CLOUDNC APARECE EN LA REVISTA METAL MARKET - PUBLICADA EN FEBRERO DE 2020.
Muchos componentes metálicos se fabrican mecanizando el material para obtener la pieza acabada, pero lleva mucho tiempo crear programas óptimos para las modernas máquinas herramienta utilizadas. CloudNC se esfuerza por revolucionar el negocio del mecanizado en su fábrica de Chelmsford (Reino Unido), de un año de antigüedad, donde Richard Barrett se reunió con Theo Saville, cofundador y CEO, para hablar de los avances.
Imagine un bloque macizo de acero inoxidable de alta calidad, de medio metro cúbico o más de volumen, que cuesta muchos miles de dólares. Ahora imagine que su tarea consiste en taladrar múltiples agujeros en las seis superficies de ese cubo, de diversos diámetros precisos -algunos roscados y otros lisos-, asegurándose en el proceso de que algunos se conectan para crear canales, pero también garantizando que otros están separados de sus vecinos por un espesor mínimo de acero preestablecido.
Este tipo de componentes complejos son necesarios para aplicaciones en bloques hidráulicos o mezcladores de gas a escala industrial, a través de los cuales pasan gases o fluidos a alta presión. El fallo de un componente acabado durante su uso es claramente impensable.
La creación de componentes como éstos -y un sinfín de otros que están más allá de las capacidades de la tecnología de fundición o impresión 3D- sigue dependiendo de los procesos de fresado, torneado, taladrado y rectificado utilizados para fabricarlos durante décadas.
Aunque la velocidad, precisión y fiabilidad de las máquinas CNC que retiran el metal para crear una pieza acabada no han dejado de avanzar en los últimos años, programarlas para que realicen una secuencia de pasos hasta llegar a los productos deseados ha sido, hasta hace poco, cosa de programadores humanos cualificados. Aunque su experiencia creará un programa de mecanizado para realizar el trabajo, su creación puede llevar muchas horas y la producción física de la pieza en sí muchas horas más de tiempo de mecanizado.
El núcleo del negocio de CloudNC es el desarrollo de software que utiliza matemáticas complejas e inteligencia artificial para considerar el enorme número de secuencias diferentes de pasos de mecanizado que podrían utilizarse para crear una pieza determinada con el fin de encontrar la óptima, reduciendo así tanto el tiempo de programación como el de mecanizado necesarios para fabricar cualquier componente.
Theo Saville, Consejero Delegado de CloudNC, afirma que ni siquiera los mejores y más experimentados programadores humanos de herramientas mecánicas encontrarán el orden óptimo para utilizarlas. "No lo harán. Es demasiado difícil. Si cogemos al mejor programador CAM del mundo y le damos tres meses para crear el programa CAM perfecto para un componente, es algo a lo que ahora podemos acercarnos bastante, pero que en el futuro podremos superar con creces. Porque todo lo que un ser humano puede hacer para que un programa CAM vaya más rápido, nuestro software puede hacerlo siempre sin ningún esfuerzo", afirma.
"Y entonces podemos ir más allá de lo que la gente pensaría hacer... De ahí viene la oportunidad, porque hay muchas formas de hacerlo", añadió.
El ciclo de iteración de mejoras, que es de lo que se trata, es increíblemente rápido".
LA FÁBRICA
La nueva y luminosa nave industrial a la que CloudNC se trasladó hace un año es muy diferente de la imagen oscura, agobiante y grasienta de los antiguos talleres industriales. Sirve tanto de banco de pruebas para desarrollar el software de programación CAM de la empresa como de proveedor comercial de componentes metálicos.
En el momento de la visita de Metal MarketMagazine a finales de 2019, CloudNC tenía 11 máquinas CNC en funcionamiento y tenía más en pedido. Tras la puesta en marcha, cada máquina de taladrado, fresado y torneado zumba y zumba sin supervisión. Mientras que los cuidadores humanos de las máquinas pueden observar el progreso a través de las puertas de seguridad transparentes detrás de las cuales cada máquina se pone a trabajar, cada pieza se posiciona automáticamente durante el mecanizado, mientras que los brazos robóticos se encargan de seleccionar y reemplazar las herramientas necesarias en cada paso de la secuencia.
