Industria 4.0. – Qué tiene de especial hacer proyectos de BiW en Porsche.

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Lo que hace el estándar Porsche con la robótica es conseguir llevar la robótica de regreso a la artesanía.

Hubo un momento de la historia de la industrialización del mundo donde se abandonó la artesanía hecha a mano por la industrialización en serie.

Quizás en Porsche, no llegan a ser del todo conscientes de este hecho, pero tras mi experiencia con el Taycan, os puedo asegurar, que son capaces de emplear a un robot para que haga una pieza en serie de gran producción, pero al mismo tiempo con el mismo mimo y cuidado que podría dar un artesano a la pieza que estuviese haciendo a mano.

Cuando consigues dominar con eficacia el estándar es posible, factible y exigible poder conseguir esta artesanía robotizada, dado que el potencial de lo que permite el estándar sólo está limitado por el presupuesto y la destreza al emplear el estándar, pudiendo conseguir una repetibilidad en la calidad inigualable, pieza tras pieza.

No os hacéis una idea del empeño y esfuerzo que emplean en esta factoría para conseguirlo, yo a veces lo definiría como tozudez. Obviamente hay un cliente Premium por detrás, que paga un precio nada desdeñable cuando adquiere su vehículo, y el ambiente que se respira dentro de la factoría es precisamente esa búsqueda en la calidad del proceso robotizado, empleándose los recursos que se precisen para poder conseguirlo.

De los estándares con los que he trabajado en el transcurso de mi carrera profesional, el VASS IRC5 para Porsche yo personalmente lo considero es el más difícil de todos con los que trabajé, sin lugar a dudas.

Me refiero en concreto, al tipo de proyectos donde puedes llegar a conocer y especializarte en profundidad en un estándar, dado que eres de los primeros programadores en llegar a la línea robotizada en construcción, y que participas en todas y cada una de las etapas del proyecto, hasta que eres el último programador de robots que queda para perfilar los últimos detalles antes de la entrega al cliente final de la línea robotizada, habiendo solventado toda la problemática del Commissioning, y consiguiendo todas las especificaciones requeridas en cuanto a calidad, tiempo ciclo y geometría de pieza.

Cuando sólo se realizan participaciones parciales, pero no te quedas hasta el final del proyecto, impide que se pueda llegar a tener una visión completa de la complejidad intrínseca del estándar, porque siempre se otorga a las trayectorias que realizan la producción una gran importancia para que vayan saliendo piezas lo antes posible, pero las rutinas de servicio son igualmente desafiantes a las anteriores, quizá no son velocidad pura y tiempo de ciclo, pero como te equivoques, la colisión igualmente puede ser enorme.

Una gran mayoría de estándares de automoción tienen un elemento denominador común, en cuanto a las rutinas de servicio, porque están basadas en el hecho de que suelen precisar de un conocimiento previo por parte del operador, al cual se le ha formado convenientemente en robótica, para poder llevarlas a cabo en manual, y hacer así que el integrador pueda salvar ciertas dificultades inherentes a dichas rutinas de servicio, porque siempre ocurre en todos los proyectos de BiW que las líneas se diseñan desde el punto de vista del proceso, pero casi siempre se obvia, desde el punto de vista del mantenimiento del robot en sí mismo, el cual es innegable que siempre es necesario realizarlo.

¿Dónde está en concreto el desafío de cara a programadores de robot y PLC en el estándar Porsche?

Pues sencillo, es un estándar que de cara a los operarios de Porsche este es un standard “user friendly”.

Lo que se convierte en un gran avance para los operarios de Porsche, de cara a los programadores de robot y PLC, se convierte en un infierno.

Esto de por sí, para mí representó la mayor novedad, estando acostumbrado a la ideología mencionada del resto de estándares de automoción, dado que se trata de un estándar donde la estación o los robots hacen siempre algo cada vez que se aprieta un botón, que normalmente se encuentra en el HMI del PLC, aunque igualmente el robot dispone de su propio HMI adicional basado en el “Production Manager” que viene por defecto en muchos robots ABB IRC5, para realizar funciones adicionales, a las seleccionables por el PLC.

Para ciertos modos especiales de trabajo fuera de la producción normal, el operario de Porsche únicamente ha de saber qué botón ha de apretar, y el PLC y los robots han de encargarse del resto. Es decir, la función de los operarios dentro de Porsche es centrarse únicamente en la calidad, dejando de lado la problemática técnica, que se nos deja a los especialistas del estándar. Aunque cabe mencionar que por supuesto Porsche dispone de su personal altamente cualificado para cuando la situación se escapa de control.

