Cómo las soluciones basadas en IA están transformando las unidades de control electrónico de los vehículos y la inspección de la calidad de las piezas interiores

Introducción: El análisis de 17 plantas mundiales de OEM revela que los componentes exteriores e interiores generan el 50% de los costes de contención de la calidad

Los lanzamientos de vehículos representan una fase crítica del proyecto en la que la gestión de la calidad operativa se enfrenta a sus mayores retos. El análisis de los datos de calidad de los proveedores revela un patrón persistente: los componentes interiores y exteriores de los vehículos fabricados por los proveedores desde hace mucho tiempo siguen dominando las acciones de contención en las plantas de montaje de los OEM, a pesar de los avances en las tecnologías de fabricación.

A partir de la base de datos global de gestión de la calidad de TRIGO, que realiza un seguimiento en tiempo real de los servicios de contención, este análisis se centró en los datos del segundo trimestre de 2024, procedentes de 17 plantas de montaje de OEM en 7 países, abarcando acciones de contención de la calidad a través de 229 proveedores únicos y 57 categorías de componentes diferentes. Los resultados demuestran que los componentes más sujetos a problemas de calidad son los componentes exteriores (27,2%), seguidos de las piezas interiores (23,0%) y las piezas genéricas de unión (13,6%).

Desglose de los problemas de calidad por sistema del vehículo

Desglose de los problemas de calidad por sistema del vehículo

El análisis de los datos de calidad revela tres niveles distintos de problemas del sistema del vehículo:

Grupo de mayor incidencia (>17%): Encabezado por los componentes exteriores, los ensamblajes interiores y los componentes de unión genéricos, representa la mayor frecuencia de problemas de calidad.

Grupo de frecuencia moderada (9-12%): Contiene sistemas eléctricos y electrónicos, componentes del tren de potencia y estructuras de la carrocería, mostrando una frecuencia intermedia de problemas de calidad.

Grupo de incidencia menor (<6%): Comprende los sistemas de suspensión y dirección, los componentes del tren motriz, las unidades de control de climatización y los sistemas de frenado, que muestran incidentes de calidad menores pero notables.

Basándose en este estudio, este libro blanco explora tres aspectos críticos de la gestión moderna de la calidad en automoción:

En primer lugar, examinamos los crecientes retos que plantean los sistemas electrónicos y eléctricos en términos de gestión de la calidad, con especial atención a las actualizaciones del software de las unidades de control electrónico y su impacto en los costes de gestión de la calidad.

A continuación, analizamos los persistentes retos de calidad en los componentes interiores, que a pesar de décadas de experiencia en fabricación, siguen siendo una fuente importante de problemas de calidad.

Por último, demostramos cómo las soluciones de inspección basadas en IA están revolucionando los procesos de control de calidad, en particular para los componentes interiores, ofreciendo nuevas posibilidades para mejorar la detección de defectos y la garantía de calidad.

Este análisis no sólo pone de relieve los retos actuales, sino que también ofrece una visión de cómo las tecnologías y metodologías emergentes están remodelando la gestión de la calidad en la industria del automóvil.

1. El creciente reto de los sistemas electrónicos y eléctricos en la calidad

A. Estado actual de los sistemas electrónicos y eléctricos (E&E)

Un análisis más detallado de los datos revela un dato importante en relación con los sistemas eléctricos y electrónicos (E&E): mientras que representan el 11,2% de los costes totales de contención, suponen el 8,2% del número total de incidentes. Esta mayor proporción de costes de contención por incidente puede atribuirse a la complejidad de resolver los problemas electrónicos, en particular la frecuente necesidad de operaciones de reflashing. A diferencia de los componentes mecánicos, que pueden requerir una simple clasificación o reprocesamiento, los sistemas electrónicos suelen exigir equipos especializados, personal más formado y actualizaciones de software que requieren mucho tiempo para resolver los problemas de calidad.

A medida que los vehículos sigan incorporando sistemas electrónicos más complejos, se espera que esta tendencia al aumento de las acciones de contención relacionadas con los sistemas eléctricos y electrónicos y sus costes asociados se acentúe aún más.