La empresa trabaja con los archivos CAD estándar de los clientes, que muestran las tolerancias y cualquier información complementaria. "Nos encantaría que todo el mundo utilizara la definición basada en el modelo en lugar de los dibujos 2D, y que las tolerancias estuvieran en el archivo 3D, pero nadie lo utiliza todavía", afirma Saville.
A veces, los clientes necesitan la orientación de los ingenieros de fabricación de CloudNC si solicitan pasos de mecanizado que son muy difíciles o imposibles. "A veces nos encontramos con roscas que han llegado hasta el fondo de un orificio y no podemos hacerlo, básicamente no es posible. Bueno, se puede hacer, pero es incómodo, difícil y propenso a errores porque hay que hacerlo a mano; no se puede hacer con una máquina", puso como ejemplo Saville.
Cada pieza comienza como una pieza metálica en bruto en estanterías de almacenamiento: cuadrados, palanquillas, cilindros, placas, redondos, algunos ya cortados por chorro de agua si se trata de material grueso y difícil de retirar. El material se carga en carros a los que se asignan las herramientas de corte, el programa CAM y el plan de inspección adecuados antes de pasar al taller para su transferencia a una máquina, que se configura para ejecutar ese trabajo, se programa y se carga. Se comprueba la calidad de la primera pieza producida y, en ocasiones, se toman muestras antes de enviarla al cliente.
"Intentamos reducir al máximo esa cadena de acontecimientos", afirma Saville. CloudNC dispone de varios tipos de máquinas, como taladros robotizados y tornos.
"Los robots taladradores pueden fabricar cosas como chasis de iPhone para Apple. Son muy buenas máquinas de producción en serie y muy rápidas. No son enormemente versátiles, pero son increíblemente rápidas para lo que hacen dentro de sus posibilidades", explica.
Dentro de la gama de equipos de su fábrica, CloudNC cuenta con máquinas DMG Mori DMU 60Evo de 5 ejes. "Son muy avanzadas y pueden fabricar básicamente cualquier cosa que se desee para cualquier industria que se desee", afirma Saville.
En el momento de la visita de la revista Metal Market, se estaba mecanizando un componente aeroespacial y se estaba realizando un cambio automático de herramientas de corte. "Lo que tienen estas máquinas, y lo que las hace tan buenas, es que son increíblemente rápidas teniendo en cuenta su tamaño y la cantidad de peso que tienen que mover", observó Saville. Cada una de las máquinas tiene capacidad para unas 120 herramientas diferentes, guardadas en un carrusel para un acceso y almacenamiento rápidos.
Una máquina puede tardar diez horas en fabricar un bloque mezclador de gas multicanal de acero inoxidable si se programa de forma convencional, "porque un material así es muy difícil de cortar", explica Saville. "Nuestro software reducirá ese tiempo sustancialmente. Yo esperaría que esa pieza se produjera en la mitad de tiempo si se programara con CloudNC, lo que significa que se puede duplicar el rendimiento de la máquina en un día y, con el tiempo, cuadruplicarlo. Ese es el valor añadido de los programas que creamos: coger una máquina estándar y hacerla entre cuatro y ocho veces más productiva de lo que se conseguiría en una fábrica tradicional. Eso significa que obtenemos más margen y nuestros clientes consiguen precios más bajos".
La mayor máquina CNC de CloudNC es una DMG Mori DMU 95 monobloque, que puede fabricar piezas de casi un metro cúbico y más de una tonelada de peso. La empresa tiene cientos de herramientas de corte diferentes a disposición de sus máquinas. "Podemos utilizarlas en cualquier orden, con cualquier parámetro de mecanizado, a cualquier profundidad, velocidad y refrigerante, por lo que es un gran problema averiguar la mejor forma de utilizarlas para llegar al componente deseado", subraya Saville.
