Como as soluções baseadas em IA estão a transformar as unidades de controlo eletrónico dos veículos e a inspeção da qualidade das peças interiores

Introdução: A análise de 17 fábricas OEM globais revelou que os componentes exteriores e interiores geram 50% dos custos de contenção da qualidade

O lançamento de veículos representa uma fase crítica do projeto em que a gestão da qualidade operacional enfrenta os seus maiores desafios. A análise dos dados de qualidade dos fornecedores revela um padrão persistente: os componentes interiores e exteriores dos veículos fabricados pelos fornecedores continuam a dominar as acções de contenção nas fábricas de montagem dos OEM, apesar do avanço das tecnologias de fabrico.

Com base no banco de dados de gerenciamento de qualidade global da TRIGO, que rastreia serviços de contenção em tempo real, esta análise se concentrou nos dados do segundo trimestre de 2024, provenientes de 17 fábricas de montagem OEM em 7 países, abrangendo ações de contenção de qualidade em 229 fornecedores exclusivos e 57 categorias de componentes diferentes. Os resultados demonstram que os componentes mais sujeitos a problemas de qualidade são os componentes exteriores (27,2%), seguidos das peças interiores (23,0%) e das peças genéricas de componentes de união (13,6%).

Repartição dos problemas de qualidade por sistema do veículo

Repartição dos problemas de qualidade por sistema do veículo

A análise dos dados de qualidade revela três níveis distintos de desafios do sistema do veículo:

Grupo de Ocorrências Principais (>17%): Liderado por componentes exteriores, conjuntos interiores e componentes genéricos de união, representando a maior frequência de problemas de qualidade.

Grupo de Ocorrência Moderada (9-12%): Contém sistemas eléctricos e electrónicos, componentes do grupo motopropulsor e estruturas da carroçaria em branco, apresentando uma frequência intermédia de problemas de qualidade.

Grupo de Ocorrência Menor (<6%): Inclui sistemas de suspensão e direção, componentes do sistema de tração, unidades de controlo da climatização e sistemas de travagem, apresentando incidentes de qualidade menores mas notáveis.

Com base neste estudo, este livro branco explora três aspectos críticos da moderna gestão da qualidade automóvel:

Em primeiro lugar, examinamos os desafios crescentes colocados pelos sistemas electrónicos e eléctricos em termos de gestão da qualidade, com especial destaque para as actualizações de software das unidades de controlo eletrónico e o seu impacto nos custos de gestão da qualidade.

Em seguida, analisamos os desafios de qualidade persistentes nos componentes interiores, que, apesar de décadas de experiência de fabrico, continuam a ser uma fonte significativa de problemas de qualidade.

Por fim, demonstramos como as soluções de inspeção baseadas em IA estão a revolucionar os processos de controlo de qualidade, em particular para os componentes interiores, oferecendo novas possibilidades para uma melhor deteção de defeitos e garantia de qualidade.

Esta análise não só destaca os desafios actuais, como também fornece informações sobre a forma como as tecnologias e metodologias emergentes estão a remodelar a gestão da qualidade na indústria automóvel.

1. O desafio crescente dos sistemas electrónicos e eléctricos na qualidade

A. Estado atual dos sistemas electrónicos e eléctricos (E&E)

Uma análise mais aprofundada dos dados revela uma perspetiva importante relativamente aos sistemas eléctricos e electrónicos (E&E): embora representem 11,2% dos custos totais de contenção, são responsáveis por 8,2% do número total de incidentes. Este rácio mais elevado de custos de confinamento por incidente pode ser atribuído à complexidade da resolução de problemas electrónicos, em especial à necessidade frequente de operações de “re-flashing”. Ao contrário dos componentes mecânicos, que podem exigir uma simples triagem ou retrabalho, os sistemas electrónicos exigem frequentemente equipamento especializado, pessoal com mais formação e actualizações de software demoradas para resolver problemas de qualidade.

À medida que os veículos continuam a incorporar sistemas electrónicos mais complexos, espera-se que esta tendência de aumento das acções de contenção relacionadas com a Eletrónica e a Eletrónica e os custos associados se torne ainda mais pronunciada.

