Identificación de herramientas en Volkswagen

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En un proyecto piloto en la planta de motores de Volkswagen, en Salzgitter, se equipó una de las lí­neas de producción flexible con codificación digital, utilizando sistemas RFID de Balluff, con la intención de reducir los tiempos de cambios y hacer el manejo de herramientas más rápido, más simple y más confiable.

Fabricantes de automóviles como Volkswagen aseguran su competitividad con productos atractivos y de alta calidad, con innovación en las técnicas de producción y manejando los costos. Aunque al mismo tiempo, han ido cambiando los deseos y necesidades de los clientes —y especialmente ahora que ha incrementado la saturación del mercado— también ha crecido la demanda de una mayor diversificación de productos, lo que para el cliente significa una gama más amplia de variantes y mayor innovación.

Esto resulta en cantidades de producción más pequeñas por variante, en lugar de mayores o las mismas cantidades. Es por esta razón que se decidió en la planta de motores de Volkswagen, en Salzgitter, cambiar el concepto de máquinas de especialidad y sistemas de transferencia, a centros de maquinado flexibles.

Considerando el alto número de cambios en herramientas de corte que necesitaban en los centros de maquinado, se hizo evidente encontrar una solución que pudiera reducir los tiempos de cambios.

Por ejemplo, en una de sus lí­neas de producción en la que se mecanizan los motores de 1,6 y 2,0 litros, se ve cómo se puede hacer el manejo de la herramienta de forma más rápida, sencilla y confiable. Estas lí­neas de producción se dividen en varias secuencias de trabajo, de las cuales se seleccionó uno de los procesos más complejos para comenzar un proyecto piloto con identificación de herramientas usando RFID industrial (Identificación por Radio Frecuencia).

Esta etapa consiste en ocho centros de mecanizado de doble husillo para diversas operaciones de perforación, fresado y corte a alta velocidad. En esta área, alrededor de 800 herramientas se mantienen listas en los almacenes; sin embargo, en total, la lí­nea de producción incluye alrededor de 3000 herramientas que transportan un tag (transporte de datos), de Balluff, en 16 centros de mecanizado. Dado que el hierro fundido se mecaniza aquí­ y existen estrictas polí­ticas de calidad con el acabado superficial, los cambios de herramientas son relativamente frecuentes.

Los ingenieros de planeación de VW comentan que hay más de 200 cambios de ciclos por mes solamente en esta etapa. Se estima que el tiempo requerido para intercambiar las herramientas en las máquinas e incluir los parámetros necesarios en el controlador de la máquina es alrededor de 30 o más horas hombre por mes. Esto incluye el retiro de las herramientas de las máquinas e ingresar manualmente la vida útil de la herramienta, por ejemplo, en las respectivas tarjetas de identificación de las mismas. La intención era reemplazar las tarjetas habituales con tags de RFID en los portaherramientas para eliminar la entrada manual de los datos de la herramienta en el controlador de la máquina. Esto también tiene la ventaja de evitar errores de entrada al sustituir el intercambio de herramientas. Todos los datos relevantes para la herramienta se almacenan en los tags de RFID en su totalidad, sin errores e inequí­vocamente.

Obtención de información sin papel

El sistema Tool-ID, de Balluff, se utilizó para actualizar la codificación de herramientas digitales en el área de producción existente (las herramientas de corte), así­ como en los centros de mecanizado y presetters respectivos. Este paquete representa la interfaz ideal entre preajustes y controladores de máquina. Consiste esencialmente en los tags de RFID instalados de manera permanente en los portaherramientas, y los cabezales de lectura/escritura integrados en las máquinas y presetters.

Con el software incluido, el sistema Tool-ID es compatible con todas las tecnologí­as de uso común y también se puede integrar fácilmente en los controladores. Cada herramienta se detecta conforme se mide en el presetter y los datos completos de la misma se escriben sin contacto en el tag de RFID, en el respectivo portaherramientas. Cuando una herramienta llega a la máquina para ser cambiada, simplemente se coloca afuera en una estación de lectura para enviar sus datos al controlador de la máquina. Otro cabezal de lectura/escritura en el almacén de herramientas vincula estos datos al respectivo espacio en almacén. Aquí­ también se escriben datos como los tiempos de ejecución. El sistema Tool-ID simplifica considerablemente y acelera los cambios frecuentes de herramienta. Cada herramienta se identifica de manera confiable y rastreable. Esto simplifica la administración de la herramienta y crea el requisito previo para una utilización óptima de esta.

Análisis datos de diferentes fuentes

El personal de las áreas de planificación de herramientas del motor y administración de herramientas operativas se dio cuenta rápidamente de que se podí­a obtener mucha más información usando los datos capturados de las herramientas, especialmente si esto se combinaba con otra información como datos del proceso, de la máquina o relacionado con las piezas de trabajo y los materiales, etc. Esto permitirí­a realizar análisis de defectos y lograr eliminar las causas. Un ejemplo son los estudios sobre el desgaste de las herramientas, así­ como el comportamiento de las herramientas reafiladas. Otro ejemplo de esta área es el posible análisis de los diferentes comportamientos de desgaste de las herramientas multi-step. Los hallazgos recopilados y documentados ofrecen oportunidades para optimizar tales herramientas.

La planta de Volkswagen en Salzgitter

Volkswagen Werk Salzgitter es la planta de motores principal de Volkswagen y es uno de los más grandes de su tipo. Todos los dí­as se producen unos 7,000 motores de gasolina y diésel en lí­nea, en Vee, Vee-inline y configuración W para automóviles y camiones. El total incluye más de 200 versiones, de 3 a 16 cilindros, con desplazamientos de 1.2 a 8.0 litros. En 2015 esto ascendió a exactamente 1,518,136 motores. Cada marca en la compañí­a hace uso de este conjunto de motores.

Otro aspecto esencial es la fusión de los datos de la herramienta con la pieza de trabajo y los datos del proceso. Esto permite que las anomalí­as en el mecanizado estén relacionadas con las variantes de las piezas y sus caracterí­sticas desde la fundición. En esta coyuntura, VW ya está pensando en cómo usar los datos del seguimiento de piezas también. Aquí­ se utilizan los denominados tornillos de datos Balluff o Data Bolt, que se fijan a cada pieza y permiten una trazabilidad perfecta de los bloques del motor y cabezas a lo largo del proceso de mecanizado.

Para simplificar la administración de la herramienta y realizar análisis de defectos y causas, se estableció un sistema complejo de administración de datos con Excel. Esto está asociado con su propia estación de lectura/escritura Tool-ID, en la que también se detectan todas las herramientas. Al mismo tiempo, esta base de datos representa la interfaz para fusionar datos de otras áreas.

Conclusión

Volkswagen estima que la inversión en el Sistema Tool ID será amortizada en solo 19 meses. En otras palabras, el reequipamiento de las herramientas con tags RFID y el equipamiento de los centros de maquinado, presetters y las estaciones de inspección con cabezas de lectura/escritura se pagarán por sí­ solas gracias a los ahorros en tiempos de preparación, que era el objetivo original. Esto ni siquiera toma en cuenta el manejo de datos más seguro, la mejora en la disponibilidad de datos o la optimización del desgaste que resulta del nuevo enfoque, así­ como los beneficios de análisis más detallados de defectos y causas que Volkswagen pretende expandir con el tiempo, utilizando el sistema Balluff Tool-ID.

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