Sistemas eléctricos y electrónicos frente a otros sistemas: Análisis de contención

B. Unidades de control electrónico (ECU): Aumento de la demanda durante el lanzamiento de nuevos vehículos de las actualizaciones de software de la ECU

a) Visión general de las ECU de los vehículos modernos

Dados los desafíos únicos que plantean los sistemas E&E, en particular en términos de equipos especializados y requisitos de experiencia, comprender la arquitectura general de E&E y las Unidades de Control Electrónico (ECU) para optimizar las acciones de contención es esencial para reducir los costes generales de gestión de la calidad, ya que estos componentes se están convirtiendo en la columna vertebral de la electrónica de los vehículos modernos y presentan desafíos de calidad distintivos.

Los vehículos actuales pueden contener alrededor de 50 ECU, que controlan funciones esenciales como el motor y la dirección asistida, funciones de confort como elevalunas eléctricos, asientos y HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado), así como sistemas de seguridad como el cierre de puertas y la entrada sin llave. Además, las ECU gestionan elementos de seguridad pasiva, como los airbags, y elementos básicos de seguridad activa, como el frenado automático de emergencia. Con la creciente sofisticación de los vehículos modernos, la calidad de las ECU influye significativamente en la seguridad, el rendimiento y la satisfacción del cliente.

Las modernas unidades de control electrónico integran avanzados algoritmos de software con complejas plataformas de hardware. Garantizar la integración de hardware y software plantea importantes retos, principalmente debido a la diversidad del ecosistema de proveedores de componentes, las múltiples versiones de software y las distintas configuraciones del sistema. Esta complejidad ha llevado a los fabricantes de automóviles a seguir una estrategia de consolidación de ECU, con el objetivo de simplificar el desarrollo de vehículos reduciendo el número total de unidades de control por vehículo.

Prueba de la batería

b) Las 4 Unidades de Control Electónico críticas que requieren reflasheo

En TRIGO, hemos identificado las cuatro principales unidades de control del automóvil que con frecuencia requieren reflasheo en la planta de producción de los OEM:

Unidad de control del motor: Esta unidad funciona como el cerebro del motor, analizando continuamente los datos de múltiples sensores para optimizar el rendimiento del motor, la eficiencia del combustible y el control de emisiones. Gestiona parámetros críticos como la sincronización de la inyección de combustible, la mezcla aire-combustible, la sincronización del encendido y la sincronización variable de las válvulas, adaptándolos en tiempo real a las distintas condiciones de conducción.

Unidad de control de la transmisión: Esta unidad supervisa la transmisión del vehículo, garantizando que los cambios de marcha se produzcan en los momentos adecuados para un rendimiento y una eficiencia óptimos. Utiliza algoritmos para determinar los puntos óptimos de cambio en función de factores como la velocidad del vehículo, la carga del motor, la posición del acelerador y el modo de conducción. Las TCU modernas también integran funciones de aprendizaje adaptativo para ajustar los patrones de cambio en función del estilo y las condiciones de conducción.

Módulo de control de la carrocería: Este módulo gestiona varias funciones de confort y comodidad del vehículo, como la iluminación interior y exterior, los elevalunas eléctricos, el cierre centralizado, el climatizador y los limpiaparabrisas. A medida que los vehículos se vuelven más sofisticados, los BCM gestionan cada vez más funciones complejas como los sistemas de entrada sin llave y el control automático de las zonas climáticas.

Unidad de infoentretenimiento: Esta unidad controla los sistemas de entretenimiento e información del vehículo y gestiona funciones como los sistemas de audio, la navegación, la conectividad Bluetooth, la integración de smartphones y diversas funciones multimedia. Con la creciente importancia de las funciones de los coches conectados, estas unidades requieren con frecuencia actualizaciones para mantener la compatibilidad con nuevos dispositivos y servicios, así como para implementar parches de seguridad y mejoras en las funciones.

Botón de arranque del motor

C. La evolución de la complejidad de la ECU intensifica las operaciones de reflashing, lo que tiene importantes implicaciones en términos de costes

a) Repercusiones en los costes y principales retos operativos

Una acción habitual tras un incidente de calidad que afecte a las ECU es el reflasheo tanto de las existencias en el OEM como de los componentes en tránsito. Este proceso es complejo por varias razones:

Proceso largo: La actualización de un componente puede llevar varios minutos, lo que prolonga el tiempo total del proceso.

Escasez de equipos: A menudo no hay equipos suficientes para cumplir los plazos de entrega de la línea de montaje.

Equipos inadecuados para un uso continuo: Los equipos de reflashado utilizados suelen estar diseñados para pruebas de laboratorio y validación, no para un uso continuo 24 horas al día, 7 días a la semana, en un entorno de fabricación.

