Factoría 4.0 de Automoción, I+D en producto y proceso

• El Programa Factoría 4.0 de Automoción, que culmina en diciembre de 2021 y ha supuesto la realización de acciones de I+D por valor de 145 millones de euros, ha cumplido dos objetivos principales: diseñar procesos para la fábrica del futuro (virtual, conectada, ágil y flexible y humana); y diseñar, desarrollar y validar productos y sistemas para el vehículo del futuro (autónomo, conectado, limpio, atractivo y asequible).
• En los 62 meses de desarrollo de este proyecto fueron realizadas más de 300 actuaciones. Se llevaron a cabo más de 2 millones de horas de ingeniería avanzada y fueron registradas 36 patentes.

Las nuevas formas de movilidad y el desarrollo tecnológico dibujan el escenario de profunda transformación en el que se encuentra inmerso el Sector de Automoción. Ante el desafío que representa el desarrollo de nuevos productos y la búsqueda permanente de la eficiencia industrial, y en un marco de colaboración abierta, Stellantis Vigo, en colaboración con CTAG y con el apoyo económico de la Xunta de Galicia, impulsaron el proyecto Factoría 4.0, ejecutado a lo largo de estos últimos cinco años.

El proyecto Factoría 4.0, que culmina en diciembre de 2021 y ha supuesto la realización de acciones de I+D por valor de 145 millones de euros, ha cumplido dos objetivos principales: diseñar procesos para la fábrica del futuro (virtual, conectada, ágil y flexible y humana); y diseñar, desarrollar y validar productos y sistemas para el vehículo del futuro (autónomo, conectado, limpio, atractivo y asequible).

En los 62 meses de desarrollo de este proyecto fueron realizadas más de 300 actuaciones. Se llevaron a cabo más de 2 millones de horas de ingeniería avanzada y fueron registradas 36 patentes.

Esta colaboración efectiva entre Stellantis Vigo, CTAG y la Xunta de Galicia se ha articulado en torno a los bloques tecnológicos de la Fábrica 4.0, tanto en el ámbito del producto como del proceso, con trabajos en fase de investigación y experimentación, así como numerosas innovaciones de proceso implantadas que contribuyen de manera real a la mejora de la eficiencia de la industria de automoción de Galicia.

Francisco Conde, Vicepresidente Segundo y Conselleiro de Economía, Empresa e Innovación de la Xunta de Galicia: “Galicia es hoy un referente en el ámbito de la innovación del coche del futuro -eléctrico, conectado y autónomo-. Lo es gracias a la colaboración público privada, al trabajo y a la profesionalidad de los trabajadores de Stellantis, del Cluster de Empresas de Automoción de Galicia (Ceaga) y del Centro Tecnológico de Automoción de Galicia (CTAG). Seguiremos apoyando la innovación, seguiremos apoyando el talento y seguiremos trabajando para que Galicia esté a la vanguardia en el desarrollo del vehículo del futuro”.  

Ignacio Bueno, Director de Stellantis Vigo: “Con el Programa Fábrica 4.0 de Automoción hemos sido visionarios. En 2016 pusimos en marcha, con gran anticipación, un programa muy ambicioso para afrontar los retos de transformación de nuestra industria. Y desde Stellantis Vigo, conscientes de nuestro liderazgo y capacidad de tracción, nos congratulamos por los resultados obtenidos, que mejoran nuestra productividad y la del sector, abriendo el camino a nuevos programas de innovación y desarrollo”.

Luis Moreno, Director General de CTAG: “Este proyecto representa una verdadera oportunidad para arraigar una I+D+i gallega de alto valor añadido, consolidando el conocimiento del personal altamente cualificado. Permite desarrollar y afianzar las competencias para abordar los desafíos presentes y futuros de la Industria 4.0 y del diseño de sistemas y componentes del vehículo, eléctrico, conectado, autónomo, asequible, sostenible, en general el vehículo del futuro”.

1.INNOVACIONES DE PROCESO

Los bloques tecnológicos en torno a los que se han articulado las actuaciones para la eficiencia industrial se aglutinan en cuatro ámbitos:

Fábrica virtual, que aborda la virtualización completa de los procesos productivos con actividades como el modelado 3D, la simulación de flujo y línea de producción, y la integración producto / proceso.

Fábrica conectada, que desarrolla e implementa dispositivos con capacidades de sensorización, procesamiento y comunicación, como el Big Data o la Realidad aumentada.

Fábrica ágil y flexible, que incorpora sistemas de producción flexibles para satisfacer la demanda particular de cada cliente, con procesos modulares, automatizaciones, robots colaborativos, y control y corrección de calidad en el flujo.

Fábrica ecoamigable, que promueve un entorno laboral seguro y saludable para el trabajador, energéticamente eficiente y medioambientalmente sostenible.

Algunas de las actuaciones más destacadas se detallan a continuación:

1.1 FÁBRICA VIRTUAL

Simulación flujos Pintura: Software para la digitalización del proceso de movimiento de las carrocerías en Pintura. A través de un simulador, se puede verificar cómo responderán las líneas en caso de que sea necesario alterar los flujos.

