La primera fábrica virtual del mundo ya está ahorrando millones de euros a BMW

La primera fábrica virtual del mundo ya está ahorrando millones de euros a BMW

Construir una fábrica de coches es uno de los proyectos más complejos y caros del mundo. Son ingenios gigantes en los que miles de trabajadores, robots y máquinas deben moverse en un ballet perfectamente coreografiado para convertir 30.000 piezas individuales en un automóvil cada minuto. Miles de ingenieros tienen que dibujar millones de planos CAD y reunirse durante miles de horas durante más de una década antes de empezar a construir una fábrica. Y encima saben que, por mucho que lo planifiquen, no podrán evitar la larga lista de fallos que aparecerá una vez la fábrica comience a construirse o en el momento en que se ponga en marcha. Problemas que siempre resultan en millones de dólares perdidos cada día hasta que pueden solucionarlos.

Cualquier retraso o cualquier problema en la instalación acaba costando millones y millones de dólares. La fábrica de Omniverse evita estos problemas. O así era hasta ahora, porque todo esto está a punto de cambiar gracias a la primera fábrica virtual del mundo totalmente operativa, un gemelo digital perfecto de la futura planta de 400 hectáreas de BMW en Debrecen (Hungría), que producirá unos 150.000 vehículos al año supuestamente libres de CO2 cuando abra sus puertas en 2025.
Eso es lo que me cuentan Ross Krambergar y Rev Lebaredian en una entrevista por vídeo. Krambergar — que dirige el departamento de simulaciones para la puesta en marcha virtual de BMW — ha pasado los dos últimos años creando una versión totalmente digital de esta fábrica con Lebaredian, vicepresidente de Omniverse y tecnología de simulación en Nvidia. La empresa de Santa Clara — conocida popularmente por fabricar tarjetas gráficas para videojuegos y su tecnología de inteligencia artificial — lleva años invirtiendo en el desarrollo de Omniverse, un metaverso que se comporta como el mundo real para que las empresas puedan planificar y optimizar procesos industriales con el fin de ahorrar millones de dólares. Es el polo opuesto del inútil parque infantil que ha montado Mark Zuckerberg para gente sin torso.

«Uno de los mayores problemas [de las empresas industriales] es que no pueden ver si su fábrica va a funcionar hasta que la han construido», afirma Lebaredian. Al convertir sus diseños en algo que puede simularse y ejecutarse en un ordenador, empresas como BMW tienen la oportunidad de probar cosas antes de crearlas en el mundo físico. Esto significa que pueden ahorrarse muchos quebraderos de cabeza y millones de euros al detectar miles de problemas potenciales antes de poner un solo ladrillo en el suelo.
No es un videojuego

Piensa en Omniverse como un videojuego extremadamente complejo y grande que existe continuamente en la nube, muy parecido a Grand Theft Auto Online pero sin las pistolas, las persecuciones policiales y las strippers. En Omniverse, todo lo que existe en el mundo real tiene una versión en 3D que actúa exactamente igual que su homólogo físico. Un robot es sólido, tiene articulaciones reales, se ve afectado por la gravedad, puede programarse realmente para realizar tareas, puede coger una tuerca y atornillarla al chasis de un coche, puede chocar con un estante de herramientas o, si se coloca en el lugar equivocado, aplastar la cabeza a un trabajador humano, los personajes no jugables de este titánico videojuego.

De hecho, BMW empezó a introducirse en este mundo de la simulación utilizando Unreal Engine para construir fábricas en 3D con el fin de dar a sus diseñadores una idea de cómo iban a verse sus planes en la vida real. «Hace un par de años, antes de conocer a la gente de Omniverse, estábamos planificando la fábrica del Electric Mini en Oxford (Inglaterra). Una de las cosas que queríamos hacer era intentar visualizar cómo se solapaban todos los planos», me cuenta. Durante el tiempo de planificación de una fábrica, BMW tiene múltiples “congelaciones de diseño”, un proceso en el que todos los implicados en el diseño de un segmento de la fábrica se reúnen en una sala para asegurarse de que todos los elementos necesarios están alineados entre sí. Según Krambergar, estas conversaciones son difíciles de mantener pero la existencia de un modelo en 3D ayudaba a todos a entender lo que estaba pasando más fácilmente.

El problema con Unreal Engine es que es mucho más simple de lo que realmente necesitas para simular una fábrica del mundo real con millones de parámetros que interactúan entre sí. A diferencia de Grand Theft Auto, se necesita mucho más que poner varios objetos en un espacio 3D para hacerse una idea realmente precisa de cómo se va a comportar la fábrica. Un motor de juego sólo requiere que los desarrolladores creen modelos 3D en un programa como Maya, les pinten algunas texturas, configuren la iluminación y luego añadan algo de programación para que aquello funcione de una forma parecida a la realidad. Eso no es suficiente para aplicaciones industriales.
Acelerar el trabajo

Los diseñadores de fábricas, sin embargo, utilizan múltiples programas informáticos muy especializados y extremadamente complejos para planificar todos los elementos necesarios, desde los sistemas eléctricos y la robótica hasta las herramientas, la logística e incluso el análisis del flujo de trabajo humano, que mide exactamente cómo tiene que moverse un trabajador y dónde tienen que estar las herramientas y piezas para realizar una tarea en un tiempo exacto. «Unreal nos frenaba por el proceso de introducción de los datos. Si había alguna actualización teníamos que volver a exportar y volver a importar. No era un proceso muy divertido», recuerda Krambergar. Fue entonces cuando empezaron a hablar con Nvidia, porque Omniverse permitía a BMW conectar todas esas complejisimas bases de datos de diseño en una única gigantesca base de datos, una fábrica virtual que estaba viva en la nube. De ese modo, dice, todo el mundo puede ver en tiempo real lo que ocurre con el trabajo de los demás