Desgaste de consumibles: Los cables y conectores deben sustituirse con frecuencia tras un determinado número de ciclos para evitar roturas.

Flujo de materiales y trabajo operativo estándar (SOW) a prueba de errores humanos: Los operarios tienen que gestionar varias estaciones de reflash simultáneamente, incluidas las piezas con reflash incompleto.

Protección ESD: Garantizar una zona protegida contra descargas electrostáticas (ESD) adecuada es esencial para evitar dañar las piezas.

Reflash

b) Protocolos de actualización

Además, la implementación del proceso de reflash puede variar significativamente en función de los protocolos de comunicación que deban implementarse:

Los protocolos abiertos se utilizan predominantemente para componentes no críticos, permitiendo actualizaciones de software sencillas con herramientas de diagnóstico estándar. Estos protocolos suelen funcionar en redes estándar de automoción, como CAN bus o Ethernet, y siguen especificaciones de diagnóstico normalizadas (ISO 14229/15765).

Los protocolos protegidos que requieren la autenticación del fabricante representan un enfoque intermedio. Estos sistemas aplican mecanismos de seguridad implementados por los OEM empleando algoritmos de acceso a la seguridad y claves de sesión propias para impedir modificaciones no autorizadas.

Los protocolos propiedad del proveedor representan la categoría más restringida, en la que las actualizaciones de software sólo pueden ser ejecutadas por el proveedor original del componente. Estos protocolos suelen incorporar funciones de seguridad avanzadas. Aunque este enfoque proporciona el máximo control sobre las modificaciones críticas del sistema y la protección de la propiedad intelectual, puede afectar significativamente a los flujos de trabajo de reflash y aumentar los costes de reflash. Los proveedores emplean estos protocolos patentados para implementar el acceso escalonado a las funciones, lo que les permite desactivar o activar funcionalidades específicas en función de los modelos de precios.

Las actualizaciones OTA (Over-The-Air) representan una solución emergente para hacer frente a los retos que plantea el reseteo de la ECU en los vehículos modernos. A diferencia de los métodos tradicionales que requieren un acceso directo al vehículo, la tecnología OTA permite a los fabricantes instalar a distancia actualizaciones de software en las ECU de los vehículos a través de una conexión inalámbrica. Esta capacidad reduce significativamente los costes operativos y la complejidad logística asociada a los procedimientos tradicionales de reprogramación en concesionarios o fábricas. Los sistemas OTA deben diseñarse con mecanismos a prueba de fallos para evitar actualizaciones incompletas o dañadas que puedan comprometer la funcionalidad del vehículo. A pesar de estos retos, la industria del automóvil está adoptando cada vez más las capacidades OTA como solución estratégica para agilizar la gestión del software de la ECU y mejorar la mantenibilidad del vehículo a lo largo de su ciclo de vida.

En TRIGO, hemos desarrollado soluciones de servicio específicas para optimizar el coste de las operaciones tradicionales de reflashing, que pueden ascender fácilmente a decenas de miles de dólares cuando se realizan en el OEM. Al abordar los retos mencionados, pretendemos mejorar la eficiencia y fiabilidad de los procesos de reflashing de ECU, garantizando un mejor control de calidad y gestión de costes tanto para los fabricantes de automóviles como para los proveedores de componentes.

Dos tipos trabajando en un motor

2. Retos de calidad persistentes en los componentes interiores

A. Análisis del estado actual

Los componentes de interior de los proveedores desempeñan un papel vital en la forma en que los conductores y pasajeros experimentan un vehículo, desde la calidad percibida hasta la seguridad y la funcionalidad práctica. La investigación de TRIGO muestra que estos componentes de proveedores provocan sistemáticamente más acciones de contención en los OEM que cualquier otra pieza del vehículo a lo largo del ciclo de vida de producción.

Profundizando en los datos, las piezas de acabado interior emergen como la categoría más problemática, responsable del 17,5% de los problemas de calidad a nivel mundial y del 52,5% de los problemas de calidad interior que requieren acciones de contención. Esta categoría engloba componentes de techos, paneles y materiales para suelos. Esta tasa de incidentes refleja la creciente complejidad del diseño y la tecnología del automóvil, lo que pone de relieve la necesidad de que los proveedores desarrollen procesos de control de calidad más sofisticados específicamente para estos elementos interiores.

