CAD: Cómo se verá la manufactura

No sólo se trata de dibujar. Es un asunto que tiene que ver con la satisfacción del cliente.
La creación de modelos en 3D ofrece a las áreas de ingenierí  (Foto: )
David Luna

En estos días en los que sólo se piensa en la satisfacción del cliente como  motor de los negocios (según los modelos modernos centrados en la competitividad) es obligado centrarse en el producto (o servicio, según el caso) como un ente flexible.  Hoy esta puede parecer una reflexión obvia, pero seguramente muchas empresas aún sufren de los rastros dejados por nuestra historia reciente, en la que era más atractivo y realista pensar en mercados cautivos y demandas inelásticas.

Pese a que en muchas ocasiones se comienza por la reducción de los costos como una forma de bajar precios o mantener la rentabilidad, este ejercicio normalmente encuentra sus límites en la misma viabilidad del negocio pese a haber pasado ya por filtros tales como el downsizing, la reingeniería y hasta el outsourcing.

En el caso de la manufactura son las estrategias de producción esbelta, de configuración de celdas de trabajo, de cambio rápido de herramentales, seis sigma y la teoría de restricciones, entre muchas otras, las que han sido utilizadas para mejorar de manera permanente los procesos y los productos.

Aunque lo anterior implica procesos de mejora continua y una vez aprendidas y utilizadas estas técnicas o sistemas se tienen que utilizar permanentemente, existen áreas por desarrollarse dentro de la gestión de la manufactura y para competir en lo que a la satisfacción del cliente se refiere. Es muy probable que el gran paso futuro en la gestión y del uso de la tecnología suceda en el origen, en el diseño mismo.  Mirar más atrás, buscar en las raíces del satisfactor por el cual una persona paga un sobreprecio. Buscar en las entrañas de la ingeniería del producto.

SALTO DE 2 A 3D

Los dibujos técnicos, los planos, los proyectos, comenzaron a almacenarse en bases de datos computacionales hasta hace relativamente poco tiempo.  La evolución del diseño industrial reciente debe ligarse necesariamente al desarrollo de los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD).

Por un lado, se han acelerado los procesos de dibujo, se reducen los tiempos de diseño y se facilitan los procesos de ingeniería concurrente. Por el otro, la ingeniería se acerca cada vez más a las necesidades y preferencias del cliente final gracias a un rápido desarrollo de bocetos y planos con un alto grado de realismo que mejoran y aceleran la retroalimentación durante los proyectos y permiten reducir los ciclos de vida de los productos. Hoy podemos afirmar que enfrentamos un cambio estructural importante en los departamentos de ingeniería y desarrollo.

Si hiciéramos un repaso histórico, nos daríamos cuenta de que el dibujo técnico se encontró con la computadora desde la década de los 50 y comenzó a comercializarse ya en los años posteriores a 1960, pero en realidad, no han sido muchos los años transcurridos desde que las computadoras empezaron a ocupar masivamente los lugares de los restiradores. Probablemente deberíamos situar este fenómeno en principios o mediados de los 90.

En efecto, existían ya herramientas de diseño de modelos paramétricos desde antes, como CATIA, de la empresa francesa Dassault Systemes, pero sólo eran accesibles para algunas grandes firmas como las automotrices. Obtener la capacidad de procesamiento requerido entonces exigía sistemas robustos, normalmente obtenido en estaciones de trabajo de empresas como Silicon Graphics y de costosos enlaces dedicados T1 si se deseaba transmitir información. Obviamente, todo bajo sistemas operativos Unix, robustos pero no gráficos y amigables como los basados en Windows de Microsoft.

El uso de estos sistemas ha perdido su carácter de exclusividad —desde luego, CATIA sigue y seguirá existiendo, pero en su nicho de mercado de alta ingeniería y para soluciones complejas y robustas— y los sistemas basados en diseños bidimensionales como AutoCad están ya haciendo posible la masificación del diseño por computadora.

Los últimos avances de herramientas de empresas como Autodesk y Siemens PLM Software, PTC y el mismo Dassault (a través de Solidworks), muestran dos procesos evolutivos: El uso de dibujos en tres dimensiones (3D) desde un inicio, reemplazando incluso el bocetaje bidimensional y una mayor oferta de capacidades —visualización, manipulación, administración y análisis— en sus sistemas gracias tanto a la evolución en la capacidad del desempeños del hardware como a la reducción de precios en sus productos.

Lo que es un hecho, es que los dibujos en 2D tienen sus días contados. Y no es que ya no vayamos a ver planos, estos seguirán siendo insustituibles en las plantas, pero éstos se podrán extraer por default de un dibujo 3D, pensado y creado originalmente en 3D.     

