Manufactura
Transformación de la Producción con Gemelos Digitales e IA Física
Objetivo
Schaeffler Group, un líder global en tecnología de movimiento, está adoptando las últimas tecnologías de IA, simulación y gemelos digitales para abordar la escasez de mano de obra, el aumento de la complejidad de la producción, la volatilidad de la cadena de suministro y más. A través de la colaboración con socios del ecosistema como NVIDIA y Wandelbots, la compañía ha desarrollado una plataforma integral de gemelos digitales que le permite acelerar el desarrollo de la IA física, mejorar la excelencia operativa, aumentar la flexibilidad y reducir el tiempo de lanzamiento al mercado en todas sus operaciones de manufactura globales.
Cliente
Schaeffler
Socios
Wandelbots
Caso de Uso
Simulación / Modelado / Diseño
Robótica
Productos
Puntos Clave
- Tiempos de puesta en marcha reducidos y planificación acelerada de diseño de instalaciones a través de simulación avanzada y puesta en marcha virtual, lo que lleva a conceptos de producción más eficientes y a una aceleración de la puesta en marcha.
- Toma de decisiones mejorada con paneles habilitados para IA y seguimiento de KPI, que mejoran la transparencia operativa y la capacidad de respuesta.
- Desarrollo acelerado de tareas robóticas que reduce el tiempo de cientos de horas a medio día, a través de simulación y entrenamiento impulsados por IA, lo que permite workflows operativos más ágiles.
- Desempeño optimizado de flotas de robots, que incluyen robots móviles autónomos (AMR) y robots humanoides, a través de entrenamiento y simulación impulsados por IA, lo que impulsa un alto rendimiento y una mejor utilización de recursos.
- Para 2030, Schaeffler planea integrar gemelos digitales en más de la mitad de sus sitios de manufactura globales, lo que permitirá la simulación y optimización de los procesos de producción en tiempo real.
- Los procesos de planificación optimizados dan lugar a conceptos de producción más sólidos, mayor precisión de la planificación y una reducción del tiempo de lanzamiento al mercado, al posicionar las instalaciones para el éxito a largo plazo.
Escalamiento de la Digitalización de la Planificación a las Operaciones
Los crecientes costos laborales y la escasez de mano de obra están afectando cada vez más las operaciones de manufactura. La complejidad de los productos, particularmente en el sector automotriz e industrial, exige un nivel más sofisticado de ensamblaje y control de calidad. Más allá de la mayor demanda de ciclos de desarrollo simultáneo acelerados, las presiones relacionadas con la sostenibilidad y el cumplimiento normativo también se han intensificado.
Para Schaeffler, estas dinámicas de la industria presentaron una oportunidad para reimaginar sus procesos con nuevos enfoques para la planificación de conceptos de producción, simulación de procesos basada en la física y entrenamiento avanzado de robots para habilitar robots de aspecto humano y robots humanoides en el futuro.
Como parte de una estrategia de digitalización transformadora y orientada al futuro, Schaeffler tiene como objetivo aprovechar las inversiones en IA, gemelos digitales y simulación para innovar, mejorar la eficiencia operativa, acelerar el tiempo de lanzamiento al mercado y ofrecer automatización avanzada a escala. Estas inversiones, junto con sus colaboraciones con Wandelbots, están permitiendo a Schaeffler establecer herramientas, procesos y automatización avanzados en todas sus operaciones de manufactura globales.
Plataforma de Gemelos Digitales de Schaeffler para la Manufactura
Para lograr sus ambiciosos objetivos de excelencia en la manufactura y para probar e implementar de manera efectiva la automatización avanzada en toda su red global, Schaeffler desarrolló una plataforma de colaboración virtual con tecnologías y bibliotecas de NVIDIA Omniverse™. La plataforma aprovecha OpenUSD para integrar datos críticos de planificación y producción del software industrial experto de la compañía a fin de permitirles a los equipos de Schaeffler crear gemelos digitales basados en la física para planificar, simular y optimizar plantas, máquinas y workflows.