Los 3 principales subsistemas que generan acciones de contención

Los 3 principales subsistemas que generan acciones de contención

Incidentes de calidad desglosados por tipo de componente interior

Desglose de incidentes de calidad por tipo de componente interior

B. Clasificación de defectos

Aunque los fabricantes de automóviles realizan controles de calidad exhaustivos durante el lanzamiento de los nuevos modelos, antes de que los vehículos lleguen a los clientes, algunos problemas pueden pasar desapercibidos. Esto es especialmente cierto en el caso de los defectos estéticos: aunque no comprometan el funcionamiento del vehículo, pueden afectar significativamente a la satisfacción del cliente y a su percepción de la calidad general del vehículo.

Los defectos que TRIGO controla en las piezas interiores pueden desglosarse en estos tipos:

tipos de defectos

3. El futuro de la inspección de calidad: la necesaria inspección impulsada por IA para elevar los estándares de calidad del interior del automóvil

A. Limitaciones y necesidades actuales

El sector de los componentes interiores de automóviles sigue teniendo dificultades para mantener un control de calidad coherente en entornos de producción de gran volumen. Los métodos tradicionales de inspección óptica automatizada suelen tener dificultades con las geometrías complejas, los defectos sutiles y la necesidad de un análisis multiángulo exhaustivo. Esto ha creado una necesidad acuciante de soluciones de inspección más sofisticadas que puedan ofrecer tanto precisión como escalabilidad.

Los sistemas de inspección visual basados en IA han surgido como una solución transformadora que ofrece varias ventajas clave sobre los métodos convencionales:

Capacidades avanzadas de reconocimiento de patrones que pueden adaptarse a diversos tipos de componentes

Procesamiento en tiempo real de características superficiales complejas

Rendimiento constante en grandes volúmenes de producción

Menor dependencia de la variabilidad del operario humano

Capacidad para detectar defectos sutiles que podrían escapar a los métodos de inspección tradicionales

B. Soluciones basadas en IA

TRIGO, a través de su filial Scortex, ha desarrollado una solución de inspección de vanguardia basada en IA diseñada específicamente para estos desafíos. El sistema demuestra la aplicación práctica de algoritmos refinados de aprendizaje profundo en dos áreas clave:

Detección de defectos superficiales complejos:

– Identificación automática de irregularidades superficiales mediante imágenes de alta resolución

– Visualización de mapas de calor de las anomalías detectadas, lo que permite una localización precisa de los defectos

– Análisis en tiempo real de áreas críticas, como se muestra en la inspección de componentes metálicos donde se captan variaciones superficiales sutiles

Inspección multipunto:

– Evaluación simultánea de múltiples zonas críticas

– Reconocimiento avanzado de patrones para geometrías complejas

– Análisis exhaustivo de componentes desde múltiples ángulos de visión (hasta 4 perspectivas)

Esta integración de tecnología avanzada de inspección visual representa el compromiso de TRIGO con el desarrollo de soluciones innovadoras de control de calidad que aborden los retos cambiantes de la fabricación de componentes de automoción, manteniendo al mismo tiempo altas tasas de producción y estándares de calidad consistentes.

Soluciones basadas en IA

CONCLUSIÓN: Nuestros consejos prácticos para mejorar la eficiencia y la calidad de su cadena de suministro

Dar prioridad a la supervisión de los proveedores de componentes interiores y exteriores:

– Estos componentes representan colectivamente el 40,1% de los costes de contención.

– Para mitigar los problemas recurrentes en estas categorías, es esencial centrarse en el compromiso de los proveedores y mejorar la gestión de la calidad.

Adoptar soluciones de inspección basadas en IA para el control de calidad de las piezas interiores:

– Implemente la inspección visual impulsada por IA, como la solución Spark de TRIGO diseñada por Scortex, para mejorar la precisión de la inspección, reducir la dependencia humana y escalar la gestión de calidad para geometrías complejas y defectos sutiles.

– Crear bucles de retroalimentación basados en datos para mejorar continuamente la precisión de la detección

Planifique acciones de contención de sistemas electrónicos y eléctricos:

– Los sistemas E&E muestran un impacto desigual y creciente en los costes debido a resoluciones más complejas.

– Aborde el creciente coste de la contención de los sistemas E&E invirtiendo en herramientas de diagnóstico especializadas y formación para agilizar las operaciones de reflashing.

– Asociarse con proveedores de servicios externos para realizar operaciones de contención escalables que reduzcan los costes a largo plazo.

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