inspiring day "industria y fábrica del futuro" (josé leal - cesa)
Post on 01-Nov-2014
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PONENTE: José LealCEO
DATOS DEL SECTOR
EN ESPAÑA
1
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
20052006
20072008
20092010
4.235
4.607
4.844
6.100
6.391 6.976
Facturación de la Industria Aeronáutica en España
25.900 27.070
31.54833.073
35.544 35.544 37.373
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
EMPLOYMENT TREND
Nº OF PEOPLE
Crecimiento del Empleo de la Industria Aeronáutica en España
Facturación y Empleo por Sectores, en España
18%
8%
74%
EQUIPMENT ENGINES AIRCRAFTS & SYSTEMS
11%13%
76%
EQUIPOS MOTORES AVIONESY SISTEMAS
Tamaño de las Compañías por número de empleados en España
96%
2% 2%
<250 (SMEs)
250-1000
1000-10000
Compañías en España con actividad significativa en Sistemas y Equipos
AMPERCESA
COBRASENEREINSA
EUROPAVIAINDRA
M-TORRESTECNATOMTECNOBIT
Ventas totales 688M€ (11% del Sector)Total empleos 6.787
El Sector de Equipos en España no esproporcional en tamaño al Sector enEuropa y EE.UU., que es del orden del25% del total de los negociosaeroespaciales.
CESA – Facturación/Empleado 2007-2013 + 2014-2019 (P.O.A.)
240 251
259 267
275 281 282
307 312 324 323 325
142164
187
222 231 239252 261
289
355375
389
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0
50
100
150
200
250
300
350
07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Turnover / Employee
(T
h €)
Num
ber of Em
ployees
Number of Employees Turnover / Employee
TENDENCIAS H2020
PARA EL SECTOR DE
EQUIPOS
2
Paradigmas de la Fábrica… ¿del futuro?
Menor Time to Market
Menores Costes de Explotación FABRICA DIGITAL
Personal de planta multidisciplinar
Desarrollo de plataformas para integrar todos los
procesos y datos
Mayores barreras de acceso a sistemas
integrados (“Premium”)
Los procesos garantizaran Calidad “a la
primera”
Mejor coordinación Procesos
Menos Proveedores pero mas grandes que integraran las
tecnologías core
1. La información estará disponible en todo momento en toda la cadena de suministro, tanto desde el puntode vista interno, como en el exterior
2. Los procesos son cada vez mas complejos, y los distintos agentes cada vez necesitan más datos queinteraccionan entre si.
3. EL cliente cada vez está más informado, necesitando tener acceso a la información. Exige esa información comoparte del desarrollo del negocio.
4. La mayoría de los sistemas de datos deben cambiar a sistemas de información. Cambiará el interfacehombre-máquina.
5. Ganarán importancia los servicios inalámbricos de acceso a la información a nivel de planta (WLAN, 4G,RFID, Bluetooth…) para permitir la movilidad y la flexibilidad de las operaciones. Generalización delpaperless.
6. Tendencia hacia la fábrica digital, entendida como toda la información interconectada.7. La información de producto podrá ir directamente del ordenador del diseñador a la máquina o proceso que
lo produce.8. Posibilidad de simular digitalmente las operaciones tanto a nivel macroscópico como a nivel microscópico.9. Control digital de las operaciones, eliminándose la interacción humana.
Paradigmas de la Fábrica… ¿del futuro?
Aspectos Clave de la Fábrica del Futuro. Líneas de Actuación
Robótica Integración de TI’s
Fabricación Aditiva
Tecnologías de unión
SimulaciónProcesos
Diseño & Ecología
Eficiencia Energética
Medio SocialTrabajadores
Disminución de peso, crítico en
sector aeronáutico
No limitación de formas
geométricas
Reducción de coste, lead time y complejidad del proceso global.
Utilización en Montaje/Pruebas de productos de alta demanda o con repetitividad de la actividad, por
ejemplo carga/descarga de máquinas o bancos
de trabajo.
Cooperación simbiótica de seres humanos y robots.
Modelos de simulación y
algoritmos para controlar la
maquinaria de producción o el proceso global.
