Cómo construimos una fábrica emergente en sólo 40 horas en La Fábrica Digital 2023

En el panorama actual, en rápida evolución y cada vez más digitalizado, los fabricantes de todos los tamaños están acelerando sus esfuerzos de transformación digital para ser más ágiles y resistentes.

Los últimos años de tumulto en la industria han dejado claro como el agua este imperativo. Para seguir siendo competitivas en este nuevo entorno, las empresas deben ser capaces de adaptarse rápidamente. Esto les exige que diseñen su pila tecnológica en torno a un ecosistema abierto de tecnologías sin límites en cuanto al tipo de soluciones que pueden construir. Pero, ¿cómo se supone exactamente que los fabricantes van a crear una solución cohesionada a sus problemas de producción cuando hay disponibles tantas piezas dispares de software y hardware? ¿Y cómo pueden implantar estas tecnologías rápidamente e impulsar un cambio real en sus operaciones en lugar de simplemente hacer girar sus ruedas en el purgatorio de los pilotos? Ahí es donde entra en juego la plataformaFrontline Operations de Tulip.

Nos asociamos con Formlabs y Autodesk para mostrar lo rápida y fácilmente que puede implantarse Tulip en cualquier proceso. Nuestra Pop-Up Factory permitió a los asistentes a la conferencia The Digital Factory ponerse en la piel de un operario de primera línea y experimentar las mismas herramientas y procesos digitales que forman la base de la transformación digital en la fabricación. Utilizando una aplicación de Tulip para dirigir el flujo de trabajo, los asistentes fueron guiados de principio a fin por el proceso de construcción de su propio ratón inalámbrico, que pudieron llevarse a casa al final de la jornada. Siga leyendo para saber cómo aprovechamos Tulip para integrar a la perfección una amplia gama de tecnologías diferentes y agilizar el proceso de producción para los asistentes a nuestra Pop-Up Factory.

Con poco tiempo para planificar, los equipos de Tulip, Formlabs y Autodesk se reunieron rápidamente para elegir el artículo que se iba a fabricar. Los requisitos de diseño eran que el artículo tuviera que ser fácil de montar para los operarios, que mostrara técnicas de fabricación avanzadas y que permitiera ampliar rápidamente la producción en caso de necesidad. Tras haber elegido un cargador inalámbrico para la Pop-Up Factory del año pasado, decidimos continuar con el tema de la electrónica personal inalámbrica.

Al final, nos decidimos por un ratón bluetooth fabricado con piezas impresas en 3D que se encajan a presión. Esta decisión se debió al sencillo proceso de montaje, a la disponibilidad de los componentes electrónicos necesarios y a la oportunidad de crear un artículo visualmente atractivo pero muy funcional. Además, pensamos que los asistentes apreciarían poder echar un vistazo más de cerca a la ingeniería interna de un objeto con el que interactúan a diario.

Sin embargo, elegir qué tipo de artículo se llevarían a casa los asistentes era sólo el primer paso. A continuación, teníamos que diseñar el proceso de producción que seguirían los asistentes para montar el ratón durante el evento. Tuvimos que sentarnos y resolver una serie de retos de producción, como:

• ¿Cómo diseñaremos realmente la envolvente impresa en 3D para que sea económica pero también fácil de montar?

• ¿Cómo podemos imprimir suficientes piezas a escala para tener suficientes para el evento?

• ¿Cómo se guiará a los asistentes a través del proceso de montaje?

• ¿Cómo podemos asegurarnos de que los asistentes con cero experiencia práctica en fabricación monten su ratón sin cometer errores?

• ¿Y cómo podemos conseguirlo a tan sólo unos días del comienzo?

Utilizando Autodesk Fusion 360, el equipo de Autodesk trabajó para desarrollar nuestro ratón desde las fases conceptuales hasta la verificación del diseño y la fabricación con su paquete integral de CAD.

Especialmente pertinente para nuestro caso de uso era el amplio conjunto de herramientas disponibles para ayudar en el diseño para la fabricación aditiva (DfAM), así como para el diseño generativo. Entre ellas se incluía la capacidad de crear estructuras reticulares para aumentar la rigidez y la ligereza de las piezas impresas, disponer automáticamente múltiples piezas para que encajen en un único volumen de construcción, así como herramientas de simulación para analizar cómo se comportaría el diseño en diversas condiciones de prueba.

