02/07/2021
En la industria automotriz, la calidad no es solo una característica deseada, es una necesidad fundamental. Cada componente, cada ensamblaje y cada interacción entre piezas debe ser meticulosamente diseñado y verificado para garantizar la seguridad, la funcionalidad y la durabilidad del vehículo. Ford, consciente de esta exigencia, invierte fuertemente en tecnología de diseño y análisis para asegurar que sus automóviles cumplan con los más altos estándares antes incluso de que se fabriquen las primeras piezas.
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Este compromiso con la excelencia en la ingeniería se apoya en herramientas de software avanzadas que permiten a los ingenieros simular y predecir el comportamiento de los diseños en el mundo real, identificando y corrigiendo posibles problemas mucho antes de la fase de producción. No se trata solo de crear formas atractivas, sino de asegurar que esas formas funcionen perfectamente en conjunto, bajo diversas condiciones y variaciones.
El Desafío de la Precisión en el Diseño Automotriz
Diseñar un automóvil es un proceso increíblemente complejo que involucra miles de piezas interactuando entre sí. Las tolerancias de fabricación, las pequeñas variaciones permitidas en las dimensiones de cada pieza, pueden acumularse y afectar el ensamblaje final y el rendimiento del producto. Predecir cómo estas variaciones afectarán el resultado es crucial para evitar problemas costosos como piezas que no encajan, ensamblajes defectuosos o fallos funcionales.
Tradicionalmente, gran parte de esta verificación se realizaba mediante la construcción y prueba de prototipos físicos. Sin embargo, este método es lento y extremadamente costoso. La simulación por software ofrece una alternativa poderosa, permitiendo probar miles de escenarios virtuales en una fracción del tiempo y a un coste mucho menor.
Herramientas Clave: SOLIDWORKS y Sigmund
Ford utiliza una combinación de software de diseño asistido por ordenador (CAD) y software de análisis especializado para abordar estos desafíos. Dos nombres clave en este proceso son SOLIDWORKS para el diseño 3D y la familia de software Sigmund de Varatech para el análisis de tolerancias y ensamblajes.
SOLIDWORKS: La Base del Diseño 3D
SOLIDWORKS es una potente herramienta de diseño 3D que permite a los ingenieros crear modelos detallados de piezas y ensamblajes. Ford lo utiliza como plataforma principal para importar, modificar y parametrizar diseños, independientemente de su origen. La capacidad de SOLIDWORKS para manejar diferentes formatos de archivo como IGES, STEP o Parasolid, y su herramienta FeatureWorks, facilitan la integración de diseños provenientes de diversos proveedores y equipos internos.
SigmundWorks: Análisis de Tolerancias y Variaciones
Integrado con SOLIDWORKS, SigmundWorks es una herramienta de análisis de tolerancias que permite a los ingenieros evaluar cómo las variaciones dimensionales y geométricas impactan en el ensamblaje y la función de un diseño. Como producto certificado Gold, SigmundWorks funciona dentro de la interfaz de SOLIDWORKS, lo que facilita su uso en el flujo de trabajo de diseño.
SigmundWorks permite ejecutar miles de escenarios hipotéticos, ajustando dimensiones, tolerancias y variaciones para ver el resultado. Esto ayuda a Ford a definir y comprender los requisitos de construcción desde las etapas iniciales del diseño. Permite saber cómo cada característica, dimensión y tolerancia influye en el coste, la complejidad de la fabricación y el ensamblaje.
Casos de Estudio Reales en Ford
La aplicación práctica de Sigmund y SOLIDWORKS en Ford ha demostrado ser invaluable para resolver problemas de diseño y mejorar la calidad percibida de los vehículos.
El Ensamblaje del Ford Flex: Patrones de Orificios
Un ejemplo destacado es el análisis de coincidencia entre patrones de orificios y salientes en la interfaz entre el panel de acabado electrónico (EFP) y el panel de acabado central (CFP) del Ford Flex de 2009. El objetivo era asegurar que estas piezas se ensamblaran correctamente y mantener una separación uniforme alrededor de los botones.
El análisis inicial con SigmundWorks reveló que, utilizando los orificios para tornillos originales de 3 mm de diámetro en el EFP, aproximadamente el 5% de los ensamblajes tendrían problemas. Mediante el análisis de coincidencia de patrones de orificios en Sigmund, Ford pudo determinar que ampliando progresivamente los orificios a 3,8 mm se alcanzaría el 100% de la construcción proyectada. Este tipo de análisis, casi imposible de realizar manualmente, permitió a Ford determinar fácilmente el tamaño y la tolerancia posicional necesarios para asegurar un montaje adecuado de manera rápida y eficiente.