Estandarización de las distintas
plataformas que actualmente se manejan en el ámbito de la TI’s con énfasis en la flexibilidad y la movilidad
Sistemas Integrados de gestión de la
información tanto interna como
externa
Consideración de los aspectos
ecológicos tanto en el diseño como en la reutilización
de los componentes de los productos
Ingenieria Inversa de recuperación de los Productos con materiales avanzados.
(Reciclado)
La importancia de los trabajadores , su formación y simbiosis con las
tecnologías emergentes, con la idea de mejorar las condiciones de trabajo y una
mayor satisfacción de los
trabajadores.
Reducción de consumo de recursos
energéticos en toda la cadena productiva
Nuevos modelos de negocio
enfocados a la optimización energética, empresas de reciclaje o reproceso
Estandarización de la certificación energética
1 2 3 4 5 6 7
ESTRATEGIAS DENTRO DE LA FACTORÍA DEL
FUTURO EN CESA
3
Tendencias H2020
Procesos de Fabricación con uso eficiente de los materiales y que permitan geometríascomplejas:
Necesidad de permitir diseños mecánicos complejos para optimización estructural y conproducción flexible y eficiente. Asimismo nuevos “constrains” aparecen por requisitos desostenibilidad en los procesos de producción. Estos aparecen de nuevas regulacionesmedioambientales y del aumento de coste de materias primas y de la energía.
Utilización masiva y creciente de la fabricación
aditiva (versus la tradicional sustractiva) con reducciones radicales del
coste de material empleado, del tiempo de
producción y del tiempo de puesta en producción
desde el diseño (time tomarket)
Utilización de nuevas tecnologías de unión de piezas y de creación de preformas flow-forming, soldaduras avanzadas (friction welding, laser
welding, etc).
Desarrollo de procesos superficiales amigables con el medioambiente.
Utilización de sistemas de producción energéticamente eficientes.
Tradicionalmente la fabricación es sustractiva, se parte de algo en bruto y se quita material, hasta conseguir laforma deseada, independientemente del material y de lo que se quiere conseguir.
La fabricación digital es aditiva, se van añadiendo capas de material, hasta conseguir el producto que sedesea. Podemos conseguir cualquier pieza sin limitaciones en la práctica. Desarrollo de la seguridad de lostrabajadores humanos a través de robots de alta potencia intrínsecamente seguros y precisos.
El producto ya no tiene que adecuarse a tu tecnología de fabricación o a tus medios productivos, ahora haylibertad total para diseñar independientemente de la capacidad de una máquina concreta.
Menores costes de producción / posibilidad de no tener que deslocalizar las actividades de producción. Especialmente interesante en series cortas, posibilitando el “one piece flow”. Necesidad de mantener la tecnología sustractiva para conseguir determinadas calidades finales. Menor “time to market” de los productos y mayor personalización. Leadtimes muy reducidos. Menor necesidad de grandes inversiones en maquinaria o equipamiento en la tecnología de fabricación. Aparición de nuevas profesiones: staff especializado.
Fabricación Aditiva
Beneficios para nuestro sector:1. Piezas más ligeras2. Posibilidad de cualquier forma que podamos imaginar3. Menores costes 4. Configuración a medida
Diseño de un modelo experimental Fabricación Aditiva
Modelo Tradicional Modelo Aditivo
Resultados
Antes Después
Reducción de Peso 2’6 Kg. 0’75 Kg
Manifold en Ti6Al4V fabricado por DMLS
Bloque Hidráulico trabajando a 3.000 psig
MATERIAL Ti6Al4V
Diseño de un modelo experimental Fabricación Aditiva
Bloque Hidráulico A380.Trabaja a 5.000 psig (muy alta presión)
MATERIAL 15-5PH
Antes Después
Plazo 4 meses 1 mes
Diseño de un modelo experimental Fabricación Aditiva
Cuerpo de ESOV A400MSistemas de Neumáticos de muy alta temperatura ≈ 545ºC
MATERIAL A286
Nuevos métodos de fabricación para actuadores de gran tamaño
Flow Forming
Laser BeamWelding
Friction Welding
METAL FLOW FORMING:Reducción cantidad de materia primaMejora sustancial de propiedades mecánicasParámetros de proceso optimizados en actuadores para el A400M
Existe una enorme capacidad de optimización en el proceso:Estado termo-mecánico del material de partida. Introducción de nuevos materiales.Secuencias de deformación óptimas para reducción número de etapas.Eliminación de tratamientos finales originadores de defectos de calidad encarecedores de producto.