Además, aprovechamos el conjunto de herramientas de Autodeskpara añadir un elemento de personalización individual a los ratones, añadiendo un patrón de relieve a la superficie de cada ratón. Éstos iban desde un simple ruido de voronoi, a un entramado volumétrico, e incluso rayas de cebra.

Una vez finalizado el diseño de los componentes de nuestro ratón en Fusion 360, pudimos pasar a la producción en serie de las piezas que luego montarían los asistentes.

Para destacar la extrema flexibilidad que ofrece la impresión en 3D, decidimos ofrecer a los asistentes la posibilidad de elegir entre tres materiales con los que podrían construir su ratón. Las especificidades de cada material determinaron cómo haríamos para producir las piezas:

• Nylon-12, SLS sin terminar: Similar a los métodos más tradicionales de fabricación aditiva, el Sinterizado Selectivo por Láser (SLS) permite la creación de piezas con geometrías internas complejas imposibles de conseguir con los procesos sustractivos tradicionales. La tecnología SLS empleada por Formlabs también permite crear piezas acabadas sin necesidad de soportes ni de los largos tiempos de curado que requieren las impresoras FDM o SLA tradicionales. El material concreto en el que decidimos imprimir fue Nylon-12, seleccionado por su alta resistencia a la tracción, ductilidad y estabilidad medioambiental.

• Nylon-12, SLS pulido: Aunque el acabado superficial resistente de una pieza SLS recién salida de la impresora es muy adecuado para prototipos, los fabricantes suelen aplicar pasos adicionales para mejorar su aspecto y tacto para los productos que acabarán realmente en manos de los clientes. Los asistentes tuvieron la opción de elegir una impresión SLS que había sido sometida a un volteo vibratorio y luego teñida con el fin de proporcionar un aspecto más agradable para el consumidor. A pesar de empezar exactamente igual que las piezas inacabadas de nailon-12, un postprocesado de bajo coste como el volteo puede reducir la rugosidad de la superficie hasta en un 80%.

• BioMed Clear, SLA de grado médico: La impresión por estereolitografía (SLA) es uno de los métodos más comunes de fabricación aditiva y suele utilizarse cuando la alta fidelidad de impresión es una prioridad. Para mostrar esta tecnología, también proporcionamos a los asistentes piezas impresas en BioMed Clear, una resina transparente aprobada por la FDA que suele utilizarse en aplicaciones de dispositivos biomédicos. Las resinas utilizadas están especialmente formuladas, y las piezas finales suelen esterilizarse para que puedan utilizarse con seguridad en todo tipo de aplicaciones, desde alineadores dentales hasta prótesis articulares.

Con cientos de asistentes a punto de pasar por la línea de producción de la Pop-Up Factory, necesitábamos aumentar significativamente la producción para poder satisfacer la demanda prevista en el evento. Para lograrlo, recurrimos a Formlabs, que aprovechó su granja de impresión interna para producir los componentes que necesitaríamos. Aunque imprimir cientos de estas piezas sería normalmente un proceso muy tedioso, gracias a las herramientas de automatización de Formlabspudimos imprimir a tiempo todas las piezas que necesitábamos. Con nuevas herramientas como el Autoformado para permitir la impresión 24 horas al día, 7 días a la semana, pudieron imprimir rápidamente el enorme volumen de piezas que necesitaban con una intervención humana mínima. La integración del ecosistema Formlabs en su flujo de trabajo con Tulip le permite ir un paso más allá conectándose a su API para enviar archivos, controlar los consumibles y realizar un seguimiento de las impresiones de principio a fin en una flota de impresoras.

Por supuesto, seguíamos necesitando un espacio de trabajo físico en el que los asistentes hicieran realmente el trabajo de montar sus ratones. Nuestro conjunto de requisitos era sencillo: Cada estación necesitaría una zona para construir el dispositivo, contenedores para guardar nuestro inventario de piezas, así como puntos de montaje para un monitor, cámaras de visión artificial y otros dispositivos de IIoT utilizados en el proceso de producción.

Nuestro diseño final para la línea de producción consistía en cuatro bancos de montaje idénticos, cada uno con una pantalla montada para mostrar las instrucciones de trabajo, un kit de luces Tulip para guiar la recogida, dos cámaras estándar para visión por ordenador, una luz andon para mostrar el estado de la estación, un pedal para que los operarios interactuaran con la aplicación y un dispositivoEdge IO Tulip para proporcionar conectividad.

Una vez montadas por completo las estaciones de trabajo, nuestra línea de producción de ratones inalámbricos estaba casi lista para ponerse en marcha a pleno rendimiento.