El propio estándar fija un mínimo de cinco auditorías para asegurarse de que al menos se cumplan conforme a las exigencias del estándar. La primera fija un objetivo de un 75% de funcionalidades operativas todas en automático, la segunda hasta un mínimo del 97% de todas las funcionalidades previstas, en la tercera y cuarta auditoría, se ha de alcanzar el 100% de las funcionalidades previstas en el standard y del tiempo ciclo, y por supuesto conseguir la calidad requerida, y antes de la entrega final de la estación. En definitiva, un infierno para los programadores.

Hay una batería increíble de modos especiales que se ejecutan todos en automático, y también hay alguno en semiautomático, aparte de los modos normales de producción, y seleccionables cuando la línea está produciendo en automático, y esto provoca que se puedan conseguir combinaciones muy complejas entre los distintos modos especiales de trabajo y los modos normales de producción.

Para que os hagáis una pequeña idea, un robot de manipulación con pistola de Glue estática, puede llegar a tener tranquilamente hasta 21 rutinas de modos especiales de trabajo, aparte de las rutinas de producción habituales, con eso creo que lo digo todo, y el personal especializado de Porsche, las prueban todas y cada una de ellas, antes de aprobar para producción a la instalación.

Por poner un ejemplo explicativo, todas y cada una de las herramientas instaladas en los robots y con absoluta independencia de su tamaño (existen tranquilamente garras movidas por robots ABB IRB8700, de una envergadura de 5m de largo por 2m de ancho para desplazar los Underbody entre estaciones), y ha de ser posible poder extraer automáticamente todas las herramientas de dentro de las estaciones, con tan sólo apretar un botón del PLC.

Obviamente, en el proceso de extracción de las herramientas, se precisará de intervención por parte de los equipos de mantenimiento de la fábrica, pero será el robot el que habrá de indicar siempre, cual es el siguiente paso a llevar cabo, bien sea cambiando el modo de operación del robot a manual, o bien que el operario de Porsche mediante un mensaje previo por pantalla tenga que proceder al desmontaje del vallado de metacrilato para poder extraer por completo la herramienta, abriendo la puerta en el momento preciso, etcétera.

Es decir, la estación debe de responder correctamente a la función prevista cuando se aprieta el botón correspondiente, y ya no valen los trucos que era habitual que los operarios debían de aprenderse, para poder trabajar con la estación, y que cualquier operario formado en una estación robotizada de entrenamiento, ha de ser capaz de dominar la estación de producción en poco tiempo sin apenas formación específica adicional.

En determinado momento se le indicará al operario que ha de guiar al robot hasta el carro de extracción previsto para el transporte de la herramienta, o por ejemplo le indica en qué momento ha de montar una toma neumática para proceder al desacople de la herramienta del robot, y todos los pasos anteriormente mencionados, el robot ha de ir indicando siempre mediante mensajes por pantalla, los distintos pasos a seguir.

Claro todo esto es muy bonito de escribir, pero os garantizo que el quebradero de cabeza para el programador de robots en concreto, es absolutamente soberbio.

Dejemos algo claro, el programador de robots se ha tenido que buscar la vida, para conseguir hacer realidad lo anteriormente descrito, que sea muy “user friendly”, para que con una foto que el de simulación dice que más o menos es factible la posición, tener que definir todos los pasos intermedios posibles para que pueda ser llevado a cabo en un modo de trabajo semiautomático, sin tener que ejecutar ningún paso adicional , programando todas y cada una de las interferencias con el resto de robots, para conseguir bloquearlos en una zona segura y que pueda ser posible utilizarlo en mitad del proceso productivo con la estación llena de piezas.

¿Fácil, verdad?

Que esto tiene ventajas para Porsche y su personal, pues si tiene ventajas innegables, desde luego, y creo que no es mala estrategia, dado que te evitas tener que impartir una formación técnica que la mayoría de tu personal no va a ser capaz de asimilar o que a la semana habrá olvidado con seguridad, y les liberas de dicho trabajo, para que se centren en lo que define y caracteriza a la marca por antonomasia, que son la calidad y exclusividad del “made in Germany”.

Otra cosa a destacar podría ser el control en tiempo real del estado de la garra de manipulación, no sólo detectando si por cualquier motivo el robot pierda la pieza durante la producción, si no que además la garra se auto diagnostica en tiempo real, y tiene que indicar correctamente por pantalla, si un detector de presencia pieza, o bien un detector de un apriete, o bien un cable han fallado o roto por cualquier motivo.