Eletrónica e Eléctrica vs. Outros Sistemas: Análise do confinamento

B. Unidades de controlo eletrónico (ECU): Aumento da procura durante o lançamento de novos veículos de actualizações do software das ECU

a) Panorâmica das UEC dos veículos modernos

Dados os desafios únicos colocados pelos sistemas de E&E, particularmente em termos de equipamento especializado e requisitos de especialização, compreender a arquitetura global de E&E e as Unidades de Controlo Eletrónico (UCE) para otimizar as acções de confinamento é essencial para reduzir os custos globais de gestão da qualidade, uma vez que estes componentes estão a tornar-se a espinha dorsal da eletrónica dos veículos modernos e apresentam desafios de qualidade distintos.

Os veículos actuais podem conter cerca de 50 ECUs, que controlam funções essenciais como o motor e a direção assistida, caraterísticas de conforto como vidros eléctricos, bancos e HVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado), bem como sistemas de segurança como fechaduras de portas e entrada sem chave. Além disso, as UEC gerem as caraterísticas de segurança passiva, como os airbags, e as caraterísticas básicas de segurança ativa, como a travagem automática de emergência. Com a crescente sofisticação dos veículos modernos, a qualidade das UEC influencia significativamente a segurança, o desempenho e a satisfação do cliente.

As modernas unidades de controlo eletrónico integram algoritmos de software avançados com plataformas de hardware complexas. Garantir a integração hardware-software apresenta desafios significativos, principalmente devido ao ecossistema diversificado de fornecedores de componentes, às múltiplas versões de software e às diferentes configurações do sistema. Esta complexidade levou os fabricantes de automóveis a seguir uma estratégia de consolidação das ECU, com o objetivo de simplificar o desenvolvimento de veículos, reduzindo o número total de unidades de controlo por veículo.

Ensaio da bateria

b) As 4 Unidades de Controlo Eletrónico críticas que necessitam de re-flashing

Na TRIGO, identificámos as quatro principais unidades de controlo dos automóveis que necessitam frequentemente de um novo flash na fábrica de produção dos OEM:

Unidade de controlo do motor: Esta unidade funciona como o cérebro do motor, analisando continuamente os dados de vários sensores para otimizar o desempenho do motor, a eficiência do combustível e o controlo das emissões. Gere parâmetros críticos, incluindo a regulação da injeção de combustível, a mistura ar-combustível, a regulação da ignição e a regulação variável das válvulas, adaptando-os em tempo real às várias condições de condução.

Unidade de Controlo da Transmissão: Esta unidade supervisiona a transmissão do veículo, assegurando que as mudanças de velocidade ocorrem nos momentos adequados para um desempenho e eficiência óptimos. Utiliza algoritmos para determinar os pontos de mudança ideais com base em factores como a velocidade do veículo, a carga do motor, a posição do acelerador e o modo de condução. As TCUs modernas também integram capacidades de aprendizagem adaptativa para ajustar os padrões de mudança de acordo com o estilo e as condições de condução.

Módulo de Controlo da Carroçaria: Este módulo gere várias funções de conforto e conveniência do veículo, incluindo a iluminação interior e exterior, os vidros eléctricos, o fecho centralizado, o controlo da climatização e os limpa para-brisas. À medida que os veículos se tornam mais sofisticados, os BCMs gerem cada vez mais funcionalidades complexas, como os sistemas de entrada sem chave e o controlo automático das zonas climáticas.

Unidade de Infotainment: Esta unidade controla os sistemas de entretenimento e informação do veículo, gerindo funções como sistemas de áudio, navegação, conetividade Bluetooth, integração de smartphones e várias funcionalidades multimédia. Com a crescente importância das funcionalidades dos automóveis conectados, estas unidades necessitam frequentemente de actualizações para manter a compatibilidade com novos dispositivos e serviços, bem como para implementar correcções de segurança e melhorias nas funcionalidades.

Botão de arranque do motor

C. A complexidade crescente das UEC intensifica as operações de reflashing com implicações significativas em termos de custos

a) Implicações em termos de custos e principais desafios operacionais

Uma ação comum na sequência de um incidente de qualidade que envolva as UEC consiste em proceder a uma nova atualização tanto das existências no OEM como dos componentes em trânsito. Este processo é complexo por várias razões:

Tempos de processamento longos: O re-flashing de um componente pode demorar vários minutos, aumentando o tempo total do processo.

Escassez de equipamento: Muitas vezes, o equipamento é insuficiente para cumprir o takt time necessário para a linha de montagem.

Equipamento inadequado para utilização contínua: O equipamento de rebarbação utilizado é normalmente concebido para testes e validação em laboratório, não para utilização contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana, num ambiente de fabrico.