Robustez del Reproductor de CD
Otro caso involucró el ensamblaje de un reproductor de CD. Las pruebas iniciales mostraron que funcionaba correctamente, excepto con discos excesivamente deformados. Aunque exponer un disco al calor o al sol podría considerarse un fallo del cliente, Ford quería evitar la percepción de un defecto de diseño. Utilizando SigmundWorks y SOLIDWORKS, modificaron las dimensiones de la guía de disco. Este ajuste hizo que el sistema fuera más resistente, asegurando la correcta carga y expulsión incluso de discos ligeramente deformados, mejorando la experiencia del cliente.
La Calidad Percibida: Perillas de Radio
A veces, los problemas no afectan la funcionalidad pero sí la percepción de calidad. Esto sucedió con las perillas de la radio de un nuevo modelo, que se sentían un poco flojas justo antes del lanzamiento. Utilizando el software de análisis de ensamblajes Sigmund ABA, Ford identificó una ligera “sensibilidad geométrica” oculta en un pequeño hueco entre dos piezas de acoplamiento. Aunque el hueco era mínimo, la relación de ensamblaje magnificaba su impacto, creando una oscilación notable (similar a cómo un pequeño movimiento en la muñeca mueve la punta de una espada). El análisis de Sigmund proporcionó los datos objetivos necesarios para identificar y cerrar otra interfaz de funciones, reduciendo la oscilación y mejorando significativamente la calidad percibida de la perilla. Estos datos objetivos dieron la confianza para modificar las herramientas de molde de inyección de producción.
El Poder de la Simulación Virtual
La metodología de Ford con Sigmund implica ejecutar rutinariamente al menos 5000 simulaciones virtuales de construcciones para un diseño de ensamblaje dado. Esto equivale a crear 5000 prototipos virtuales, cada uno con ligeras variaciones basadas en todas las combinaciones posibles de tolerancias permitidas. Sigmund traza histogramas que muestran cuántas de estas "construcciones" cumplen con las especificaciones y cuántas fallan.
Si, por ejemplo, el 20% de las construcciones iniciales fallan, el software visualiza estas fallas, a menudo marcando los bordes del histograma en rojo. El color azul indica que cumplen con las especificaciones. Esta capacidad permite a Ford identificar errores de diseño nominales y predecir las variaciones típicas en el proceso de montaje con mucha antelación. Es fascinante ver cómo Sigmund anima un diseño, navegando a través de miles de construcciones virtuales e ilustrando vívidamente todas las posibles variaciones que pueden afectar al componente final. Esto subraya que la perfección absoluta en la producción es un mito; el objetivo es gestionar y minimizar la variación.
Más Allá del Modelo Nominal: Sigmund y FEA
Sigmund también complementa otros tipos de análisis, como el Análisis de Elementos Finitos (FEA), que a menudo se basa en un modelo geométrico nominal (perfecto) que rara vez existe en la realidad de la fabricación. La adición de variaciones de componentes y ensamblajes reales, consideradas por Sigmund, a la geometría utilizada en FEA minimiza la diferencia típica entre los resultados de la simulación y las pruebas físicas. Esto permite a Ford analizar lo que realmente se va a producir, obteniendo representaciones más precisas del rendimiento del producto una vez fabricado. Por ejemplo, un análisis FEA basado en una carcasa de radio nominal podría no predecir problemas de deformación causados por las variaciones acumuladas en la fabricación, algo que Sigmund puede identificar al considerar la geometría real y desviada.
Impacto en Proveedores y Proceso de Desarrollo
La importancia de Sigmund en Ford es tal que ha impulsado una nueva regla que afecta a todos los proveedores. Antes del lanzamiento de las herramientas de producción, los proveedores deben llevar a cabo estudios de Tolerancia Worst Case (Peor Caso), Modified RSS (Root Sum Square Modificado) y Monte Carlo utilizando software de simulación para demostrar que sus diseños cumplirán con los objetivos de construcción y ensamblaje de Ford. Esto asegura que toda la cadena de suministro esté alineada con los estándares de calidad de Ford desde el principio.
Aunque realizar este análisis de tolerancia y construcción de ensamblajes al principio de un proyecto requiere tiempo y esfuerzo, este es insignificante en comparación con el coste y el trabajo que implican los desechos, las repeticiones de trabajos, las reclamaciones de garantía y las retiradas de productos que se evitan. La inversión inicial en análisis detallado se traduce en ahorros masivos y una mayor satisfacción del cliente a largo plazo.
Beneficios Tangibles del Análisis Temprano
El uso de software como Sigmund y SOLIDWORKS no es solo una cuestión tecnológica, es una estrategia de negocio fundamental. Permite a Ford:
- Detectar y corregir problemas de diseño y ensamblaje en las primeras etapas del desarrollo.