FUNDICIÓN ACEROS INOXIDABLES DE ALTA RESISTENCIAControl de variables termomecánicas a través de herramientas de simulación.Reducción de tiempos y mejora de calidad superficial.Rapid Prototyping Rapid Manufacturing
Soldadura por Fricción Rotativa
Representación esquemática máquina de soldeo por fricción rotativa.
Características básicas
del proceso
Soldadura por Fricción Rotativa
Pruebas de viabilidad de soldadura por fricción rotativa.
Soldadura por Fricción RotativaPruebas de viabilidad de soldadura por fricción rotativa.
Microestructura Ensayos tracción
Microdurezas
Soldadura Láser
Pruebas de viabilidad de soldadura láser sobre chapón de acero 15‐5PH y Ti6Al4V
Optimización parámetros del proceso
Soldadura LáserPruebas de viabilidad de soldadura láser sobre chapón acero 15‐5PH y Ti6Al4V
MicroestructuraMicrodurezas
Soldadura LáserPruebas de viabilidad de soldadura láser sobre tubo flow formado de acero 15‐5PH
Microestructura Microdurezas Tracción y Fatiga
Trabajo colaborativo/simbiótico del Ser Humano y Robots para sistemas de fabricacióndinámicos y seguros:
La colaboración simbiótica e inmersiva entre trabajadores humanos y robots es clave parauna posterior automatización de las tareas en la industria. Es la solución para aquellasindustrias de alto margen y que son reacios al uso de robots en tareas muy complejas. Lossistemas de hombres-robots deberán ser dinámicos y efectivos en coste y trabajando en unespacio común sin barreras.
Desarrollo de la seguridad de los trabajadores
humanos a través de robots de alta potencia
intrínsecamente seguros y precisos.
Desarrollo de la interacción de seres humanos y robots
con sistemas de programación intuitivos,
multimodales y fácilmente programables. Desarrollo de nuevas metodologías para planificación inicial y reprogramación dinámica de las tareas compartidas.
Desarrollo e nuevos sensores para detección conjuntamente con
estrategias de análisis en tiempo real de cantidades masivas de datos.
Tendencias H2020
Tecnologías de Modelado, Simulación, Análisis y Predicción basadas en T.I.’s:
La simulación de procesos discretos de fabricación con predicción del comportamiento desistemas de fabricación y sus procesos, así como el diseño de productos empleando mock-ups virtuales y usando métodos integrados en diseño y producción serán claves en el futuro.Para ello la convergencia del mundo virtual y del mundo de internet/cloud en sistemas contecnologías de visualización e interacción harán la cadena de suministro más competente.
Sistemas basados en el conocimiento cubriendo todo el ciclo de vida del
producto y con capacidades de autoaprendizaje.
Sistemas de manejo de la información para procesos
de producción.
Tendencias H2020
Los Montajes de equipos complejos y con lotes pequeños exigen garantizar que el operario,donde no hay apenas repetitividad esta haciendo las actividades correctamente, de formaque se eviten reprocesos costosos o el empleo de gran cantidad de horas en revisardocumentación técnica o detalles de ejecución
El operario debe manejar gran cantidad de información de datos de montaje, manejo detolerancias, registro de datos, usando herramientas y utillajes dedicados a un uso especifico ycustomizado. La forma en que el operario interacciona con distintos elementos será clave paraconseguir mayor calidad, reducir los plazos de entrega y ahorrar costes.
Fuente: Smart Factory http://smartfactory.dfki.uni‐kl.de/en/content/research/projects
¿Que herramienta se debe usar en la siguiente fase del proceso?¿Donde se encuentra esa herramienta?¿Que par de apriete debo dar?¿Hay que girar a derecha o a izquierda?¿Se guarda el resultado de esa fase o pasamos a la siguiente?¿....?