DEMOCRACIA DE ESCRITORIO

Algunos fabricantes de software de pronto se han encontrado con un nuevo mercado, que se distingue porque los usuarios que ya tienen sistemas de dibujo, pero requerirán de migraciones a nuevas versiones y, aquellos que no habían tenido acceso a estas herramientas, principalmente pequeñas y medianas empresas (PyMEs).

Han sido dos los detonadores de este proceso de desarrollo: La reducción de precio del software y el más fácil acceso a equipos de hardware robusto. Si bien es un tanto ocioso hablar de precios, pues no estamos hablando solamente de cajas, sino de soluciones que deben ser entregadas a la medida, es importante recalcar que las PyMEs pueden ser usuarios de sistemas CAD, no sólo para realizar dibujos y planos, sino para parametrizar sus diseños y desplegar librerías de componentes. Pero tal vez, lo más importante es que con ello pueden formar un puente de comunicación con sus clientes a lo largo de su cadena de valor.

El hardware es otro de los temas importantes. Una vez que la plataforma Wintel ha ascendido y se ha sobrepuesto de los cuestionamientos sobre su confiabilidad y rendimiento, comienzan a dar señales de posicionamiento en el mercado del diseño industrial.  La empresa Hewlett-Packard (HP) cuenta con estaciones de trabajo con estas características.

Aunque en apariencia las estaciones de trabajo son similares exteriormente, presentan una gran diferencia en el desempeño, en el despliegue de gráficos y en la velocidad con la que procesan la información. La pregunta que se hacen en HP entonces es básica: ¿Quién necesita una estación de trabajo? La respuesta se centra en sólo algunas variables: Confiabilidad, complejidad, alto desempeño.

Al hacer un repaso por el espectro del mercado al que se dirigen , ejecutivos de HP describen que el aumento en la demanda y la utilización simultánea de aplicaciones empezó a requerir de arquitecturas de hardware con un desempeño alto y un gasto menor de energía.

Así se identifican usuarios como los financieros, que necesitan tener hasta 20 aplicaciones funcionando a la vez, en los que despliegan desde indicadores hasta fórmulas para hacer cálculos sobre proyecciones económicas, además de correo, agenda y otras aplicaciones de uso común.

Otro buen caso, es el de la industria automotriz, donde no sólo se emplean sistemas complejos de análisis y control estadístico para áreas de calidad, sino aplicaciones de ingeniería y diseño que puedan funcionar bajo ambientes de colaboración.

También está el de la industria petrolera, donde la información, tanto en las refinerías como en los proyectos de exploración, exige ser recolectada prácticamente al instante. Con las plataformas de sistemas de información actuales, datos que anteriormente tardaban días en concentrar, ahora se pueden obtener en cuestión de horas.

Sin embargo, esto es una demanda creciente, según advirtió John Thompson encargado del área de Workstations de HP, durante el lanzamiento de las estaciones de trabajo QuadCore, mismas a las que han llamado Personal Workstations, por su escalabilidad de precios en función de la necesidad de desempeño de cada usuario.

Los equipos de la empresa estadounidense incorporan procesadores Intel de hasta 2.66 GH y con niveles importantes de escalabilidad. Pero lo más importante, es que los precios de entre 800 y 3000 dólares, dejaron de ser prohibitivos para PyMEs que antes, miraban las aplicaciones de misión crítica como una oferta inalcanzable. Pero aún más importante, la caída de los precios en el futuro podría vaticinar la masificación de equipos de computación de alto desempeño.

Thompson consideró que el desarrollo de estaciones de trabajo de bajo costo les representará ventajas competitivas significativas frente a sus competidores fabricantes de equipos de cómputo, pues les permite establecer una estrategia de enfoque a mercados verticales. Además, en lo que respecta al diseño industrial, consideró que con estos equipos llevan de la mano a los usuarios en su migración (masiva) del diseño 2D al mundo 3D y la simulación de procesos, con flujos de trabajo digitales y el desarrollo de modelos más grandes y complejos.

Al llegar a un mayor número de profesionales dentro de las empresas, Thompson parece seguro de que son generadores de tecnologías disruptivas, en el sentido de que las personas en las empresas pueden trabajar de manera distinta, por el simple hecho de tener a su alcance tecnología que hasta hace no mucho tiempo, seguramente sólo se presumía en la NASA.

Obviamente, para los fabricantes de software, tener una plataforma de hardware accesible resulta en el complemento perfecto para alcanzar con sus estructuras de diseño a un mayor número de ingenieros y diseñadores industriales y sobre todo, de cualquier tamaño de empresa. Esta no sólo hablará de una “democratización” del diseño, sino de una visión holística de la ingeniería de producto.

