Aplicaciones prácticas de automatización de diseños
Deja tiempo a la innovación, automatizando los procesos de diseño e ingeniería
Gracias al rápido ritmo al que avanzan las tecnologías modernas, los diseñadores e ingenieros disponen constantemente de nuevos programas de software que les ayudan a mejorar su enfoque para abordar problemas. Con este goteo incesante de nuevas herramientas, es importante plantearse si la “próxima mejor solución” que surja será esencial para tu flujo de trabajo o si únicamente estarás invirtiendo tu dinero en otra moda pasajera.
No obstante, algunas soluciones ofrecen mejoras de eficiencia tan espectaculares, que las ventajas de adoptarlas son innegables: la automatización de diseños es una de estas soluciones.
En este artículo destacamos algunas formas prácticas para empezar a usar la automatización de diseños.
¿Por qué utilizar la automatización de diseños?
La automatización de diseños es un enfoque que te ayuda a captar y reutilizar la finalidad y los conocimientos de ingeniería. La tecnología de automatización facilita la adopción del diseño basado en reglas, sin necesidad de saber programar. Si te dedicas al diseño o la ingeniería, ¿crees que dedicas demasiado tiempo a completar tareas repetitivas, modelar características estándar o configurar productos con arreglo a las especificaciones? ¿Te gustaría ahorrar tiempo para centrarte en proyectos a los que puedas aportar un valor único, además de innovar y crear mejores productos?
La automatización de los procesos puede ayudarte a completar los proyectos en cuestión de segundos, lo que ahorra un tiempo valioso que se puede dedicar a otras tareas que requieren tus conocimientos de ingeniería y nivel de competencia.
No importa el tamaño de tu empresa ni si fabricas muchos productos diferentes o un grupo reducido, probablemente existan patrones y flujos de trabajo que se repiten en cada entorno y que pueden beneficiarse de la automatización.
“En lo que se refiere a la automatización del diseño, creo que cada segundo cuenta, y si puedo obtener más provecho del sistema, lo haré”.
Finalidad del diseño
Un enfoque automatizado ofrece alternativas que van desde la automatización de parámetros básicos hasta la automatización basada en la nube, pero comenzaremos por el aspecto fundamental: integrar la finalidad del diseño. El software CAD incorpora un sistema basado en reglas que se puede usar para integrar parámetros y valores de atributo en los modelos.
La finalidad del diseño puede consistir en fórmulas que actualizan varias cotas, cuando una de ellas cambia. También permite establecer límites para las cotas, con el fin de que el diseño no exceda el tamaño de los materiales que están disponibles en el inventario.
Dedicándote a la ingeniería, probablemente te resultará familiar la finalidad del diseño, el concepto que define las relaciones entre objetos y, en última instancia, el comportamiento de un modelo cuando se modifican las cotas.
Para optimizar los flujos de trabajo y las tareas, puedes centrar los esfuerzos en capturar y comunicar elementos del diseño paramétrico. Posteriormente, la finalidad del diseño se puede integrar en los flujos de trabajo de automatización con el fin de aplicarla al trabajo que ya se ha completado.
«En ocasiones he creado diseños en los que había que desarrollar hasta 2500 parámetros de usuario, y he escrito una pequeña línea de código para generar y rellenar esos parámetros. Es increíble».
Herramientas especializadas
En ingeniería es importante avanzar rápidamente de la idea inicial al modelo 3D, para transferir lo antes posible la información del producto al entorno de fabricación. Las piezas de chapa y las estructuras soldadas, suelen incluir muchas funciones estándar que requieren un modelado relativamente sencillo pero laborioso, que puede ralentizar este proceso. Una de las formas más sencillas de aumentar la eficacia, consiste en automatizar la creación de funciones estándar.
El software CAD incorpora una amplia variedad de herramientas especializadas, con funciones específicas para el tipo de pieza que se esté modelando.
Componentes estándar
El software incluye una biblioteca de componentes con modelos configurables de las piezas, que se encuentran en el manual Machinery’s Handbook. Esta biblioteca contiene tornillos, engranajes, ruedas dentadas y otras piezas comunes. En un formulario prediseñado del software, puedes elegir el tipo de pieza con la que estés trabajando e introducir parámetros específicos en el componente que vayas a diseñar, para que el software genere un modelo 3D, de acuerdo con sus especificaciones.