Este sistema de autodiagnóstico se denomina por Porsche como el “Verklemmanzeige”, y para colmo no hay siquiera que mirar la pantalla del robot para saber a primera vista si existe algún problema en alguna de las garras de manipulación de la estación robotizada, dado que una baliza de señalización de color naranja, una por cada garra existente en la estación robotizada, empezará a parpadear en cuanto haya el más mínimo problema. Por cierto, como programador has de poder conectar y desconectar dicha vigilancia, cuando por ejemplo dejas la garra en el docking, entre otras diferentes posibilidades.

Añadiría que este sistema te lo comprueban, su correcto funcionamiento ya en la primera auditoría, sin el cual, no la superas dicha primera auditoría, y además el etiquetado del elemento de la garra de manipulación, ha de coincidir con lo descrito en el EPLAN. En otras palabras, aquí las chapuzas, no se permiten.

También te auditan que el paquete energético no sufra tirones durante todas las trayectorias, y es habitual que cada robot pueda tener de dos a cuatro herramientas cada uno de ellos, y obviamente has de lograr como robótico, que no haya ningún rozamiento con el cableado eléctrico y neumático que suele abundar en los utillajes de las estaciones.

A destacar también que tienes que estar familiarizado con el software de ABB llamado SafeMove, dado que todas las trayectorias han de discurrir sin exceder los paralepípedos programados en dicho software que junto con una electrónica suplementaria, es una opción extra del robot a pagar a parte del robot en sí, se encarga de supervisar en tiempo real al robot en sí mismo, además de comprobar entre otras cosas el estado de los frenos de cada uno de los motores de cada eje, y además hay que programar la posición de sincronización para la activación de dicho subsistema, en una rutina específica, y la de parking en caso de que se detecte un fallo en el SafeMove.

Luego obviamente está el aluminio. Esta nueva generación del 911, con nomenclatura interna tipo 992, y el Taycan con nomenclatura interna tipo PO513 emplean profusamente el aluminio, aunque a la vez con diferencias notables con respecto a la generación del 911 con nomenclatura interna tipo 991.

En esta nueva generación tipo 992 y PO513 respectivamente, se emplea en los pilares A, B y C, acero al boro, el cual es muy pesado, pero confiere a la vez una increíble robustez al vehículo.

Una vez que se ha conseguido ésta sólida unión entre el Underbody y la estructura interna del lateral y del techo, posteriormente en una segunda etapa, lo que se hace es revestir al coche, de aluminio, pero en realidad es únicamente acabado, sin tener función estructural alguna y a la vez su mayor diferencia con la generación tipo 991, y que será lo que el cliente realmente pueda ver y tocar, después de haberlo pintado obviamente.

El aluminio se trabaja de una forma completamente distinta al acero. Lo que puedas llegar a saber de robótica en procesos donde el proceso se haga con acero, para el aluminio es completamente distinto.

Se deforma con facilidad si la cogida y la dejada de piezas, no rozan la perfección, y obviamente tienen utillajes de geometría para hacer inspecciones parciales midiendo si se está provocando o no deformación en la pieza a lo largo del proceso de trabajo.

Si la forma de la pieza es cóncava es casi seguro que la estructura molecular del aluminio acabe imponiendo su voluntad, pese a que la matricería y los utillajes rocen prácticamente la perfección, y con sus correspondientes mediciones geométricas por láser, con lo que se acaba teniendo que emplear viejos trucos de la profesión, para conseguir obligar al aluminio a que adopte la forma finalmente deseada.

Luego están las tecnologías de proceso, el atornillado, el punzonado, el remachado, la soldadura MIG de aluminio, el empleo de cola en todas y cada una de las uniones de piezas en contacto directo y un buen puñado más de tecnologías específicas de procesos para el aluminio.

Como guinda del pastel, yo añadiría que para aquel que piense que yo estoy exagerando, es la imposibilidad de puentear nada en el robot, dado que cada sistema y funcionalidad está vigilado por tres tareas ejecutadas en segundo plano a la vez que la tarea main. Es decir que o programas correctamente el robot, o bien ahí no se va a mover absolutamente nada. Además, hay niveles de usuario, con funcionalidades deshabilitadas. Para que te den de paso la programación en las auditorías, tiene que estar correctamente programado el robot no se puede de otra manera.

Con todo lo que yo he ido comentado en éste artículo, fue entre otras, algunas de las razones por las que he preferido venir a éste país a desarrollar proyectos en detrimento de mi país de origen, y por supuesto regresar a una factoría donde había tenido una positiva etapa previa a principios de ésta década, y donde tengo la suerte de tener grandes amigos entre sus trabajadores, y donde tras haber desarrollado 6 modelos de su gama actual, puedo mostrar alguno de ellos en los que trabajé, en el museo de esta gran marca, a mis hijos.

Continuaré hablando de esta "Revolución Industrial" en próximos artículos.