CADnocimiento

Pero tal vez el paradigma más importante que los fabricantes de tecnologías para ingeniería y diseño quieren romper es el del “aislamiento” de las células de ingeniería y diseño.

En algo coinciden todos: El proceso de desarrollo de un producto brinca de una a otra área perdiendo información valiosa. Por ejemplo, cuando un diseñador trabaja en un producto, pocas son las oportunidades de involucrar a los departamentos de ingeniería y, mucho menos, a los de manufactura.

Por lo tanto, al pasar su trabajo al área de ingeniería se hacen modificaciones que muchas ocasiones hacen retroceder el trabajo de los diseñadores. Lo peor es que este problema continúa hacia adelante, es decir, cuando los de ingeniería llevan su “obra maestra” a los de producción. Nuevamente, si se hacen ajustes por requerimientos  de manufactura —que incluso, podrían estar relacionados con el costo de producción—, los de ingeniería tienen que empezar de nuevo.

Aunque lo anterior está presentado de manera muy simplista, mucho ilustra los problemas de comunicación existentes en el proceso de desarrollo de un producto, el cuál se mueve de manera ascendente pero en una suerte de zigzag.

Lo que los proveedores de software advierten es que si se logran mantener constantes los flujos de información y de manera permanente, es decir, a lo largo de todo el proceso de desarrollo, se puede obtener una mejor estructura de aprendizaje y, por tanto, de conocimiento.

En HP consideran que si esto complementa la disponibilidad masiva de un hardware robusto, se pueden desarrollar aplicaciones basadas en software distribuido y fomentar así procesos de ingeniería concurrente digital.

Así, empresas como Autodesk, están pensando en la importancia de crear una estructura de cadenas de valor basadas en la reconfiguración de los procesos de trabajo, basados en la comunicación interdisciplinaria.

Robert Cross, vicepresidente Senior para Soluciones de Manufactura de esta firma californiana considera que estos flujos de trabajo y por ende, de información, suceden en tres etapas: Diseño, administración, colaboración.

La primera etapa considera el paso del diseño como un hecho aislado al trabajo en grupo, donde es importante comenzar a administrar los datos involucrados en cada actividad (intersecciones sencillas). La segunda, consiste en tomar datos para hacer un análisis y detectar restricciones en el diseño para posteriormente hacer los cambios adecuados.

Finalmente, considera establecer procesos de colaboración seguras, tanto con el personal interno de la compañía como con los proveedores y clientes.

Como se puede observar, la preocupación de los que se dedican a este negocio ya no está solamente en la herramienta per se, sino en el entorno social de trabajo relacionado con el software.

De ahí que algunos llamen disruptivo a este proceso de cambio. Las herramientas digitales son capaces de almacenar tanta información, que resulta imposible no pensar ahora en tener un buen control de la misma.

Los representantes de la firma Solidworks, por ejemplo, consideran que uno de los mayores valores aportados por las herramientas de software es la incorporación de galerías de piezas y componentes, elementos clave del reciclaje de diseño.

Por ejemplo, si un fabricante de bicicletas hace una propuesta de nuevos modelos, pero que básicamente se centran en el cuadro y sin afectar otros componentes como los frenos o los sistemas de tracción, entonces ¿por qué pensar en redibujarlos?, si ya están ahí, en algún lugar de una servidor. Solo se requerirá tomarlos y agregarlos al nuevo cuadro.

Cuando el conocimiento está ahí, el traba-jo previo se aprovecha y se fomenta el trabajo en grupo, los tiempos de desarrollo del diseño se reducen dramáticamente y se generan procesos inteligentes de ingeniería. “Las herramientas de software son más que diseño, son un conductor de conocimiento para las empresas” sentenció Troy Vanderhoof, director Estrategia de Negocio para América de la empresa Siemens PLM Software,.

TO PLM OR NOT TO PLM

Siemens viene con todo en la industria del diseño después de haber adquirido a la empresa UGS, entonces dueña de productos como Unigraphics y NX5. Sin embargo, su bandera de guerra está en toda la gestión del ciclo de vida del producto.

Para Vanderhoof, el factor a cuidar será toda la gestión de los procesos de ingeniería y diseño, visto con herramientas netamente administrativas incorporadas en el software de diseño. Esto se aleja cada vez más del plano en papel albanene hecho con tinta china en un restirador, escuadras y regla T.

El directivo de Siemens considera que los sistemas como NX5 deben ser vistos más como un ERP que como un CAD e importa otro término de la jerga administrativa: Productividad.  Él ve las mejoras de sus productos en función de la productividad que agregan a sus usuarios.

Por ejemplo, los nuevos menús y capacidades de manipulación de sólidos y de despliegues gráficos en 3D incorporados en NX5 prometen a sus clientes una mejora de 20% en productividad y 50% en tiempos de entrenamiento. Al parecer, la arena de competencia para el diseño es ahora lo amigable, lo informativo y lo fácil de entender; lo robusto se deberá dar por hecho.