Diseño de estructuras de soldadura
El diseño de estructuras de soldadura mediante herramientas especializadas, solo requiere la creación de una estructura alámbrica y la selección de una sección transversal. Después, deja que el software cree el modelo 3D, simula el diseño para garantizar la integridad estructural y produce una lista de cortes para el entorno de fabricación.
Diseño de tubos y tuberías
Las herramientas especializadas contienen el hardware necesario para aplicar enrutamientos de tuberías roscadas y soldadas, tubos curvos y mangueras flexibles. Tan solo tiene que indicar el camino de enrutamiento y especificar el material y los componentes incluidos.
Diseño de chapa
En función de las normas que se definan, como el grosor de la chapa, la tolerancia de plegado y el tratamiento de vértices, las herramientas especializadas garantizan que los diseños cumplan los requisitos del entorno de fabricación.
Configuración de productos
Las exigencias de los clientes hoy día son cada vez más complejas. Los clientes ven un producto y piensan «lo quiero, pero en otro tamaño o con otras características». Un ingeniero tiene que responder con rapidez a las exigencias de los clientes, sin restar tiempo a otras responsabilidades importantes. Automatizar la personalización de productos mediante el diseño basado en reglas no es solo un aspecto fundamental para configurar los productos con rapidez, sino también una práctica recomendada por las mejores empresas.
Cómo funciona
Piensa en la última vez que tuviste que volver a configurar un modelo estándar. ¿Cuánto tiempo se necesita para hacer cambios en el diseño y los planos de fabricación que se envían al taller? La automatización te permite definir reglas, que accionan una herramienta de configuración de productos personalizados dentro del software CAD y eliminar la repetición de trabajo asociada a tareas repetitivas.
En primer lugar, desarrolla la lógica que acciona la herramienta de configuración por medio de los parámetros que obtuviste al crear el modelo 3D del diseño. Básicamente, se trata de que describas el diseño más allá de las cotas, las restricciones y las fórmulas incluidas en el modelo, y de que añadas reglas de ingeniería para que los cambios en las especificaciones del diseño se produzcan de forma automática.
Algunos sistemas CAD 3D, como Inventor, incluyen una biblioteca de fragmentos de código para facilitar la definición de estas reglas. Si la finalidad del diseño se integra en el modelo CAD 3D, podrás comunicarla mejor mediante la incorporación de un formulario. Un formulario contiene información que puedes añadir al diseño para comunicar los parámetros que son editables y cuál será el resultado. Esta es una forma de incorporar al diseño información que permita a los usuarios que no estén familiarizados con el diseño, saber qué cambios se pueden hacer y evitar el riesgo de crear involuntariamente un diseño que no se ajuste a las especificaciones o no sea factible.
Un diseñador júnior, o incluso un ingeniero de ventas, puede configurar un diseño conforme a los requisitos del cliente, con la tranquilidad de saber que no hay posibilidad de error y sin quitar el valioso tiempo de ingeniería a los proyectos en curso. Además, la tecnología iLogic incorporada en Inventor permite cambiar el diseño del propio modelo. Por ejemplo, si una pieza es demasiado larga, el software puede cambiar automáticamente el material de aluminio a acero para aumentar la resistencia conforme al requisito de carga del cliente.
«Nuestra herramienta de configuración de productos en línea permite ahorrar tiempo de ingeniería, especialmente al reducir el número de iteraciones de diseño intercambiadas entre el cliente, el equipo de ventas y el equipo de ingeniería».
Creación de dibujos
La creación y el mantenimiento de la documentación de diseño 2D que se utiliza con fines de elaboración de presupuestos, producción o fabricación puede suponer una carga para los recursos de ingeniería. ¿Qué pasaría si el proceso de creación fuera más predecible, repetible y coherente? El enfoque de automatización te ayuda a simplificar la creación de dibujos, al mismo tiempo que se reduce la necesidad de formación para crearlos.