Desgaste de consumíveis: Os cabos e conectores precisam de ser substituídos frequentemente após um determinado número de ciclos para evitar quebras.

Fluxo de material à prova de erros humanos e trabalho operacional padrão (SOW): Os operadores têm de gerir várias estações de reflash em simultâneo, incluindo peças com reflash incompleto.

Proteção ESD: É essencial assegurar uma área de proteção contra descargas electrostáticas (ESD) adequada para evitar danificar as peças.

Reflash

b) Protocolos de atualização

Além disso, a implementação do processo de reflash pode variar significativamente, dependendo dos protocolos de comunicação que precisam de ser implementados:

Os protocolos abertos são predominantemente utilizados para componentes não críticos, permitindo actualizações de software simples com ferramentas de diagnóstico padrão. Estes protocolos funcionam normalmente em redes automóveis normais, como o bus CAN ou Ethernet, e seguem especificações de diagnóstico normalizadas (ISO 14229/15765).

Os protocolos protegidos que requerem autenticação OEM representam uma abordagem intermédia. Estes sistemas implementam mecanismos de segurança que são implementados pelos OEM através da utilização de algoritmos de acesso de segurança proprietários e chaves de sessão para evitar modificações não autorizadas.

Os protocolos proprietários do fornecedor representam a categoria mais restrita, em que as actualizações de software só podem ser executadas pelo fornecedor do componente original. Estes protocolos incorporam frequentemente caraterísticas de segurança avançadas. Embora esta abordagem proporcione o máximo controlo sobre as modificações críticas do sistema e a proteção da propriedade intelectual, pode ter um impacto significativo nos fluxos de trabalho de re-flashing e aumentar os custos de re-flashing. Os fornecedores utilizam estes protocolos proprietários para implementar um acesso escalonado às funcionalidades, permitindo-lhes desativar ou ativar funcionalidades específicas com base em modelos de preços.

As actualizações Over-The-Air (OTA) representam uma solução emergente para resolver os desafios de re-flashing da ECU nos veículos modernos. Ao contrário dos métodos tradicionais de re-flashing que requerem acesso direto ao veículo, a tecnologia OTA permite que os fabricantes implementem remotamente actualizações de software nas ECUs dos veículos através de conetividade sem fios. Esta capacidade reduz significativamente os custos operacionais e a complexidade logística associada aos procedimentos tradicionais de re-flashing nos concessionários ou nos locais de fabrico. Os sistemas OTA devem ser concebidos com mecanismos à prova de falhas para evitar actualizações incompletas ou corrompidas que possam comprometer a funcionalidade do veículo. Apesar destes desafios, a indústria automóvel está a adotar cada vez mais as capacidades OTA como uma solução estratégica para simplificar a gestão do software ECU e melhorar a manutenção do veículo ao longo do seu ciclo de vida.

Na TRIGO, desenvolvemos soluções de serviço específicas para otimizar o custo das operações tradicionais de re-flashing, que podem facilmente ascender a dezenas de milhares de dólares quando realizadas no OEM. Ao abordar os desafios acima mencionados, pretendemos melhorar a eficiência e a fiabilidade dos processos de re-flashing da ECU, assegurando um melhor controlo da qualidade e uma melhor gestão dos custos, tanto para os fabricantes de automóveis como para os fornecedores de componentes.

Dois indivíduos a trabalhar num motor

2. Desafios de qualidade persistentes nos componentes interiores

A. Análise do estado atual

Os componentes interiores dos fornecedores desempenham um papel vital na forma como os condutores e passageiros experienciam um veículo – desde a qualidade percepcionada à segurança e funcionalidade prática. A investigação da TRIGO mostra que estes componentes dos fornecedores conduzem consistentemente a mais acções de contenção nos OEMS do que quaisquer outras peças do veículo ao longo do ciclo de vida da produção.

Analisando mais profundamente os dados, as peças de acabamento interior surgem como a categoria mais problemática, responsável por 17,5% dos problemas de qualidade a nível global e 52,5% dos problemas de qualidade interior que exigem acções de contenção. Esta categoria engloba componentes de teto, painéis e materiais de pavimento. Esta taxa de incidentes reflecte a crescente complexidade do design e da tecnologia automóvel, realçando a necessidade de os fornecedores desenvolverem processos de controlo de qualidade mais sofisticados especificamente para estes elementos interiores.