Asistencia al Montaje de elementos complejos con Realidad Virtual, instrucciones on line para el operador, acortando la curva de entrenamiento en repuestos por ejemplo
1º generación
2º generación
Modelos en 3D vía Composer:Simulación en planta de MontajesEntrenamiento de OperariosEliminar el Plano de MontajeÚnico canal de transferencia de Información al Operario
Video Video
Sistemas de Producción Flexibles basados en herramientas integradas que permitanrápida reconfiguración de robots y maquinaria
Máquinas y robots fácil y rápidamente reconfigurables son esenciales para productos cadavez más complejos y capaces de reaccionar a los cambios del mercado. Lotes más pequeñosy con mayor variación exigen gran flexibilidad.
Herramientas integradas para el manejo de sistemas ágiles de
producción con máquinas y robots fácilmente reconfigurables.
Integración de sistemas de monitorización y
optimización de la utilización de la energía en
los sistemas de producción.Protocolos de interacción de los
sistemas informáticos de producción con sistemas de alto nivel de gestión
de plantas.
Tendencias H2020
Comparación de lo Interno y lo Externo a
lo largo del tiempo
1.990 2.000
ERP
Proceso de Optimización de los medios de producción:
Necesidad de adaptación a un entorno de mercado cambiante y con requerimientos de “timeto market” cada vez más cortos. Para ello, será necesario:
Utilización de herramientas de colaboración ágiles y flexibles
en la cadena de suministro global con utilización de una
“Manufacturing Business Web” en la nube. Para ello, se
emplearán unas arquitecturas modulares que permitan una
interoperabilidad de los procesos internos y externos en
conjunción con herramientas para la compartición de datos.
Una utilización masiva y eficiente de conceptos Lean que minimicen los
desperdicios y maximicen la reducción del ciclo de
producción.
Tendencias H2020
Uso de microtags en las piezas para capturar los datos con antenas de
forma automática
Qué número de serie se ha utilizado en un montaje concreto
Durante el proceso de fabricación se capturan datos relevantes
Durante el proceso de montaje se capturan datos de los niveles de
integración en los conjuntos superiores
Reducción del esfuerzo de captura de los datos
Acceso a los datos propiamente dichos
Relectura de los datos durante los procesos de mantenimiento y overhault
Posibilidad de lecturas de variastarjetas.
No se degradan por meteorología opaso del tiempo.
Evitan la falsificación Reducción de papeleo Posible gestión de devoluciones Posibilidad de usar indicadores de
vida útil del producto
Part number Descripción Fecha de procesado Nª de serie Status de producto
El entorno de trabajo● Mayor seguridad en el puesto de trabajo● Lugares atractivos para trabajar, estimulantes● Interacción con la tecnología● Surgen Nuevos aspectos educativos para los
trabajadores● Clave adaptación a las nuevas Tecnologías que van
a aparecerIncrementos de ProductividadMayor satisfacción de los trabajadores
Manejo de mayor volumen de datos y parámetros en los procesos
Incorporación de nuevas tecnologías al entorno de trabajo para ayudar a los trabajadores a realizar sus
tareas, cada vez mas complejas
La tecnología ayudará a no tener errores (Poka Yoke tecnológico)
Nuevos modelos de interacción entre la tecnología las personas y la Organización
Crecimiento de la importancia de los aspectos energéticos tanto in house como a través de la cadena de suministro.Plantas mas eficientes energéticamente.
¿Nuevos Modelos de negocio para asistencia en aspectos energéticos, la captura y el modelado de datos sobre aspectos energéticos ?
Palabras Clave:Reciclaje y Reproceso de Productos e Ingenieria Inversa
MES en la Planta de FabricaciónSistemas GMAO para control de consumos en fabricación.
Robots industrialesRobots paralelos
Robots de amplificador de potencia humanos
Imágenes del Centro de Robótica (CSIC)
Cognición Humanoide
Sistemas autónomos
Imágenes del Centro de Robótica (CSIC)
Exoesqueletos y locomoción ágil
ATLAS exoesqueleto de los miembros inferiores para la ayuda de la marcha en
la cuadriplejía
Imágenes del Centro de Robótica (CSIC)
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