Modelo virtual de celda de pintado robotizada: Solución que permite simular el proceso de pintado de la carrocería de un vehículo, introduciéndole los mismos parámetros que incorporan los robots.

Modelo Virtual de almacén de troqueles: Simulación que permite la optimización del espacio de almacenamiento y de los movimientos a realizar en la parte del taller de embutición dedicada al estocado de troqueles, cuya gestión es especialmente crítica durante la fase de lanzamiento de un nuevo vehículo.

1.2 FÁBRICA CONTECTADA

Sistema Big Data: Un software recoge los datos de los autómatas de proceso relacionados con el vehículo (temperatura de la cabina, atmósfera, humedad, parámetros de las pinturas, tiempos de cocción…), que se asocian a los resultados de calidad de cada carrocería pintada. El análisis de estos datos mediante algoritmos de inteligencia artificial permite identificar posibles problemas y establecer los parámetros ideales para optimizar el proceso productivo.

Geolocalización de máquinas de apriete: Un sistema inalámbrico de radiofrecuencia transmite la posición de la herramienta a un servidor central que la asocia a la ordenación de los vehículos en el flujo, permitiendo vincular el ciclo correcto al útil para que realice los aprietes programados.

1.3 FÁBRICA ÁGIL Y FLEXIBLE

Control de punzonados por cámara: Un sistema de visión artificial que realiza un control unitario de todos los hendidos en el 100% de los componentes de acuerdo con las gamas programadas.

Apilado portátil: Un robot recoge las piezas y las apila en dos puestos, alternativamente, hasta rellenar un contenedor. La instalación está dotada de una celda portátil robotizada y versátil, que puede ser retirada, si fuese necesario, o trasladada a otro emplazamiento.

Apilado automático de piezas pendientes de operación final: En caso de que se identifique una anomalía en un elemento, un operador activa el sistema de alerta Andon, que modifica el reparto de recogida de piezas. Los robots que intervienen en la extracción de piezas, dejan paso a los que extraen los elementos pendientes de recuperación. 

Discado automático de proyecciones: Instalación robotizada con cabezales rotativos inteligentes que permiten un discado adaptativo. Mediante su electrónica de control modulan a voluntad la presión de los discos sobre la superficie a trabajar, así como su velocidad de rotación.

Soldadura por media frecuencia autoadaptativa: Con un equipo electrónico, mediante un dispositivo de vigilancia, se realiza un seguimiento de las variaciones de la soldadura en tiempo real y modifican los parámetros automáticamente para que la soldadura sea siempre la correcta.

Control de calidad en flujo por visión 3D: Un sistema que mediante visión artificial detecta desviaciones de calidad en la carrocería pintada. Un arco de luces led y una red de cámaras escanea los vehículos en 3D.

Visión artificial para el abastecimiento de piezas: A través de un sistema de visión artificial, el robot puede determinar la posición de una pieza en el espacio, identificarla y dirigirse hasta el punto preciso para extraerla.

Cobots: Es un robot que convive con el trabajador en el mismo espacio físico sin comprometer su seguridad.

Full Kitting: Un sistema de aprovisionamiento de piezas, que pone a la mano del montador los elementos necesarios para su ensamblado en el vehículo. Las piezas son previamente seleccionadas y se montan sobre kits que acompañan al vehículo, facilitando su montaje.

Conformidad exterior por visión artificial: Instalación de control de conformidad de la producción mediante visión artificial, asegurando que el vehículo producido es conforme a la demanda comercial. Un arco de 12 cámaras toma imágenes de hasta 60 puntos del vehículo.

Control automatizado de la geometría del vehículo: Una instalación controla la geometría del vehículo verificando los juegos y afloramientos en 42 puntos distintos.

Transporte automatizado entre naves: Un vehículo guiado por cintas magnéticas -ATU (Automated Tugger Unit)-, con detectores de presencia y láser cortina (para identificar presencias en altura y garantizar la seguridad de las personas).

1.4 FÁBRICA ECOAMIGABLE

Puesto 4.0: Permite identificar, de forma automática, las especificidades de cada vehículo. Una pantalla recoge toda la información relativa al entorno de un puesto de producción que necesita conocer el operario para la correcta realización de las operaciones que tiene atribuidas.

Sistema de gestión digital del Plan de Vigilancia: El Plan de Vigilancia ha sido digitalizado y los controles se cargan en una base de datos implantada en un servidor central desde el que son programados los controles a realizar.

2. INNOVACIONES DE PRODUCTO

Los bloques tecnológicos en torno a los que se han articulado las actuaciones para el vehículo del futuro se aglutinan en tres ámbitos:

Tecnologías limpias aborda el ámbito del vehículo híbrido y/o eléctrico y de la reducción de masa, con el objetivo de desarrollar un vehículo ejemplar en términos de emisiones, de economía, de energía y de respeto al Medio Ambiente.

Vehículo autónomo y conectado tiene como objetivo llevar a cabo el desarrollo de una nueva generación de sistemas y componentes referidos al vehículo autónomo y conectado, capaces de proporcionar distintas soluciones de mayor o menor complejidad para su introducción progresiva en el mercado.

