Metrología de producción en la fábrica inteligente

Como fabricante de bombas Wilo planificó su smart factory sostenible y digital, el departamento de aseguramiento de la calidad se reorganizó estratégicamente: Gracias a la tecnología de medición de la producción suministrada por Klostermann, ahora actúa de forma preventiva, y los rechazos de producción se han reducido prácticamente a cero.

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Con sus 30 metros de largo, no puede pasar desapercibida en el Wilopark, la sede del Grupo Wilo en Dortmund: La planta de hidrógeno H2Powerplant, que utiliza la electrólisis para convertir la electricidad generada a partir del sol, el viento y el agua en hidrógeno verde. La solución de sistema puede almacenar 520 kg de hidrógeno, que la empresa instaló como planta piloto el año pasado, y ahora también ofrece a los clientes como base para una red de suministro de energía autosuficiente, descentralizada y renovable. "La sostenibilidad siempre se ha practicado en toda la empresa. La sostenibilidad y la gestión de la calidad son responsabilidad de un mismo departamento en Wilo, porque ambas sólo funcionan de forma holística", explica Tim Schirmers, director de calidad de la planta de Dortmund en Wilo. "En cuanto al producto, esto empieza con el desarrollo y continúa hasta la producción y el reciclaje. Además, las tolerancias de los componentes individuales en todo el flujo de valor -independientemente de si se trata de componentes electrónicos, de metal o de plástico- son cada vez más estrictas para que las bombas y los sistemas de bombeo alcancen en última instancia una mayor eficiencia energética."

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Schirmers continúa: "En este sentido, no teníamos ninguna duda de que queríamos alinear completamente la gestión de la calidad y la tecnología de medición hacia la sostenibilidad y la digitalización al planificar la nueva Smart Factory. La nueva fábrica nos ha abierto posibilidades completamente nuevas: Pasar de la pura reacción al aseguramiento preventivo de la calidad y a la gestión de la fiabilidad."

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Quality Management participó por tanto en la planificación de la Smart Factory en una fase temprana y desarrolló una nueva estrategia que aprovecha la digitalización: la tecnología de medición se traslada ahora también a la línea de producción. Los empleados miden las tolerancias en la producción. Todos los dispositivos de medición -tanto en la sala de medición como en la producción- envían sus datos a servidores centrales o a la nube de Wilo. El objetivo es dejar claro en una fase temprana si los procesos de producción se están descontrolando. Una vez establecida esta estrategia, el equipo de Schirmers se puso manos a la obra para ponerla en práctica: "Ya habíamos trabajado en colaboración con Klostermann en el pasado y la empresa ganó el concurso", afirma Schirmers con satisfacción.

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El proveedor de servicios integrales de tecnología de medición 3D con sede en Remscheid suministró a Wilo su primera máquina de medición hace más de 30 años; e incluso ha puesto en servicio recientemente su máquina número 1.000 en Wilo. "La proximidad de Klostermann nos resulta muy útil: cuando necesitamos ayuda, ya sea para implementaciones, formación, creación de programas, reparaciones, dispositivos de medición o incluso tareas de medición por encargo, los expertos de Klostermann están siempre a nuestra disposición. Incluso nos ayudan in situ en caso de escasez imprevista de personal. Este paquete global hace que la colaboración sea muy eficiente", afirma Schirmers. "Además, Klostermann ha desarrollado a lo largo de los años un profundo conocimiento de nuestros requisitos y procesos".

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Para Schirmers era importante que la tecnología de medición de la Smart Factory estuviera estrechamente relacionada con la tecnología de medición de la sala de medición. Esto significaba que los nuevos dispositivos de medición para el taller debían funcionar con WM Quartis, el software de medición de Wenzel. Esto se debe a que Wilo también confía desde hace tiempo en Wenzel en la sala de medición. Por tanto, Wilo se decidió por las máquinas de medición de coordenadas del fabricante de Wiesthal. La elección recayó en tres SF 55, diseñadas para el entorno de producción directa. "También queríamos tres máquinas de medición de coordenadas de Wenzel en el taller para garantizar la coherencia y, por tanto, la comparabilidad de los datos", afirma Schirmers. "Ahora podemos enviar los datos de la sala de medición, es decir, los datos de medición y los programas de medición, directamente a las máquinas de producción. La estandarización también tiene la ventaja de que el trabajador en producción puede cambiar a otra máquina de medición de coordenadas en un abrir y cerrar de ojos si tenemos un pico en un punto."