Os 3 principais subsistemas que geram acções de contenção

Os 3 principais subsistemas que geram acções de contenção

Incidentes de qualidade discriminados por tipo de componente interior

Repartição dos incidentes de qualidade por tipo de componente interior

B. Classificação dos defeitos

Embora os fabricantes de automóveis implementem controlos de qualidade abrangentes durante o lançamento de novos modelos, antes de os veículos chegarem aos clientes, alguns problemas podem ainda passar despercebidos. Isto é particularmente verdade para os defeitos estéticos – embora possam não comprometer o funcionamento do veículo, podem afetar significativamente a satisfação do cliente e a sua perceção da qualidade geral do veículo.

Os defeitos que a TRIGO controla para as peças interiores podem ser divididos nestes tipos:

tipos de defeitos

3. O futuro da inspeção da qualidade: a necessária inspeção com recurso a IA para elevar os padrões de qualidade dos interiores dos automóveis

A. Limitações e necessidades actuais

A indústria de componentes para interiores de automóveis continua a enfrentar desafios na manutenção de um controlo de qualidade consistente em ambientes de produção de grandes volumes. Os métodos tradicionais de inspeção ótica automatizada debatem-se frequentemente com geometrias complexas, defeitos subtis e a necessidade de uma análise multi-ângulo abrangente. Isso criou uma necessidade premente de soluções de inspeção mais sofisticadas que possam fornecer precisão e escalabilidade.

Os sistemas de inspeção visual alimentados por IA surgiram como uma solução transformadora, oferecendo várias vantagens importantes em relação aos métodos convencionais:

Capacidades avançadas de reconhecimento de padrões que se podem adaptar a vários tipos de componentes

Processamento em tempo real de caraterísticas de superfície complexas

Desempenho consistente em grandes volumes de produção

Redução da dependência da variabilidade do operador humano

Capacidade de detetar defeitos subtis que podem escapar aos métodos de inspeção tradicionais

B. Soluções baseadas em IA

A TRIGO, através da sua subsidiária Scortex, desenvolveu uma solução de inspeção de ponta baseada em IA, especificamente concebida para estes desafios. O sistema demonstra a aplicação prática de algoritmos refinados de aprendizagem profunda em duas áreas-chave:

Deteção de defeitos de superfície complexos:

– Identificação automática de irregularidades na superfície através de imagens de alta resolução

– Visualização de mapas de calor das anomalias detectadas, permitindo uma localização precisa dos defeitos

– Análise em tempo real de áreas críticas, como demonstrado na inspeção de componentes metálicos onde são detectadas variações subtis da superfície

Inspeção Multiponto:

– Avaliação simultânea de várias zonas críticas

– Reconhecimento avançado de padrões para geometrias complexas

– Análise abrangente de componentes a partir de vários ângulos de visão (até 4 perspectivas)

Esta integração de tecnologia de inspeção visual avançada representa o compromisso da TRIGO em desenvolver soluções inovadoras de controlo de qualidade que abordam os desafios em evolução no fabrico de componentes automóveis, mantendo simultaneamente taxas de produção elevadas e padrões de qualidade consistentes.

Soluções alimentadas por IA

CONCLUSÃO: As nossas conclusões práticas para melhorar a eficiência e a qualidade da sua cadeia de fornecimento

Priorizar a supervisão de fornecedores de componentes internos e externos:

– Estes componentes representam coletivamente 40,1% dos custos de contenção.

– O envolvimento focado do fornecedor e o gerenciamento aprimorado da qualidade são essenciais para mitigar problemas recorrentes nessas categorias.

Adotar soluções de inspeção baseadas em IA para o controlo de qualidade das peças interiores:

– Implemente a inspeção visual alimentada por IA, como a solução Spark da TRIGO projetada pela Scortex, para melhorar a precisão da inspeção, reduzir a dependência humana e dimensionar o gerenciamento da qualidade para geometrias complexas e defeitos sutis.

– Criar ciclos de feedback orientados por dados para melhorar continuamente a precisão da deteção

Planear acções de contenção de sistemas electrónicos e eléctricos:

– Os sistemas electrónicos e eléctricos apresentam um impacto desigual e crescente nos custos devido a resoluções mais complexas.

– Abordar o aumento do custo de contenção dos sistemas electrónicos e eléctricos investindo em ferramentas de diagnóstico especializadas e formação para simplificar as operações de re-flashing.

– Estabelecer parcerias com fornecedores de serviços terceiros para operações de contenção escaláveis, a fim de reduzir os custos a longo prazo.

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