Capacidad de atracción que representa un eje prioritario de investigación en este proyecto, implicando aspectos como la calidad y durabilidad, servicios y funcionalidades de alto valor añadido, bienestar acorde a las exigencias crecientes de los usuarios y estilo y diseño diferencial. Destaca el desarrollo de nuevas funcionalidades y metodologías especialmente orientadas al confort del usuario.

2.1 TECNOLOGÍAS LIMPIAS

Plataforma vehicular eléctrica: Desarrollo de una nueva plataforma vehicular eléctrica modular con unas prestaciones del más alto nivel, sobre la que se lanzará un nuevo vehículo eléctrico con prestaciones equivalentes a las de su modelo térmico. Se trabajó en el desarrollo del sistema de baterías para mejorar su comportamiento y se abordó el estudio de las implicaciones estructurales del nuevo grupo moto-propulsor eléctrico.

Soluciones para la reducción significativa del peso: Con el objetivo principal de ofrecer vehículos más eficientes, limpios, sostenibles y respetuosos con el Medio Ambiente, se han abordado la concepción y desarrollo de diversas soluciones de aligeramiento de vehículos desde la realización de estudios preliminares hasta la concepción detallada de soluciones y el desarrollo de los procesos de fabricación asociados.

Encolado estructural: Como ejemplo de las soluciones de aligeramiento, se ha trabajado en el desarrollo y la validación tanto del producto como del proceso productivo de encolado o collage estructural como substitución a la soldadura.

Desarrollo de una instalación de módulos de baterías: Se ha llevado a cabo el desarrollo de una novedosa instalación de alta cadencia de módulos de baterías para cadenas de tracción eléctricas centrándose en la concepción, diseño y desarrollo de las disposiciones, funcionalidades, técnicas y métodos de fabricación.

2.2 VEHÍCULO AUTÓNOMO Y CONECTADO

Nueva generación de sistemas ADAS: Se han centrado en la definición, integración y validación funcional, con pruebas de los prototipos y del software asociado, de los nuevos sistemas ADAS, tales como sistema de monitorización de ángulo muerto, asistentes al aparcamiento o sistemas de monitorización de la atención del conductor.

Conectividad: Desarrollo de soluciones de comunicación cooperativa (C2X) basadas en diferentes tecnologías de conectividad (ITS-G5, 5G, PC5, etc …) e integración en varios prototipos para estudios comparativos. Se ha trabajado en la implementación de smart devices embarcados en vehículo y de un cuadro de instrumentos con visualización 3D. También se ha abordado el análisis y desarrollo de aplicaciones teniendo en cuenta las distintas tecnologías y estándares de comunicaciones y su aplicación en automoción para servicios de seguridad, confort, vehículo conectado y vehículo autónomo.

HMI para coche autónomo: Análisis y diseño de soluciones HMI (Interfaz Hombre Maquina) para funciones de conducción autónoma de nivel 3, como el “Traffic Jam Chauffeur” y “Highway Chauffeur” con la realización diversos estudios con usuarios en simulador de conducción y también en pistas con vehículos prototipos instrumentados. Se ha trabajado en el diseño y desarrollo de mandos de control novedosos para el manejo de funciones de conducción autónoma y en la concepción de soluciones de HMI con realidad aumentada.

HMI para self-learning intelligent car: Diseño de estrategias HMI para self learning intelligent car y de nuevas metodologías de evaluación de conceptos y del comportamiento del usuario con funciones de automatización de nivel 4. Las principales líneas de trabajos han sido HMI Exterior, Confort Térmico inteligente, Materiales inteligentes, así como el desarrollo de una maqueta futurista.

2.3 CAPACIDAD DE ATRACCIÓN

Sistemas y componentes transversales de vehículos: En este ámbito se ha trabajado en el desarrollo de materiales de origen natural en el habitáculo, en el diseño y en el desarrollo de un concepto de tablero de a bordo modular, desarrollo de la funcionalidad de recarga nómada.

Materiales de origen natural: Se ha desarrollado una prueba de concepto de elementos decorativos de interior de vehículo basado en láminas de pizarra, con capacidad de integración de funcionalidades tales como sensores o botoneras.

Sistemas y componentes de vehículos específicos: Desarrollo y validación de una nueva función de separador de carga para vehículos utilitarios incluyendo la implantación de un banco de prueba del sistema indicador de sobrecarga en vehículos comerciales, desarrollo de un sistema indicador de sobrecarga en esta misma tipología de vehículos, y de un novedoso arco techo multiposición, definiendo también del proceso de fabricación de dichos sistemas.

Confort avanzado de asientos: Desarrollo de un nuevo modelo de confort en el habitáculo que permita, en el futuro, vehículos más compactos, multiusos y de estilo único, y a la vez aplicable a modelos con grandes volúmenes de producción. El trabajo consistió en la objetivación y caracterización del confort en el interior del vehículo, en el desarrollo de novedosos métodos de simulación y en la creación de nuevos conceptos de asiento.