La industria automotriz está asumiendo el desafío de diseñar y fabricar la próxima generación de vehículos eléctricos, empleando tecnologías emergentes para revolucionar sus procesos de fabricación.
Hace unos años, los fabricantes de automóviles comenzaron a reinventarse como empresas digitales, pero ahora que están saliendo del trauma empresarial de la pandemia, la necesidad de completar su viaje digital es más urgente que nunca. A medida que más competidores centrados en la tecnología adopten e implementen sistemas de producción habilitados para gemelos digitales y progresen en vehículos eléctricos (VE), servicios de automóviles conectados y, en última instancia, vehículos autónomos, no tendrán otra opción. Los fabricantes de automóviles tomarán algunas decisiones difíciles sobre el desarrollo de software interno, y algunos incluso comenzarán a construir sus propios sistemas operativos y procesadores de computadora específicos para vehículos, o se asociarán con algunos fabricantes de chips para desarrollar sistemas operativos y chips de próxima generación para ejecutar: los futuros sistemas de placa para automóviles autónomos.
Cómo la inteligencia artificial está cambiando las operaciones de producción Las áreas de ensamblaje de automóviles y las líneas de producción están utilizando aplicaciones de inteligencia artificial (IA) de diversas maneras. Estas incluyen una nueva generación de robots inteligentes, interacción humano-robot y métodos avanzados de garantía de calidad.
Si bien la IA se usa ampliamente en el diseño de automóviles, los fabricantes de automóviles también están usando actualmente IA y aprendizaje automático (ML) en sus procesos de fabricación. La robótica en las líneas de montaje no es nada nuevo y se ha utilizado durante décadas. Sin embargo, estos son robots enjaulados que operan en espacios estrictamente definidos donde nadie puede entrometerse por razones de seguridad. Con inteligencia artificial, los cobots inteligentes pueden trabajar junto con sus homólogos humanos en un entorno de ensamblaje compartido. Los cobots usan inteligencia artificial para detectar y sentir lo que hacen los trabajadores humanos y ajustar sus movimientos para evitar dañar a sus colegas humanos. Los robots de pintura y soldadura, impulsados por algoritmos de inteligencia artificial, pueden hacer más que seguir programas preprogramados. La IA les permite identificar defectos o anomalías en materiales y componentes y ajustar los procesos en consecuencia, o emitir alertas de garantía de calidad.
La IA también se está utilizando para modelar y simular líneas de producción, máquinas y equipos, y para mejorar el rendimiento general del proceso de producción. La inteligencia artificial permite que las simulaciones de producción vayan más allá de simulaciones puntuales de escenarios de procesos predeterminados a simulaciones dinámicas que pueden adaptarse y cambiar las simulaciones a condiciones cambiantes, materiales y estados de la máquina. Estas simulaciones pueden luego ajustar el proceso de producción en tiempo real.
El auge de la fabricación aditiva para piezas de producción El uso de la impresión 3D para fabricar piezas de producción es ahora una parte establecida de la producción automotriz, y la industria es superada solo por la aeroespacial y la defensa en la producción mediante fabricación aditiva (AM). La mayoría de los vehículos producidos hoy tienen una variedad de piezas fabricadas con AM incorporadas en el ensamblaje general. Esto incluye una gama de componentes automotrices, desde componentes de motor, engranajes, transmisiones, componentes de frenos, faros, kits de carrocería, parachoques, tanques de combustible, rejillas y guardabarros, hasta estructuras de bastidor. Algunos fabricantes de automóviles incluso están imprimiendo carrocerías completas para autos eléctricos pequeños.
La fabricación aditiva será especialmente importante para reducir el peso en el floreciente mercado de vehículos eléctricos. Si bien esto siempre ha sido ideal para mejorar la eficiencia del combustible en vehículos con motor de combustión interna (ICE) convencionales, esta preocupación es más importante que nunca, ya que un menor peso significa una mayor vida útil de la batería entre cargas. Además, el peso de la batería en sí mismo es una desventaja de los vehículos eléctricos, y las baterías pueden agregar más de mil libras de peso adicional a un vehículo eléctrico de tamaño mediano. Los componentes automotrices se pueden diseñar específicamente para la fabricación aditiva, lo que da como resultado un peso más ligero y una relación peso-resistencia muy mejorada. Ahora, casi todas las partes de cualquier tipo de vehículo se pueden aligerar mediante la fabricación aditiva en lugar de utilizar metal.
Los gemelos digitales optimizan los sistemas de producción. Al utilizar gemelos digitales en la producción automotriz, es posible planificar todo el proceso de fabricación en un entorno completamente virtual antes de construir físicamente líneas de producción, sistemas de transporte y celdas de trabajo robóticas o instalar automatización y controles. Debido a su naturaleza en tiempo real, el gemelo digital puede simular el sistema mientras está en funcionamiento, lo que permite a los fabricantes monitorear el sistema, crear modelos para realizar ajustes y realizar cambios en el sistema.
La implementación de gemelos digitales puede optimizar cada etapa del proceso de producción. La captura de datos de sensores en los componentes funcionales del sistema proporciona la retroalimentación necesaria, permite el análisis predictivo y prescriptivo y minimiza el tiempo de inactividad no planificado. Además, la puesta en servicio virtual de una línea de producción automotriz funciona con el proceso de gemelo digital al validar el funcionamiento de las funciones de control y automatización y proporcionar un funcionamiento de referencia del sistema.
Se sugiere que la industria automotriz está entrando en una nueva era, enfrentada al desafío de tener que pasar a productos completamente nuevos basados en un cambio total de propulsión para la movilidad. El cambio de vehículos con motor de combustión a vehículos eléctricos es obligatorio debido a la clara necesidad de reducir las emisiones de carbono y mitigar el problema del creciente calentamiento del planeta. La industria automotriz está asumiendo los desafíos de diseñar y fabricar la próxima generación de vehículos eléctricos, abordando estos desafíos mediante la adopción de tecnologías emergentes de inteligencia artificial y fabricación aditiva e implementando gemelos digitales. Otras industrias pueden seguir a la industria automotriz y utilizar la tecnología y la ciencia para impulsar su industria hacia el siglo XXI.
Fecha de publicación: 18 de mayo de 2022