Esto bien parece ser parte de un cambio crucial en la industria, que consiste en nuevas formas de enfrentar y manejar el proceso de creación y con la manera de aplicar dicho proceso a la retroalimentación con el cliente.

Como se mencionó antes, cuando se hacían modificaciones a un componente de un producto, lo común era pensar en comenzar de cero con cada línea de cada pequeña pieza, aunque algunas de estas piezas no estuvieran contempladas en las actualizaciones del diseño, lo que implicaba horas de trabajo adicionales.

Sin embargo, si se considera que la oferta de los proveedores es tener toda la información almacenada en librerías y catálogos, entonces los dibujantes de hoy actúan como si estuvieran en un almacén real y toman todas aquellas piezas que necesitan en el ensamble del nuevo componente y las incorporan. Si es necesario trabajar con ellas por cuestión de ingeniería (obstrucciones entre mecanismos debido a problemas dimensionales o cambio de materiales debido a que así lo sugiera un análisis virtual de estrés) se puede hacer sobre esas mismas piezas.

Obviamente, los cambios se registran automáticamente en el sistema y las piezas modificadas pueden ser reutilizadas por otro diseñador en algún otro momento. Esto cambia drásticamente los tiempos de diseño, y sobre todo, la percepción  y el seguimiento del ciclo de vida del producto.

Tanto Siemens, como Dassault y PTC tienen esquemas de mercado centrados en el concepto PLM (Product LifeCycle Management) pensados para cubrir todo el proceso de producción y administración de un producto y cada uno de sus componentes. Esto es, desde el bocetaje, hasta la manufactura, basados en los esquemas de administración BOM (Bill of materials).

Autodesk aquí se desmarca, y niega categóricamente el término PLM, argumentando que no se ha transformado más que en una etiqueta, en una estrategia de mercado, pero muchas veces vacía. Robert Cross asegura que lo que se hace en realidad es una especie de prototipos rápidos, capaces de dar a los ingenieros la información necesaria para modificar sus diseños. Obviamente, esto considera toda la comunicación  entre las áreas de trabajo, tal como se ha mencionado anteriormente.

Si bien con el término PLM podrían no estar de acuerdo, en lo que todos coinciden es en que la manera de diseñar y de llevar a cabo el desarrollo de nuevos productos y componentes será muy diferente, pues la creación de modelos en 3D y su incorporación a sistemas de prueba, análisis y, en algunos casos, producción virtuales, ofrecerá a las áreas de ingeniería más opciones y menos riesgo.

CONOCIMIENTO Y VELOCIDAD PARA EL CLIENTE

Con las herramientas del PLM incorporados a los sistemas de diseño asistido por computadora y de administración del diseño del producto, el nivel de conocimiento del cliente y de lo que éste busca, es mayor.

Son las nuevas reglas del mercado. Tal vez uno de los ejemplos más evidentes es el iPod, de la firma Apple. Al poco tiempo de haber salido al mercado, el reproductor multimedia comenzó a ser copiado por múltiples competidores. Apple es en sí misma una empresa caracterizada por la innovación, y esto les ha permitido renovar sus diseños vertiginosamente. Apenas los usuarios más agresivos (early adopters) están empezando a adaptarse cuando ya se lanzan nuevos modelos, sea con mayor capacidad de almacenamiento o nuevos modelos para públicos segmentados.

Apple es veloz, y esto le permite seguir un paso adelante de sus competidores. Uno de sus proveedores es precisamente Siemens cuya solución integral de información les permite ligar en ciclos cortos sus diseños con las cambiantes preferencias de sus clientes. Sin duda, para las empresas manufactureras la innovación es una de las claves para competir en economías abiertas. La producción en masa está dejando su paso a la personalización masiva, a la manufactura de lotes pequeños y a la permanencia de los cambios en los diseños. Sin sistemas de información adecuados no es posible hacerlo a la velocidad que el mercado exige.

El paradigma cambia claramente. Cuando se piensa en diseño, definitivamente no se piensa en grupos de dibujantes con planos ni con programas en tres dimensiones. Cuando se piensa en diseño se piensa en información, datos que se convierten en conocimiento y conocimiento que se transforma en mercancías. Cuando se piensa en diseño se piensa en ingeniería concurrente, en actividades compartidas entre empresas de todos tamaños y entre áreas organizacionales por demás heterogéneas. La ingeniería y desarrollo de productos es sinónimo de integración. Es espíritu de equipo. Es vida efímera en el mercado. Es renovación permanente. Es la realidad acorazada de modelos virtuales.

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