Supongamos que tu empresa fabrica sistemas transportadores y que dispone de muchas plantillas para imprimir en diferentes tamaños o usar con diferentes clientes. Dependiendo de tu actividad, el número de plantillas que manejas podría ser excesivo rápidamente, en especial para un ingeniero más nuevo que pueda tener dificultad para identificar qué plantilla seleccionar en diferentes casos de uso. Al utilizar la automatización en el software CAD, puedes crear un sencillo formulario para que los ingenieros lo rellenen y, de este modo, generar automáticamente el dibujo para el modelo o componente específico en el que trabajen los ingenieros. Estos formularios contienen preguntas como las siguientes: ¿Las medidas deben mostrarse en unidades métrica o imperiales? ¿Quién es el cliente? ¿El dibujo es para fabricar alguna pieza o para ensamblar componentes? Al automatizar la creación de dibujos mediante plantillas de dibujo estándar, ahorrarás tiempo y mejorará la coherencia.
Si aplicas una lógica similar, también podrás:
- Crear automáticamente conjuntos de dibujos completos.
- Definir y generar vistas de dibujo.
- Añadir cotas.
- Generar o actualizar la información de la lista de materiales y las referencias numéricas.
- Modificar o añadir parámetros de cuadros de rotulación.
- Actualizar dibujos antiguos para que se ajusten a las nuevas normas CAD.
- Comprobar el cumplimiento de las normas CAD.
- Publicar y exportar por lotes.
Cumplimiento de las normas
Comprobar que tu trabajo cumple las normas de la empresa es una prueba de conocimientos, que requiere demasiado tiempo de un ingeniero. Asegúrate de que todos los miembros de tu equipo sigan las prácticas recomendadas y procedimientos coherentes, mediante la automatización del proceso de comprobación de las normas. Esto no solo te ahorrará tiempo, dinero y material a la hora de fabricar productos correctamente a la primera, sino que también mejorará la calidad general de tus productos.
Comprobación de los modelos CAD
La comprobación de los modelos CAD suele ser compleja. Con ayuda de la automatización, puedes comprobar que elementos como los bocetos estén bien definidos o que las prácticas de modelado sean coherentes. También puedes comprobar si existen conflictos e interferencias. Si los componentes se solapan o interfieren en el modelo, también lo harán en la vida real, lo que podría suponer cambios costosos de última hora. La detección de conflictos puede utilizarse como una herramienta de colaboración. Por ejemplo, para comparar tu modelo con el de otra empresa y asegurarte de que los dos diseños se integrarán durante la fase de fabricación.
Comprobación del diseño para la fabricación o el ensamblaje
Con frecuencia se necesita más tiempo para comprobar y revisar un diseño que para crearlo. En el proceso, suelen intervenir muchas personas, y todas deben ponerse de acuerdo sobre el mejor diseño. Para reservar más tiempo a la revisión de ingeniería, ahorra un tiempo considerable al automatizar el proceso de comprobación de aspectos como los siguientes:
● ¿Se pueden fabricar todos los componentes a partir de los tamaños estándar de los materiales?
● ¿Existen entalladuras, cavidades profundas u otras operaciones que puedan provocar conflictos con el mecanizado CNC?
Comprobación de los datos
La comprobación de los datos es probablemente la tarea más laboriosa del proceso de cumplimiento de las normas, ¿por qué no dejar que la automatización lo haga por ti? Durante la fase de diseño especificaste la finalidad de ingeniería, por lo que ya puedes ejecutar un script que indique si todas las propiedades se han rellenado correctamente en los modelos CAD o si se ha seleccionado información relevante, como el material del componente.
Comprobación de la conformidad del diseño
En el formulario que creaste para configurar productos, puedes establecer restricciones y rangos para que los usuarios del formulario no configuren algún parámetro que tu empresa no aplique o utilice. Al establecer una intención clara de diseño en este formulario, permitirás que los miembros de tu equipo completen el trabajo de diseño con confianza, ya que no podrán diseñar elementos utilizando tamaños y materiales incorrectos o que no sigan los requisitos del entorno de fabricación de tu compañía.
Imagina, por ejemplo, que estás configurando un sistema transportador disponible en varios tamaños y modelos. Si la persona responsable de configurar el diseño aumenta la longitud del sistema transportador, se incorporará automáticamente al modelo un elemento de refuerzo extra, como un escudete o una viga. Por medio de la automatización, podrás configurar rápidamente el ensamblaje para cualquier opción disponible y, al mismo tiempo, limitar los parámetros que se pueden cambiar o modificar.