Todo lo que quedaba por hacer era conectar los distintos elementos de hardware y software con una interfaz de usuario intuitiva que guiara a los asistentes a través del proceso de producción. Para lograrlo, aprovechamos la plataforma Frontline Operations de Tulip(así como la Edge IO), que nos permitió integrar a la perfección en nuestra aplicación desde luces Andon, impresoras de etiquetas y cámaras de visión artificial para dar vida a nuestra línea de producción.

En esencia, Tulip es una plataforma sin código, que permite a los desarrolladores ciudadanos crear soluciones potentes como éstas sin necesidad de recurrir a los limitados recursos informáticos para programar una aplicación personalizada desde cero. Esto acelera significativamente el ciclo de desarrollo, lo que significa que los proyectos implementados de esta manera pueden lograr un tiempo de obtención de valor mucho más corto. Un ejemplo: Las aplicaciones que creamos para hacer funcionar nuestra Pop-Up Factory se desarrollaron ¡en sólo 40 horas!

Tulip simplifica aún más el proceso de integración en su infraestructura existente gracias a su marco de conectores, que permite una integración directa con cualquier API abierta. Esto significa que, tanto si desea conectarse a sus máquinas heredadas como implantar las últimas herramientas de IA generativa, podrá hacerlo en Tulip sin necesidad de gastar valiosos recursos de ingeniería construyendo una solución personalizada desde cero.

La mañana de la conferencia, los asistentes empezaron a llegar al centro de convenciones y ya teníamos la mano de obra que necesitábamos para llevar a cabo nuestro proceso de producción. Sin embargo, a diferencia del típico operario de planta que puede tener años de experiencia manejando su parte concreta de la línea de producción, nuestros trabajadores irían efectivamente a ciegas. Para asegurarnos de que los ratones se seguían ensamblando sin defectos, creamos una aplicación en Tulip para guiar a los asistentes a través del proceso con instrucciones de trabajo digitales, al tiempo que realizábamos comprobaciones en línea para asegurarnos de que cada ratón se estaba construyendo según las especificaciones.

Utilizando una cámara montada en la parte superior de la estación de trabajo y las funciones nativas de visión artificial de Tulip, la aplicación que ejecutaba cada banco esperaba hasta que un asistente se acercaba y escaneaba su tarjeta de identificación de la convención antes de empezar a mostrar las instrucciones en la pantalla. A lo largo de los siguientes pasos del proceso de construcción, los usuarios eran guiados por instrucciones de trabajo interactivas mientras la calidad de su trabajo era verificada por visión artificial:

• El proceso comenzaba con los operarios recuperando primero la placa base del conjunto del ratón, después la placa de circuito impreso que contenía todos los componentes electrónicos del ratón y, por último, la lente óptica. Para ayudar a nuestros operarios a localizar cada uno de estos componentes entre los múltiples contenedores de piezas, integramos un sistema pick-to-light que iluminaba una tira de LED sobre el contenedor correcto para cada componente. Nuestras cámaras de visión artificial supervisaron el proceso para garantizar que, efectivamente, se recogían las piezas correctas.

• Con esos tres componentes listos en la estación de trabajo, los asistentes pudieron pasar al siguiente paso de comenzar el montaje real de su ratón. Gracias a las completas instrucciones de trabajo visuales integradas en la aplicación Tulip , fueron guiados a través del proceso de encaje de la lente y la base del ratón, seguido del encaje a presión de la placa de circuito impreso en su lugar y la colocación a presión de los contactos de la pila. Cada vez que estaban preparados para pasar al siguiente paso, los asistentes podían avanzar las instrucciones mediante un botón de pedal conectado a la app Tulip a través de un dispositivo Edge IO.

• Con la base del ratón lista, la aplicación presentó entonces a los asistentes la posibilidad de elegir entre tres materiales que podían seleccionar para la mitad superior de su ratón. Entre ellos se encontraban el SLS sin acabado, el SLS pulido y teñido, así como la resina BioMed Clear con los distintos patrones de superficie. Este paso de la app se integró de nuevo con la visión artificial y el sistema pick-to-light para indicar qué contenedores de piezas estaban disponibles para elegir en función de los niveles de inventario actuales. La app también registraba qué material acababa eligiendo el operario.

