Desarrollan sensores para automatizar líneas de manufactura

Las operaciones de ensamblaje automatizadas son la clave del éxito. Permiten una fabricación estable, de alta precisión y una mayor capacidad de respuesta a las demandas del mercado. Las redes de información e instrumentación digital desarrolladas por el Instituto Fraunhofer para la Operación y Automatización de Fábricas (IFF) están aumentando la transparencia de las operaciones de manufactura del fabricante de aviones Airbus y optimizando la colaboración entre humanos y máquinas.

¿Se entregó la puerta de la cabina a tiempo? ¿Tiene la misma temperatura que el fuselaje? ¿Su instalación salió según lo planeado? La instalación de una puerta de cabina es solo una de las muchas operaciones de montaje en la fabricación de un avión. Sin embargo, tiene tantas etapas y es tan exigente que Airbus se centró en en esta tarea para su proyecto de investigación de Verificación Integrada, Sensores y Posicionamiento en la Fabricación de Aeronaves o iVeSPA.

“Queremos descubrir cómo podemos automatizar y controlar nuestro ensamblaje de manera más ágil”, dice Eugen Gorr, responsable del desarrollo de operaciones de ensamblaje en Airbus Hamburgo. “Las operaciones que rodean la instalación de una puerta de cabina son particularmente adecuadas para determinar qué datos recopilamos, cómo y dónde, cómo los procesamos y cómo podemos retroalimentarlos en el proceso de ensamblaje en tiempo real. Sin embargo, la puerta de la cabina es solo un ejemplo. Otros componentes se pueden rastrear exactamente de la misma manera”.

Los nuevos conceptos de procesamiento de datos y sensores del Fraunhofer IFF están pensados para permitir una supervisión optimizada del proceso y su integración incremental en el entorno de ensamblaje. El fabricante de aviones contrató al instituto de Magdeburgo para desarrollar estos conceptos. La instalación de la puerta de la cabina se seleccionó como escenario de uso del modelo. Es una operación ideal junto con la alineación longitudinal del fuselaje, la alineación del estabilizador horizontal y el ensamblaje del mezclador de aire.

Sensores para las unidades de suministro de material

La solución para la puerta de la cabina está centrada en la unidad de entrega de material (MDU) que transporta una puerta desde el proveedor hasta el fuselaje. Estaba equipado con diversos sensores y sistemas de almacenamiento de datos que proporcionan a los logísticos de Airbus información relevante en cualquier momento y lugar durante toda la operación. ¿Para qué avión está destinada la puerta? ¿Es una puerta izquierda o derecha? ¿Ocurrió algo inusual durante su transporte que requiera una nueva inspección antes de la instalación? ¿Se ha calentado la puerta a la temperatura del fuselaje? ¿Sigue en la MDU? ¿O ha sido instalado? En caso afirmativo, ¿hubo desviaciones del plan durante la instalación? ¿Podría utilizarse el registro digital de estas desviaciones para mejorar y agilizar el proceso de montaje? ¿Airbus tiene que notificar esto al proveedor?

“Hasta ahora, la comunicación en las plantas de montaje se ha basado más en documentos en papel y el boca a boca y menos en ayudas digitales”, dice Martin Woitag, científico investigador de la Unidad de Negocio de Tecnología de Pruebas y Medición de Fraunhofer IFF. “Y dado que la retroalimentación sobre la etapa actual de fabricación se proporciona solo una vez a la semana, está significativamente disociada desde el momento de su finalización”.

Woitag y su equipo desarrollaron la caja del sensor móvil AirBOX para inferir información relevante de los datos recopilados sin demora. Permite interconectar sensores en una red flexible e infiere eventos a partir de los datos, que son necesarios para el monitoreo de procesos y garantizan acciones rápidas. La cantidad de datos transmitidos sigue siendo tan pequeña que la red inalámbrica de la planta de montaje no se utiliza más de lo necesario.

AirBOX se puede configurar para que no sean necesarias modificaciones adicionales en la infraestructura existente. Es altamente compatible con otros sistemas y más económico que las soluciones comparables. Aunque rastrea la ubicación y la temperatura de la puerta de la cabina de manera continua, no envía una señal al servidor hasta que los datos del sensor incluyen dos criterios, la ubicación correcta de instalación y el logro de la temperatura ambiente. Solo entonces la puerta de la cabina está lista para la instalación porque no solo se ha entregado sino que también se ha calentado a la temperatura del fuselaje. En principio, un solo bit de datos es suficiente para notificar a Airbus de este evento.

“El AirBOX rastrea continuamente una multitud de datos de fabricación de diferentes fuentes. Las conexiones lógicas y las reglas producen la información necesaria en la puerta de la cabina”, señala el ingeniero.

El AirBOX en su carcasa de aluminio portátil con indicadores LED de estado y botones de entrada de uso general se puede configurar localmente mediante una PC cableada o en la red. Emplea el protocolo estándar de IoT MQTT y tecnologías de cifrado. Los datos y eventos del sensor se almacenan en una base de datos local y se visualizan en la web. Se pueden conectar hasta seis sensores preconfigurados y reconocidos automáticamente a la caja para construir una red de sensores.

“AirBOX abre una gran cantidad de opciones de digitalización que respaldan las operaciones de fabricación”, dice Woitag.

Airbus y Fraunhofer IFF ya están probando otros casos de uso. El concepto AirBOX podría desempeñar un papel en el desarrollo de un sistema de asistencia visual para el montaje del ala y el fuselaje, por ejemplo.