Krambergar me puso un ejemplo de cómo funcionaba el proceso de planificación tradicional hasta hace poco tiempo, cuando utilizaban archivos PDF, capturas de pantalla, correo electrónico, teléfonos y reuniones que tardaban horas en programarse debido al gran número de personas implicadas: «Un planificador de herramientas tiene que hablar con el responsable de estructuras sobre dónde va el acero para poder colgar una herramienta allí. Tiene que hablar con el electricista para saber dónde está el sistema eléctrico y poder instalar la herramienta. Tiene que hablar con el planificador de procesos para saber dónde se instala la herramienta, que a su vez tiene que hablar con el planificador de logística de línea para saber dónde deben llegar las piezas de la herramienta. También tienen que coordinarse con las personas que gestionan el Wi-Fi… Es una cantidad ingente de personas intentando mantener una conversación y comprender todos sus diferentes elementos». Ahora, si ese planificador de herramientas necesita colocar una herramienta adicional en algún lugar de la cadena de montaje, puede ver dónde está todo y todo el mundo puede ver dónde aparece la herramienta en la fábrica virtual Omniverse.

Los resultados son sencillamente fantásticos cuando se trata de acelerar el trabajo en equipo, señala Krambergar: «Uno de los planificadores me dijo que una congelación del diseño que normalmente puede llevar hasta tres días, ahora sólo lleva una hora». Esto ocurre porque ver todo ocurre en tiempo real directamente en el navegador web y esto hace que todo el mundo entienda las cosas de forma intuitiva (por cierto, BMW no utiliza cascos de realidad virtual, sino navegadores web en los que el mundo 3D se transmite desde la nube). El efecto, dice Krambergar, es que los diseñadores tienen mucho más tiempo para cumplir los plazos cómodamente, lo que conlleva mucha menos presión y un trabajo mucho mejor.
Solucionar los problemas antes de que se produzcan

Obviamente, la interacción visual en tiempo real, en la que todo se coordina en un único modelo de forma automática, también permite detectar mejor posibles conflictos, como señala Lebaredian: «Todos los ingenieros pueden verlo como si estuvieran juntos en el lugar físico real y pueden ver intuitivamente que hay cosas conflictivas y solucionarlas allí mismo».

Un ejemplo claro ocurrió en la antigua fábrica de BMW en Múnich el año pasado, que Lebaredian visitó hace un año. La planta es un edificio histórico de 100 años de antigüedad que obviamente no está optimizado para la fabricación moderna. En su tour, fueron a una sección donde unos robots enormes, muy rápidos y aterradores soldaban un chasis detrás de una valla metálica. Sobre ellos vio una pasarela metálica, así que les preguntó cómo se aseguraron de que los brazos gigantes no chocaran contra el puente. Antes, esto requería que el fabricante de los robots viniera a la fábrica, colocara los robots y probara cuidadosamente su programación con los ingenieros de BMW para comprobar de no golpear la pasarela ni nada de lo que la rodeaba, modificando su posición y programación hasta que todo estuviera correcto.

Es un proceso que podría llevar días pero, con Omniverse, BMW pudo colocar los robots dentro de una fábrica virtual, hacerlos funcionar como los de verdad y ver inmediatamente que habrían destruido la pasarela si hubieran ejecutado el programa de soldadura original enviado por el fabricante de los robots, Siemens. Así, sólo tuvieron que modificar la programación y ver qué pasaba en el mundo virtual, ahorrando días de quebraderos de cabeza y consiguiendo que los robots pudieran instalarse y funcionar de inmediato.

Una vez que te comprometes a poner [los robots] en el mundo real, es caro y cualquier retraso o cualquier problema en la instalación acaba costando millones y millones de dólares», afirma Lebaredian. Según Krambergar, no se trata en absoluto de una exageración. Dice que es muy importante detectar estas cosas pronto porque se arreglan muy fácilmente en el mundo virtual. Si no pudieran detectarlas en el Omniverso, se perdería mucho dinero,como ocurría antes. «Cuando cerramos durante dos semanas, son dos semanas en las que no ganamos nada de dinero. Y son dos semanas en las que no podemos recuperar ese tiempo». Cada minuto que no fabrican un coche, les cuesta literalmente el precio de un coche completo, asegura, porque las plantas producen un coche cada minuto.

La verdadera prueba para Omniverse, sin embargo, está ocurriendo ahora con su nueva planta húngara, la primera afectada por su gemela digital. Será la primera vez que el gemelo se abra a todos los equipos de BMW, tras un largo periodo de pruebas. En los próximos meses, tienen previsto seguir añadiendo nuevas funciones, como las simulaciones de trabajadores humanos reales que trabajan y recorren la planta como lo harían sus homólogos del mundo real. Después, su plan no es sólo que el gemelo digital sirva para diseñar y probar las fábricas antes de que entren en funcionamiento, sino también hacer que cualquier cambio en el gemelo digital se propague a los programas de CAD especializados que utiliza cada uno de los distintos equipos de diseño en la compañía alemana. En un futuro lejano, como dice Lebaredian, una vez que tengan todas estas capas en su sitio, la siguiente frontera será aplicar la inteligencia artificial para ver cómo optimizar aún más el mundo real usando estos gemelos digitales.
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