La plataforma de Schaeffler ha permitido a sus equipos internos impulsar mejoras significativas de velocidad y calidad en áreas como nuevos conceptos de producción y entrenamiento, pruebas y validación de tareas robóticas complejas, como la sujeción y el ensamblaje de piezas de prototipos raras y de alto valor.
Los ingenieros de Schaeffler usan estas soluciones de gemelos digitales para diseñar y optimizar virtualmente los diseños de instalaciones para sitios nuevos y existentes. Les permiten a los equipos simular e identificar configuraciones óptimas de fábricas y almacenes, que incluyen la disposición de líneas de producción y estaciones de agrupación de piezas. Al planificar dentro de un entorno de gemelo digital, los equipos pueden probar y optimizar los flujos de materiales, la colaboración entre humanos y robots e identificar el grado óptimo de automatización para cada establecimiento. Este enfoque innovador ha aumentado significativamente la eficiencia de la planificación y reducido significativamente los tiempos de puesta en marcha de nuevas líneas de producción.
“Schaeffler está impulsando de manera consistente y persistente la digitalización de sus plantas. Para poder dar forma a la producción del futuro, necesita socios fuertes como NVIDIA. Juntos, crearemos un ecosistema digital para nuestras más de 100 plantas que revolucionarán de manera sostenible los procesos de producción”. |
Andreas Schick
, Director Ejecutivo, Schaeffler AG
Del Proyecto Piloto al Despliegue Global
El desarrollo de la plataforma de Schaeffler se estableció a través de fases piloto iniciales, en las que participó un equipo central de 15 a 20 especialistas durante un período de 12 meses. La infraestructura de computación de IA que impulsa el desarrollo y la implementación de la plataforma se basa actualmente en una arquitectura mixta de máquinas virtuales locales y GPU NVIDIA L40S.
A través de la integración y el apoyo de sus socios, entre ellos Wandelbots, la plataforma se está implementando en múltiples sitios y casos de uso a nivel mundial, y ya hay en marcha proyectos exitosos de brownfield (sobre bases previas) y greenfield (desde cero) en China y Alemania. Como resultado de su éxito hasta la fecha, Schaeffler planea integrar la plataforma en más de la mitad de sus sitios de manufactura globales para el año 2030.
Las capacidades de la plataforma se demuestran a través de tres proyectos piloto seleccionados: el ensamblaje de motores eléctricos, una línea de ensamblaje de inversores y un depósito de soluciones de mantenimiento y servicio (VLS) en Europa.
Ensamblaje de Motores Electrónicos
En su planta de ensamblaje de motores electrónicos existente en China, Schaeffler aprovechó la plataforma para varias aplicaciones clave:
Simulación Optimizada para la Física
Schaeffler realiza simulaciones basadas en 3D de vehículos guiados automatizados (AGV) dentro de un gemelo digital de fábrica. Estas simulaciones 3D replican la física del mundo real, lo que les permite a los equipos modelar movimientos de AGV, probar la navegación y evaluar la retroalimentación de los sensores en diferentes condiciones, todo antes de que se implemente cualquier hardware. Esto minimiza el riesgo y agiliza la implementación de la automatización.
Integración de Datos de Procesos en Directo
Las operaciones y los datos de máquinas en tiempo real e históricos, como el consumo de energía de diferentes máquinas y estaciones individuales, se pueden transmitir a la plataforma de Schaeffler, lo que le permite al personal monitorear los equipos e identificar rápidamente las áreas de mejora.
Schaeffler
La integración de datos en vivo de Schaeffler permite el seguimiento del consumo de energía en tiempo real, representado visualmente por diamantes verdes, amarillos y rojos sobre estaciones individuales dentro del gemelo digital.
