ello, utilizamos otra potente función de la Tulip —las automatizaciones — con el fin de realizar un seguimiento del estado de cada una de las estaciones de trabajo. Las automatizaciones le permiten ejecutar lógica en segundo plano en sus operaciones de fabricación para que sus flujos de trabajo sean más eficientes, precisos y productivos. Mediante el uso de lógica condicional ejecutada en segundo plano para determinar si cada estación estaba en uso o no, pudimos mostrar esta información en el panel de control y guiar a los asistentes hacia la estación adecuada. Esto contribuyó a garantizar que nuestro proceso de producción se desarrollara sin contratiempos durante toda la jornada.

Dado que el software Tulipestá basado en la nube, ejecutarlo en una amplia variedad de dispositivos y sistemas operativos es un proceso sencillo. Esto abarca desde ordenadores de sobremesa hasta dispositivos móviles e incluso dispositivos periféricos.

Aprovechamos esta oportunidad para crear una aplicación de gestión de inventario a la que el personal encargado de la línea de producción podía acceder desde su teléfono, independientemente de dónde se encontraran dentro de la Pop-Up Factory. Esto les proporcionó información en tiempo real sobre los niveles de inventario de los distintos componentes en cada estación de la línea de producción. Cuando un componente concreto caía por debajo del umbral de cantidad mínima, la Tulip activaba una alerta y enviaba un mensaje a los responsables a través de la aplicación móvil, indicándoles que repusieran el inventario con una nueva caja de piezas.

Como pudimos demostrar con nuestra Pop-Up Factory, un conjunto de tan solo tres aplicaciones conectadas, desarrolladas en el tiempo equivalente a una sola semana de trabajo, puede gestionar a la perfección las operaciones de primera línea de principio a fin. Gracias a la arquitectura abierta Tulip, la integración con todo tipo de sistemas, desde andon y pick-to-light hasta el aprendizaje automático y el análisis avanzado, resulta sencilla. Este enfoque de ecosistema abierto le ofrece la libertad de construir su pila tecnológica de fabricación en torno a una amplia variedad de soluciones de hardware y software sin quedar limitado a un único proveedor, lo que garantiza que su negocio pueda seguir siendo adaptable.

Aunque pueda parecer poco realista digitalizar una línea de producción a gran escala en tan solo 40 horas, en el acelerado entorno económico actual las empresas deben ser capaces de adaptarse rápidamente a las condiciones cambiantes del mercado para seguir siendo competitivas. Al adoptar un ecosistema tecnológico abierto, podrá desarrollar un conjunto de tecnologías que satisfaga las necesidades específicas de su organización, lo que le permitirá alcanzar nuevos niveles de eficiencia, calidad y rentabilidad.

Hemos demostrado que Tulip con una plataforma como Tulip que permite a los desarrolladores ciudadanos crear aplicaciones modulares y aprovechar una amplia gama de tecnologías de numerosos proveedores—, es posible desarrollar soluciones potentes que se pueden implementar rápidamente para impulsar un cambio positivo en sus operaciones. Al basar su pila tecnológica de fabricación en un ecosistema de tecnologías como las que nos ayudaron a alcanzar el éxito con la Pop-Up Factory de este año, usted también puede hacer que su organización:

Dote a los expertos en procesos de potentes herramientas para resolver problemas

Gracias a la plataforma sin código Tulip, los desarrolladores no profesionales pueden resolver problemas complejos de producción sin necesidad de contar con una amplia experiencia en programación ni de utilizar software de automatización complejo. App Tulipofrece un lienzo intuitivo para crear aplicaciones mediante una interfaz de arrastrar y soltar. Podrá crear fácilmente interfaces destinadas a los operadores, desarrollar lógica basada en desencadenantes y aprovechar widgets personalizados para impulsar sus flujos de trabajo de producción. Esto permite a los desarrolladores no profesionales crear e implementar soluciones en la planta de producción más rápido que nunca.

Facilite el trabajo de los operadores con Apps modulares

Las aplicaciones para operadores desarrolladas en Tulip sus trabajadores de primera línea la información adecuada en el momento oportuno y se integran con las tecnologías que utilizan a diario en sus operaciones. Gracias a unas instrucciones de trabajo intuitivas, muy visuales e interactivas que se integran con IIoT , como las cámaras de visión artificial, podrá garantizar que sus operadores realicen las tareas correctamente desde el primer momento. La flexibilidad sin igual y la facilidad de desarrollo Tuliptambién le permiten incorporar rápidamente los comentarios de los operadores con el fin de mejorar continuamente la experiencia de los trabajadores de primera línea.

Obtenga visibilidad en tiempo real de todos los aspectos de sus operaciones

A pesar de que nuestro proceso de montaje era totalmente manual, pudimos recopilar una amplia variedad de datos sobre cada ratón fabricado y calcular métricas como el tiempo medio de ciclo. Gracias a unas interfaces intuitivas que facilitan la recopilación de datos de las personas, las máquinas y los sensores de toda su empresa, usted también puede obtener una visibilidad en tiempo real del funcionamiento de sus operaciones. Las potentes funciones de análisis sin código Tulipfacilitan la creación de paneles de control, el seguimiento de los KPI que le interesan y la capacidad de reaccionar rápidamente para resolver problemas en tiempo real. Puede establecer umbrales y crear lógicas para activar alertas por correo electrónico, SMS, luces Andon y mucho más.