Ha llegado la era del modelado y simulación de líneas de producción: una herramienta esencial para optimizar el diseño de líneas de producción automatizadas.

Si se utiliza correctamente, el modelado de simulación puede ayudar a las empresas manufactureras a identificar y eliminar riesgos,

garantizar operaciones de producción normales,

maximizar el valor empresarial y contribuir al éxito.

La simulación puede ser una herramienta poderosa durante todo el proyecto, permitiendo al equipo del proyecto visualizar muchos aspectos de la línea de producción durante la fase de diseño.

Se deben responder muchas preguntas para planificar una nueva línea de producción o modernizar una existente, incluyendo:

La tecnología diseñada para visualizar las líneas de producción y darles vida antes del desarrollo ahora está más disponible que nunca Más fácil de obtener. Los archivos PDF o videos en 3D se pueden ver electrónicamente, y muchos programas de software ya pueden integrarse directamente con los ojos de realidad virtual (VR), brindando a los trabajadores acceso a diseños interactivos precisos de las líneas de producción.

Esta visualización ayuda a todos a comprender los parámetros de diseño de manera más efectiva y lograr una comprensión clara del diseño final. Las aplicaciones para teléfonos inteligentes y los auriculares que utilizan tecnología de realidad aumentada (AR), por ejemplo, pueden proyectar modelos 3D en espacios existentes, proporcionando una vista alternativa de la línea de producción. El modelado estático o dinámico puede mostrar interferencias y obstáculos y ayudar a evitar estos problemas en las etapas iniciales del proyecto.

La visualización también se puede utilizar de otra manera durante la fase de diseño: para resaltar la dinámica de movimiento del producto bajo diferentes restricciones. La simulación permite a los usuarios establecer los parámetros operativos de una línea de producción (velocidad de la máquina y del transportador, longitudes del transportador, ubicaciones de los equipos, comportamiento del control) y ver cómo funciona el sistema bajo diferentes parámetros. Las simulaciones animadas a menudo descubren posibles problemas de diseño en una línea de producción que a menudo son difíciles o imposibles de detectar cuando se observa el diseño de una línea de producción o una hoja de cálculo.

La importancia de la simulación se puede ver en un ejemplo reciente. Esta aplicación requirió llenar 4 cajas a la vez y luego sacar las 4 cajas de la máquina al mismo tiempo. Aunque la velocidad promedio de la máquina es de 100 cajas/minuto, la producción instantánea real de la máquina es de 0 o 200 cajas/minuto. Cuando la máquina está descargando, si la cinta transportadora no funciona al doble de la velocidad promedio, las cajas volverán a entrar en la máquina a medida que salen, evitando que la máquina cargue nuevas cajas vacías.

En la superficie, la velocidad parece correcta, pero en el funcionamiento real es posible que la máquina esté bloqueada. Con los modelos de simulación, el problema se puede identificar durante la fase de diseño para corregirlo antes de la instalación.

El modelado físico es una herramienta valiosa si desea comprender las interacciones en tiempo real de los productos en una línea de producción. Los diseñadores pueden ver el patrón de movimiento del producto en el transportador y ajustar el diseño del transportador en consecuencia para mantener el control del producto.

Anteriormente, esto se podía lograr mediante conjeturas fundamentadas y diseño asistido por computadora (CAD). Sin embargo, en algunas aplicaciones especiales, como la dinámica del laminado de masa sobre una cinta transportadora, es difícil predecir o visualizar con precisión. El modelado físico impone grandes exigencias al hardware de la computadora. Se pueden crear modelos de destino. Las lecciones aprendidas de modelos más pequeños se pueden aplicar a modelos más grandes.

Incluso en una línea de producción bien diseñada, el tiempo de inactividad de la máquina es inevitable. El impacto de un tiempo de inactividad indeterminado es difícil de predecir. Los fabricantes pueden dudar en crear reservas, pensando que ocultarán los problemas o alentarán al personal de operaciones inactivo. Dependiendo del diseño de la máquina, algunas reservas pueden tener poco impacto en el rendimiento y generar gastos de capital innecesarios. La simulación puede modelar escenarios y considerar condiciones operativas normales para determinar la cantidad, ubicación y capacidad óptimas de las reservas para mejorar el rendimiento de la línea de producción y evitar gastos innecesarios.

Otra área importante donde la simulación puede ayudar es en el control de las líneas de producción. Al principio del proceso de diseño, antes de que los controladores lógicos programables (PLC) estén instalados, los modelos de simulación permiten al equipo de diseño considerar cómo controlarlos. Esto permite probar y optimizar la ubicación de la optoelectrónica y otros sensores antes de comprar el equipo.

Quizás el momento más crítico para utilizar la simulación es cuando el programa PLC está listo para la prueba. Algunos programas de modelado se pueden conectar a un PLC. El modelo envía señales al PLC a través de sensores simulados y responde a las señales del PLC a su motor simulado.

En lugar de rastrear código manualmente o intentar utilizar una interfaz hombre-máquina (HMI) para visualizar el rendimiento, los ingenieros de control pueden utilizar sistemas realistas y receptivos para depurar controles. En el modelo se puede realizar un ajuste preciso de la disposición de los sensores.

El programa HMI puede utilizar este modelo para realizar pruebas junto con el PLC. Dado que el modelo está controlado por el PLC, presionar un botón en el HMI simulará un escenario de producción en tiempo real. Por lo tanto, el uso de modelos de simulación puede reducir significativamente el tiempo de inicio de la depuración de la línea de producción.

El proceso de conexión del modelo de simulación al PLC también facilita la formación. Los nuevos programadores de PLC o HMI pueden identificar errores, probar nuevas ideas y generar confianza en un entorno de bajo riesgo antes de comenzar la producción en el campo. Los operadores de línea pueden aprender cómo ejecutar la línea y aprender el nuevo programa PLC antes de la instalación.

La simulación también puede aportar otros beneficios indirectos. Adquirir conocimientos previos sobre la dinámica de la línea de producción permite a los programadores de modelado hacer preguntas en las primeras etapas del proceso de diseño que normalmente se habrían abordado más adelante en el desarrollo. Cumplir con los requisitos del cronograma es otro beneficio que aporta la simulación. A menudo, se ha diseñado e instalado una línea de producción, pero debido a diversas limitaciones, sólo se puede iniciar y depurar antes de que se complete el programa del PLC.

Ayuda a validar el programa más rápido si el modelo se prueba antes de entrar en fábrica. Sin embargo, la simulación tiene sus limitaciones. El resultado del modelo sólo es suficientemente bueno si los datos de entrada o los supuestos son lo suficientemente buenos. La simulación no puede predecir factores como malos hábitos del operador, malos materiales o acumulación de condensación. Es importante revisar y ajustar el modelo para garantizar que refleje las condiciones y el comportamiento de la aplicación con precisión.

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