Tengamos en cuenta un segundo ejemplo, en el que vas a diseñar un componente que se fabricará en chapa. El radio de plegado de esa chapa dependerá de la maquinaria que tengas en el taller, por lo que puedes emplear la automatización para comprobar si estás intentando fabricar un componente con materiales que no se ajustan a los requisitos de la maquinaria.
Procesamiento por lotes
En ocasiones, tendrás que hacer una misma operación en muchos modelos o dibujos, y realizar todo el trabajo manualmente requiere mucho tiempo. En estas situaciones, puedes usar la automatización para procesar por lotes las modificaciones.
Simplificación de los modelos
Si te dedicas al diseño o la ingeniería en el sector de fabricación, el producto más valioso que tienes es tu propiedad intelectual. A menudo tendrás que compartir tus modelos con organizaciones externas, pero eso no significa que debat exponer información confidencial a las organizaciones con las que trabajat. Mediante el procesamiento automatizado por lotes en tu herramienta CAD, puedes crear una regla que elimine las propiedades seleccionadas de los modelos antes de enviárselos a terceros. Por ejemplo, supón que estás creando una pieza para un coche que será fabricado por una empresa de automoción. Tu empresa tiene que diseñar y suministrar esa pieza, pero probablemente no desees enviar información confidencial sobre cada tuerca y tornillo que incluya. En estos casos, puedes utilizar el procesamiento por lotes para crear una representación simplificada de ese modelo.
El mismo principio es válido si necesitas crear modelos preparados para Building Information Modeling (BIM) con el fin de compartirlos con arquitectos, ingenieros o clientes. Al automatizar el proceso de simplificación, la entrada de datos y la exportación de estos archivos, ahorrarás tiempo.
Limpieza del modelo
Además de eliminar información de un modelo, a veces es necesario limpiar o ajustar modelos y dibujos que proceden de diferentes sistemas CAD. En estos casos, puedes crear un proceso por lotes para actualizar en masa esos modelos y dibujos según las normas de tu empresa. Por ejemplo, si recibes una carpeta con dibujos y a todos les falta la información del cuadro de rotulación, puedes ejecutar un proceso para abrirlos y añadir la información necesaria. O tal vez estés diseñando una máquina y a tu empresa le gustaría estandarizar los colores que indican si un componente se ha comprado o se ha creado internamente. En ese caso, puedes procesar por lotes las modificaciones de los archivos que recibas, para que todos los componentes tengan un color determinado en tu modelo. Esto también se puede hacer si alguien de tu equipo sobrescribe accidentalmente los colores del ensamblaje.
Piensa en este caso de uso como en tu propia versión de la función de búsqueda y sustitución. Identifica un problema en el diseño y sustitúyelo por la solución.
En ocasiones, tendrás que hacer una misma operación en muchos modelos o dibujos, y realizar todo el trabajo manualmente requiere mucho tiempo. En estas situaciones, puedes usar la automatización para procesar por lotes las modificaciones.
Automatización en la Nube
Una vez que hayas definido automatizaciones que optimizan los flujos de trabajo, puedes plantearte cómo mejorar aún más el nivel de eficiencia al ampliar la automatización en la nube para respaldar las iniciativas de la empresa.
Ejecución de scripts
Las API de automatización permiten ejecutar configuraciones en la nube y seguir trabajando eficazmente en tu máquina local. Este tipo de tareas pueden ser muy repetitivas o exigir una gran potencia de procesamiento.
Intercambio de datos entre sistemas TI y TO
Una API de automatización permite intercambiar datos de productos entre varios sistemas empresariales como ERP, MRP, MES, PLM y CRM con fines de producción. Al vincular los datos en la nube con otros sistemas, puedes utilizar los formatos de datos de terceros en tus flujos de trabajo de automatización.
Empoderamiento del equipo de ventas
La automatización puede simplificar el proceso de pedido de productos para el equipo de ventas y los clientes. Al ampliar la herramienta de configuración de productos a la nube, tu equipo de ventas podrá:
● Responder antes a las consultas de los clientes y crear rápidamente más ofertas o propuestas con un coste menor.
● Garantizar la elaboración de presupuestos completos y precisos para las herramientas de configuración de ventas.
● Suministrar dibujos técnicos o modelos CAD 3D del diseño configurado.