- Reducir la necesidad de costosos prototipos físicos.
- Minimizar los desechos y retrabajos en la planta de fabricación.
- Disminuir las reclamaciones de garantía y las retiradas de productos.
- Tomar decisiones de diseño basadas en datos objetivos en lugar de opiniones.
- Mejorar la calidad percibida y funcional del producto final.
- Asegurar la consistencia y la previsibilidad en el proceso de fabricación.
| Aspecto | Impacto del Análisis Temprano con Sigmund |
|---|---|
| Coste de Desarrollo | Reducido (menos prototipos, menos retrabajo) |
| Tiempo de Desarrollo | Optimizado (problemas resueltos antes) |
| Calidad de Producto | Mejorada (menos defectos, mejor ajuste) |
| Costes de Fabricación | Reducidos (menos desechos) |
| Costes Post-Venta | Reducidos (menos garantías, retiradas) |
| Toma de Decisiones | Basada en datos objetivos |
Como afirma Glenn Reed, un experto técnico mecánico de Ford, “Lo que Sigmund hace realmente es coordinar el desarrollo de productos”. Proporciona los datos objetivos necesarios para evaluar diferentes opciones de diseño y seleccionar la que tiene más probabilidades de cumplir con los objetivos de calidad y construcción. Ya no hay discusión sobre qué diseño es mejor; los datos de la simulación lo demuestran claramente.
Ford confía en socios como Varatech (desarrolladores de Sigmund) y distribuidores autorizados de SOLIDWORKS como DASI Solutions para el soporte, la formación y la implementación continua de este software vital. Esta colaboración asegura que Ford se mantenga a la vanguardia en el uso de tecnología para ofrecer vehículos de alta calidad a sus clientes.
Preguntas Frecuentes
A continuación, respondemos algunas preguntas relacionadas con el software que Ford utiliza en el desarrollo de sus vehículos:
¿Qué software utiliza Ford para el diseño de sus autos?
Ford utiliza principalmente software de diseño asistido por ordenador (CAD) como SOLIDWORKS 3D CAD para crear y modelar las piezas y ensamblajes de sus vehículos. Este software les permite importar, depurar y parametrizar diseños.
¿Qué software utiliza Ford para garantizar la calidad y el ensamblaje?
Para el análisis de tolerancias, variaciones y ensamblajes, Ford utiliza la familia de software Sigmund de Varatech, que incluye SigmundWorks, Sigmund ABA y Sigmund ABA Kinematics. Estas herramientas se integran con SOLIDWORKS y permiten simular miles de escenarios de construcción virtual para predecir y prevenir problemas de ensamblaje y funcionalidad antes de la producción.
¿Cómo ayuda Sigmund a Ford a mejorar la calidad?
Sigmund permite a Ford realizar análisis de tolerancias y ensamblajes complejos que serían casi imposibles de hacer manualmente. Al simular miles de construcciones virtuales, pueden identificar problemas potenciales causados por las variaciones de fabricación, optimizar dimensiones y tolerancias, y tomar decisiones de diseño basadas en datos objetivos. Esto reduce los desechos, los retrabajos, las reclamaciones de garantía y mejora la calidad percibida y funcional de los vehículos.
¿Ford exige a sus proveedores que utilicen software específico?
Sí, Ford ha implementado una regla que exige a sus proveedores realizar estudios de Tolerancia (Worst Case, Modified RSS, Monte Carlo) utilizando software de simulación, como Sigmund, antes del lanzamiento de las herramientas de producción. Esto asegura que los componentes suministrados cumplirán con los estrictos objetivos de construcción y calidad de Ford.
¿Cómo puedo conectar mi teléfono a un Ford?
La información proporcionada en este artículo se centra en el software de diseño, análisis de tolerancias y calidad que Ford utiliza en las etapas de ingeniería y fabricación del vehículo. No detalla el proceso específico para conectar un teléfono a los sistemas de infoentretenimiento de un Ford (como SYNC, que típicamente involucra Bluetooth, Apple CarPlay o Android Auto). Para instrucciones sobre cómo conectar su teléfono a su vehículo Ford, consulte el manual del propietario de su modelo específico o la documentación relativa al sistema de infoentretenimiento de su automóvil.
En resumen, el uso estratégico de software avanzado como SOLIDWORKS y Sigmund permite a Ford llevar la ingeniería automotriz a un nivel superior, asegurando que cada vehículo que sale de la línea de producción cumpla con los más altos estándares de calidad y fiabilidad. Es un testimonio de cómo la tecnología y el análisis de datos son fundamentales para construir los automóviles del futuro.
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