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Los sistemas de sujeción flexible de Witte se implementaron como dispositivos de medición: "Ahora el operario inserta un componente, selecciona un programa de medición pulsando un botón, y la máquina hace lo que tiene que hacer. Y recibimos los datos de medición y ensayo con una calidad constante", explica Schirmers.

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Klostermann también dio un nuevo impulso a la tecnología de medición de la producción de Wilo al integrar el dispositivo de pruebas Equator de Renishaw en el panorama de la tecnología de medición: "Ya habíamos adquirido dos Equator para pruebas de piezas de trabajo directamente de Renishaw, pero no sabíamos realmente cómo utilizar su potencial", recuerda Schirmers. "Durante la planificación de la Smart Factory, Klostermann nos dio la idea de utilizar el Equator con WM Quartis en lugar del software de Renishaw. Así pudimos estandarizar más también en este aspecto. Esto fue más o menos lo que cambió las reglas del juego para nosotros, ya que ahora podemos definir los puntos de medición -es decir, las tolerancias de forma y posición- desde la sala de medición que deben comprobarse con Equator con respecto a IO/NIO. Para ello, el operario toma una muestra aleatoria definida de la línea y la comprueba con el Equator; sólo tarda tres minutos". Debido a estas ventajas, Wilo sacó posteriormente a concurso tres Equator más.

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Antes de hacer realidad el nuevo concepto de medición, Klostermann probó a fondo la situación en sus propias máquinas de medición en cuatro series de pruebas en sus instalaciones de Remscheid. Preguntas como: ¿Es factible el concepto? ¿Podemos utilizarlo también para realizar un análisis del sistema de medición (MSA) de modo que los valores sean fiables y reproducibles?

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Mediante gráficos de control almacenados, los trabajadores de la Smart Factory reciben ahora señales a través de la interfaz del software de medición WM Quartis en las máquinas de medición de coordenadas de Wenzel y a través de los dispositivos de inspección Renishaw si las tolerancias de los componentes se están escapando. Si la producción no toma medidas a tiempo, el equipo de Schirmers es informado por correo electrónico a través de varias cascadas de escalado integradas. Schirmers: "Gracias a las tendencias, siempre vamos un paso por delante y podemos tomar decisiones: ¿Hay que corregir una máquina de producción, por ejemplo? ¿Es necesario realizar tareas de mantenimiento? Antes sólo podíamos reaccionar cuando los componentes ya eran NOK".

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El flujo de información digital de los resultados de mediciones y pruebas no solo incluye al departamento de control de calidad, sino también al director de producción y al departamento de ingeniería, que pueden adaptar el diseño de los componentes si surgen problemas con frecuencia. Los colegas de otras plantas de Wilo, para las que la planta de Dortmund mide componentes como proveedor de servicios, también tienen acceso a los datos de calidad a través de la nube.

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"Las tolerancias son cada vez más estrictas, las cantidades mayores. Hoy en día, merece la pena que nos hayamos vuelto más rápidos y eficaces en la tecnología de medición y ensayo integrándola en los procesos de producción", resume Schirmers. "Como resultado, hemos aumentado la calidad de los productos, mejorado la estabilidad de los procesos de producción y reducido en un 50% los residuos que introducimos en nuestro centro de reciclaje. Naturalmente, esto contribuye a nuestra estrategia de sostenibilidad, ya que ahora podemos corregir los procesos de producción, por ejemplo en el mecanizado CNC o el moldeo por inyección, mucho más rápidamente gracias a la estrecha supervisión de los procesos mediante tecnología de medición. Nuestras cifras clave lo demuestran: Desechamos menos, reciclamos menos y conseguimos una mayor satisfacción del cliente".

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Otras plantas de Wilo también están ahora interesadas en el concepto QM de fábrica inteligente: los colegas de la nueva fábrica de alta tecnología de Changzhou (China) ya han manifestado su interés por la solución. Y en el Wilopark de Dortmund ya se utiliza la inteligencia artificial (IA) para analizar los resultados de las mediciones y las pruebas con la ayuda de estudiantes de la Universidad TU de Dortmund. Schirmers: "Las primeras pruebas fueron muy prometedoras".

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Texto: Sabine Koll / Publicado en Quality Engineering 04 / 2023

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