• Cuando la aplicación detectaba que el operario había elegido una tapa de ratón, le pedía que identificara qué patrón había elegido colocando la pieza bajo una cámara de inspección habilitada para visión artificial. Los resultados del análisis se mostraban al operario mostrando qué patrón había identificado el modelo, así como su nivel de confianza. Esta información se almacenaba de nuevo en el registro de producción de ese ratón.

• Una vez validado el patrón, la app pasó automáticamente al siguiente paso de las instrucciones de trabajo, que ofrecía imágenes visuales que guiaban al asistente a través del proceso de encaje de la encimera de ratón que había seleccionado con la base que ya había montado. Una vez más, los operarios utilizaron el pedal conectado a la app para avanzar una vez completado el paso.

• Con el ratón finalmente terminado, sólo quedaba un paso de control de calidad. Aprovechando una vez más el sistema pick-to-light, la aplicación indicaba a los asistentes que cogieran una pila de los contenedores de inventario y la instalaran para encender el ratón, así como que eligieran un receptor USB bluetooth para conectarlo a un ordenador. Para que los operarios terminaran el paso de control de calidad, tuvieron que conectar su receptor a un dongle USB de prueba y hacer clic en una zona objetivo mostrada en la app de instrucciones de trabajo para confirmar su funcionalidad.

• Una vez completado el último paso del control de calidad, la aplicación presentó a los asistentes una representación visual del registro de producción de su ratón. Como ya habíamos hecho que cada asistente confirmara su identidad con una imagen de su credencial en el paso inicial, pudimos extraer sus nombres utilizando el reconocimiento óptico de caracteres (OCR). También medimos el tiempo que tardaron en completar el proceso de producción y añadimos estos datos a su registro de producción. Les mostramos todos estos datos junto con una comparación en tiempo real con otros asistentes, para que pudieran ver cómo se comparaban entre ellos.

Tras haber ensamblado y controlado la calidad de su dispositivo, los asistentes ya podían llevarse a casa su nuevo ratón inalámbrico con la seguridad de que funcionaría como esperaban. Cuando todo estuvo dicho y hecho, los datos que recogimos en Tulip mostraron que casi 300 personas habían pasado por la Pop-Up Factory, con una duración media del ciclo de 4 minutos y 55 segundos.

Sin embargo, guiar a los asistentes a través del montaje de su ratón era sólo una parte del proceso de producción. Utilizando Tulip, construimos un conjunto de aplicaciones interconectadas que se utilizaron para obtener visibilidad del proceso y asegurarse de que la Pop-Up Factory funcionaba de forma eficiente.

Una de las principales ventajas de utilizar las aplicaciones de Tulip para impulsar sus operaciones de primera línea es que puede conseguir una visibilidad en tiempo real del estado de su proceso de producción. Tulip ofrece potentes herramientas para crear modelos de datos personalizados y análisis intuitivos, todo ello sin tener que escribir su propio código.

Aprovechamos estas características en la segunda aplicación que construimos para apoyar las operaciones de la Pop-Up Factory: un cuadro de mandos de producción que se mostraba en un conjunto de grandes monitores junto a la línea de montaje. La aplicación ayudó a los gerentes y operarios a hacerse una idea de la eficacia con la que funcionaba la Pop-Up Factory gracias a los gráficos y análisis en tiempo real. Una mitad del tablero mostraba datos del proceso, incluido un desglose de los materiales más populares que los asistentes elegían para su ratón, y una visión general de la diferente cantidad de ratones producidos en cada estación de trabajo. La otra mitad del tablero ofrecía una visión general de los niveles de inventario de la fábrica, incluido un desglose por estación de trabajo, así como una visión histórica del inventario a lo largo del tiempo.

También hicimos uso de este tablero de mandos bien visible para ayudar a dirigir a los asistentes a los bancos de trabajo abiertos. Para lograrlo, utilizamos otra potente parte de la plataforma Tulip -Automatizaciones- para hacer un seguimiento del estado de cada uno de los puestos de trabajo. Las automatizaciones le permiten ejecutar la lógica en segundo plano de sus operaciones de fabricación para que sus flujos de trabajo sean más eficaces, precisos y productivos. Mediante el uso de lógica condicional ejecutada en segundo plano para determinar si cada estación estaba o no en uso, pudimos entonces mostrar esta información en el tablero de mandos y guiar a los asistentes a la estación correcta. Esto ayudó a garantizar que nuestro proceso de producción se desarrollara sin problemas durante toda la jornada.

Dado que el software de Tulipestá basado en la nube, ejecutarlo en distintos dispositivos o sistemas operativos es un proceso sencillo. Esto incluye desde ordenadores de sobremesa hasta móviles e incluso dispositivos edge.

