¿Qué es la fabricación en bucle cerrado?

La fabricación en bucle cerrado es una forma de controlar un proceso de producción en la que las mediciones de las piezas se traducen automáticamente en correcciones de la máquina. Se mide la pieza, se calculan los ajustes adecuados y se aplican a la máquina, cerrando así el bucle entre la medición y la producción.

Se basa en el SPC (Control Estadístico de Procesos), pero va un paso más allá: en lugar de limitarse a detectar cuándo se desvía un proceso, calcula y aplica la corrección. El enfoque de Clooma se desarrolló a partir de la investigación del profesor Maurice Pillet y el SYMME laboratorio de la Universidad de Saboya Mont Blanc, en Francia.

En el mecanizado, la fabricación en bucle cerrado se basa en dos principios:

• Control de procesos complejos, gestionando la corrección simultánea de decenas de desplazamientos de herramienta
• Corrección de la desviación del proceso, mediante funciones de amortiguación que reaccionan ante la deriva real, y no ante la variación normal

El término «fabricación en circuito cerrado» se utiliza en varios contextos:

• Economía circular: la reutilización de residuos y productos al final de su vida útil como materia prima.
• Gestión del ciclo de vida del producto: incorporar los datos de producción y de campo al diseño del producto.
• Control de procesos: introducir de nuevo las medidas de las piezas en los ajustes de la máquina durante la producción.

Este artículo se centra en el tercer significado, tal y como se aplica al mecanizado de precisión, donde el control en bucle cerrado reduce directamente los desechos y el tiempo de puesta a punto.

En un taller mecánico, la fabricación en bucle cerrado se desarrolla siguiendo un ciclo sencillo:

1. Medida. El operario mide una o varias piezas con el equipo de medición del taller.
2. Calcular. El software analiza los resultados en función de las tolerancias y el historial del proceso, y calcula los ajustes necesarios.
3. Correcto. Las compensaciones de la herramienta se envían de vuelta al CNC, sin necesidad de realizar cálculos ni introducirlos manualmente.

El operario ya no tiene que calcular qué compensaciones debe modificar ni en qué medida. El software se encarga de ello, de forma sistemática, en cada turno.

En las piezas complejas, las dimensiones son interdependientes: cambiar el desplazamiento de una herramienta afecta a varias características a la vez. Ajustar la máquina se convierte rápidamente en un rompecabezas.

Tomemos el ejemplo anterior. Dimensión A mide 10,2 y está fuera de tolerancia. Para corregirlo, hay que ajustar la herramienta T3. Pero T3 también afecta a la dimensión C, que actualmente se encuentra dentro de los límites de tolerancia. Por lo tanto, también debes ajustar la herramienta T2, lo que a su vez afecta a la dimensión Betc.

Ahora el operador tiene que averiguar cómo ajustar T1, T2 y T3 trabajar juntos para que A vuelva a cumplir con las especificaciones sin que B o C queden fuera de ellas.

Este ejemplo es sencillo. Las piezas reales suelen tener docenas de características y herramientas, y calcular la combinación adecuada a mano puede llevar mucho tiempo, con un alto riesgo de error.

El software de fabricación en bucle cerrado, como Clooma, calcula automáticamente el ajuste óptimo para cada herramienta. Se basa en una configuración que puede crearse de dos maneras:

• del impacto individual de cada herramienta, o
• a partir de un archivo de medición en 3D de la pieza.

Configurar Clooma significa definir cómo afecta cada desviación de la herramienta a las características medidas. La pregunta que hay que plantearse es sencilla: Si cambio este desplazamiento, ¿qué dimensiones se modificarán?

Esto solo se hace una vez, cuando se industrializa la pieza. A partir de ese momento, los algoritmos de Clooma calculan automáticamente el ajuste necesario para cada herramienta. Por ejemplo:

T1: -0,3 mm · T2: -0,3 mm · T3: -0,2 mm

La configuración es aún más sencilla con un archivo de medición en 3D. Solo tienes que importar el archivo y especificar qué tipos de corrección utiliza la máquina. Los algoritmos de Clooma se encargan del resto y calculan los ajustes óptimos.

Sea cual sea el método que elijas, el resultado es el mismo: el operador ya no tiene que realizar ningún cálculo manual. Los ajustes necesarios se aplican automáticamente.

Con el SPC, se utilizan gráficos de control para supervisar la variación. El proceso se considera estable siempre que las mediciones se mantengan dentro de los límites de control. Cuando un punto se sale de ellos, el proceso se ha desviado y debe ajustarse.

El problema es que el SPC solo reacciona cuando el proceso ya se ha desviado considerablemente. En el ejemplo siguiente, es evidente que el proceso ha empezado a desviarse, pero solo aproximadamente la mitad de las mediciones se encuentran fuera de los límites. Para cuando se activan las medidas correctivas, ya es demasiado tarde.

El SPC funciona según una lógica binaria: dentro o fuera de los límites. El cálculo digital de los ajustes permite un control mucho más preciso.

Con Clooma, el proceso se evalúa en cada medición. El software calcula una corrección proporcional a la deriva, ponderando cada nuevo resultado con el historial del proceso. Las pequeñas variaciones aleatorias se amortiguan en lugar de perseguirse, mientras que la deriva real se corrige mucho antes de que alcance los límites de tolerancia.

Los dos gráficos siguientes muestran el mismo proceso: primero se supervisó mediante el SPC tradicional y, a continuación, se corrigió con Clooma.

En comparación con el control de procesos tradicional, la fabricación en bucle cerrado:

• Reduce el montaje a una sola pieza. Gracias al ajuste automático, basta con una sola pieza para configurar la máquina. Por ejemplo, la carcasa de una caja de cambios, cuya configuración solía llevar medio día, ahora se puede ajustar en unos 30 minutos, lo que equivale a un único ciclo de producción.
• Recortes de chatarra. Menos piezas de montaje y menos piezas fuera de tolerancia en la producción. LISI, por ejemplo, redujo su índice de desechos en un 95%.
• Mejora la capacidad del proceso. Se pueden alcanzar valores de Ppk superiores a 1,33 en características críticas.
• Gestiona la complejidad. Se supervisan a la vez decenas, incluso cientos, de características, y las relaciones entre las desviaciones se calculan automáticamente.
• Elimina el error humano. Se acabaron los errores de cálculo o de signo, y se aplica la misma lógica de ajuste en todos los turnos y equipos.
• Se adapta rápidamente. Los operadores pueden recibir formación en un solo día.

Al automatizar el ajuste de los procesos, la fabricación en bucle cerrado alcanza niveles de calidad que los métodos manuales y el SPC tradicional no pueden alcanzar, al tiempo que libera el tiempo de máquina que se pierde en ajustes y correcciones.

Clooma se ha diseñado desde cero basándose en estos principios. Tanto si necesitas controlar una pieza compleja como mantener un proceso con desviaciones dentro de los límites de tolerancia, libera al operario de la tarea de realizar cálculos y aporta una nueva forma de gestionar el control de procesos en tu planta de producción.

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