Línea de Ensamblaje de Inversores
Entrenamiento de Robots Virtuales
En su pequeña nueva línea de ensamblaje de inversores en serie en Alemania, Schaeffler se está abocando a ofrecer automatización avanzada para optimizar las operaciones durante la puesta en marcha de las instalaciones:
- Desarrollo de robótica centrado en la simulación: La plataforma Schaeffler admite la simulación, el entrenamiento y la optimización de flotas de robots, desde manipuladores hasta robots móviles autónomos (AMR) y robots humanoides, como Digit de Agility Robotics y Phoenix de Sanctuary AI. Al aprovechar los gemelos digitales basados en la física, los ingenieros pueden generar datos sintéticos para entrenar modelos de IA, simular y validar el desempeño de robots y reducir significativamente la brecha entre la simulación y la realidad. Este enfoque le permite a la empresa optimizar estrategias de sujeción y ensamblaje robóticos para piezas especializadas. Como resultado de estos nuevos enfoques, el tiempo de desarrollo se está reduciendo de cientos de horas a solo medio día, lo que habilita nuevos niveles de desempeño y optimización con un riesgo mínimo. Esto está estableciendo una base fundamental para una amplia adopción de robots humanoides de uso general en entornos industriales.
- Cerrar la Brecha Entre la Simulación y la Realidad: Schaeffler aprovechó la simulación para desarrollar una plataforma de robótica altamente confiable, que logró un desempeño consistente después de solo 24 horas de entrenamiento. Para hacer la transición de esta capacidad a la producción en el mundo real 24 horas al día, 7 días a la semana, la compañía se asoció con Wandelbots para implementar modelos entrenados en sus robots físicos. Wandelbots utilizó un controlador virtual para garantizar una alineación precisa de la simulación con la realidad y se usó el aprendizaje por refuerzo para refinar los movimientos robóticos a una distancia de 5 o 6 centímetros para tareas de ensamblaje de cajas de engranajes. Estos enfoques están acelerando la implementación, reduciendo la prueba y el error y ofreciendo automatización escalable y lista para la producción.
Depósitos de Soluciones de Manteimiento y Servicio para Vehículos
Dentro de sus depósitos de Soluciones de Mantenimiento y Servicio para Vehículos (VLS), donde las piezas se vuelven a empaquetar y etiquetar para su distribución posventa, Schaeffler está desarrollando y escalando nuevas soluciones:
- Configurador de Depósitos: Para industrializar nuevos depósitos, Schaeffler está desarrollando un configurador de depósitos que utiliza datos de planificación existentes para desarrollar y optimizar rápidamente casos de uso de depósitos.
- Automatización y Desarrollo de Robots Humanoides: Los modelos físicamente precisos de estaciones de producción permiten a los equipos determinar cuán viables son los procesos para la automatización. Una vez que se toman decisiones de automatización, los equipos usan los modelos para entrenar y optimizar los sistemas. Estos nuevos workflows están ayudando a los equipos a probar rápidamente los requisitos de sistemas y permiten a los clientes externos (como fabricantes originales de robots, empresas de automatización industrial y socios de integración tecnológica) desarrollar y optimizar sus propias soluciones de automatización.
- Pruebas de Flotas de Robots: La adopción de NVIDIA Mega Blueprint por parte de Schaeffler está permitiendo a los equipos probar flotas completas de robots, como robots móviles autónomos (AMR), manipuladores y robots humanoides de uso general.
Redefinición de la Fábrica del Futuro
Schaeffler es pionera en el futuro de la automatización industrial a través de sus inversiones en gemelos digitales e IA física. Su estrategia innovadora y la estrecha colaboración con sus socios del ecosistema están impulsando una optimización significativa en todas las operaciones y sirven como un plan para la próxima generación de fábricas inteligentes.
Para ver más información sobre el proceso de Schaeffler con los gemelos digitales y la IA física, consulte su sesión en GTC.
Comuníquese con nuestro equipo para obtener más información sobre los gemelos digitales de Omniverse para entornos industriales.