Aprovechamos esta circunstancia para crear una aplicación de gestión de inventarios a la que el personal que gestionaba la línea de producción pudiera acceder desde su teléfono, independientemente de dónde se encontrara en la fábrica emergente. Esto les permitió conocer en tiempo real los niveles de inventario de varios componentes en cada estación de la línea de producción. Cuando un componente concreto caía por debajo del umbral de cantidad mínima, la aplicación Tulip activaba una alerta, enviando un mensaje a los encargados que utilizaban la aplicación móvil en el que se les indicaba que repusieran el inventario con un contenedor de piezas nuevas.

Como pudimos demostrar con nuestra Pop-Up Factory, un conjunto de tan solo tres aplicaciones conectadas desarrolladas en una semana de trabajo puede gestionar sin problemas las operaciones de primera línea de principio a fin. Gracias a la arquitectura abierta de Tulip, integrarse con todo, desde sistemas andon y pick-to-light, hasta aprendizaje automático y análisis avanzados, es sencillo. Este enfoque de ecosistema abierto le da la libertad de construir su pila tecnológica de fabricación en torno a una amplia variedad de soluciones de hardware y software sin estar atado a un único proveedor, lo que garantiza que su empresa pueda seguir siendo adaptable.

Aunque pueda parecer poco realista digitalizar una línea de producción a gran escala en sólo 40 horas, en el vertiginoso entorno económico actual las empresas deben ser capaces de adaptarse rápidamente a las cambiantes condiciones del mercado para seguir siendo competitivas. Al adoptar un ecosistema tecnológico abierto puede desarrollar una pila tecnológica que satisfaga las necesidades únicas de su organización, desbloqueando nuevos niveles de eficiencia, calidad y rentabilidad.

Demostramos que con una plataforma como Tulip -que permite a los desarrolladores ciudadanos crear aplicaciones componibles y aprovechar una amplia gama de tecnologías de muchos proveedores diferentes- puede crear soluciones potentes que pueden implementarse rápidamente para impulsar un cambio positivo en sus operaciones. Al construir su pila tecnológica de fabricación sobre un ecosistema de tecnologías como las que nos ayudaron a lograr el éxito con la Pop-Up Factory de este año, usted también puede permitir que su organización:

Dote a los expertos en procesos de potentes herramientas para resolver problemas

Con la plataforma sin código de Tulip, los desarrolladores ciudadanos pueden resolver complejos problemas de producción sin necesidad de tener una amplia experiencia en programación o de utilizar un complejo software de automatización. Tulip's App Editor proporciona un lienzo intuitivo para construir aplicaciones con una interfaz de arrastrar y soltar. Puede crear fácilmente interfaces orientadas al operador, construir una lógica basada en disparadores y aprovechar widgets personalizados para impulsar sus flujos de trabajo de producción. Esto permite a los desarrolladores ciudadanos crear y desplegar soluciones en el taller más rápido que nunca.

Facilite el trabajo de los operarios con Composable Apps

Las aplicaciones orientadas al operario creadas en Tulip proporcionan a sus trabajadores de primera línea la información adecuada en el momento preciso y se integran con las tecnologías que utilizan a diario en sus operaciones. Con instrucciones de trabajo intuitivas, muy visuales e interactivas que se integran con los dispositivos de IIoT , como las cámaras de visión artificial, puede asegurarse de que sus operarios lo hacen bien a la primera. TulipLa incomparable flexibilidad y facilidad de desarrollo de 's también le permiten incorporar rápidamente los comentarios de los operarios para mejorar continuamente la experiencia de los trabajadores de primera línea.

Obtenga visibilidad en tiempo real de todos los aspectos de sus operaciones

A pesar de que nuestro proceso de montaje era totalmente manual, pudimos capturar una amplia gama de datos sobre cada ratón que se producía y calcular métricas como el tiempo medio de ciclo. Con interfaces fáciles de usar que facilitan la recopilación de datos de las personas, las máquinas y los sensores de toda su empresa, usted también puede obtener visibilidad en tiempo real del funcionamiento de sus operaciones. TulipLas potentes funciones analíticas sin código de la empresa facilitan la creación de cuadros de mando, el seguimiento de los KPI que le importan y la rápida reacción para resolver los problemas en tiempo real. Puede establecer umbrales y crear una lógica para activar alertas por correo electrónico, SMS, luces Andon, etc.