"En términos de ahorro de tiempo, hemos evaluado la tecnología en su estado actual en componentes compatibles como el doble de rápida, por lo que el tiempo de ciclo se reduce a la mitad y se obtiene el doble de componentes de una máquina en un día de lo que se habría hecho. Aumentaremos esa cifra en 3 y 4 veces y, en algunos componentes realmente complejos, probablemente entre 8 y 10 veces. Pero, por término medio, estamos hablando de varias veces más rápido en el futuro".
CloudNC ya ha producido cientos de tipos diferentes de componentes y miles de unidades. Saville afirmó que la fábrica de CloudNC no está ni mucho menos llena. "Son 11 máquinas y probablemente podríamos llegar a 40", señaló. Las máquinas no son propias, sino alquiladas. Trasladar una máquina requiere una carretilla elevadora especializada y volver a ponerla en marcha lleva un par de días. La distribución de la fábrica se reconfiguró a finales de 2019 en el espacio de tres días.
"Este edificio estará probablemente lleno en menos de un año, pero aquí hay mucho espacio", añadió Saville.
Alrededor del 40-50% de los componentes que fabrica CloudNC en la actualidad ya son susceptibles de automatización, un porcentaje que, según Saville, seguirá creciendo a medida que el software de la empresa aumente sus capacidades.
No pudo concretar cuáles de los componentes que CloudNC ha fabricado hasta la fecha le producían mayor orgullo, más allá de decir que entre ellos se encuentran ciertas aplicaciones aeroespaciales y militares. La empresa también ha fabricado algunos componentes para satélites.
"Cuando queremos fabricar componentes que se salen de los límites habituales de la automatización, contamos con personal muy cualificado para hacer cosas que el software no puede", añade.
Queremos que la compra de metales esté totalmente mercantilizada
EN MISIÓN
Saville ve el trabajo de CloudNC como parte de una misión mucho más amplia y a largo plazo para el futuro de la fabricación.
"Cuando mucha gente piensa en la próxima revolución industrial, habla del Internet industrial de las cosas, de sensores y de poner máquinas en línea. Piensan en la impresión 3D y en nuevos procesos de fabricación", afirma Saville.
"Nosotros lo vemos de otra manera. La nueva revolución industrial vendrá de la mano de la automatización total de todos los tipos de equipos de fabricación tradicionales: tornos, fresadoras, punzones, prensas, plegadoras y cortadoras. Todos estos equipos de fabricación que mucha gente da por automáticos son cualquier cosa menos eso", subraya. "Todos ellos requieren un operario humano altamente cualificado".
"Si pones un pie en una fábrica, esa fábrica va a estar llena de gente que toma decisiones muy complejas cada hora para mantenerla en funcionamiento de forma eficiente", añadió.
"Creo que dentro de cien años todo esto será completamente autónomo: pondrás un pie en una fábrica y no habrá personas en ellas. La única cuestión es cuánto tardaremos en conseguirlo".
Comparó esa visión con las dificultades que entraña ahora tratar de encontrar un buen proveedor de una tirada de, por ejemplo, 100 componentes metálicos, señalando que se puede tardar entre 5 y 10 días en obtener un presupuesto. "Probablemente las piezas tarden entre 6 y 12 semanas en llegar, y posiblemente incluso más si la fábrica es muy buena y tiene demanda. Calculamos que hay aproximadamente una posibilidad entre diez de que el pedido no llegue a tiempo", añadió, señalando también que los indicadores sugieren que uno de cada diez pedidos tendría algún problema de calidad.
Según él, es probable que el precio sea más alto de lo necesario. "Así que voy a tener una experiencia de cliente terrible, probablemente voy a estar esperando mucho tiempo, pagando más dinero del necesario por un producto que es de menor calidad de lo que podría ser".
Para Saville, el futuro de la fabricación debería ser: "Tengo un diseño en 3D. Probablemente algún CAD generativo lo diseñó conmigo -o lo diseñó de forma completamente automática- y todo el tiempo estuvo hablando con un servicio de fabricación, probablemente a través de una API (interfaz de programación de aplicaciones), para averiguar cuánto va a costar fabricarlo, y optimizado para hacerlo más barato, mejor y en las fábricas adecuadas."
Alguien que quiera comprar ese componente ya tendrá un precio, que ya tenía durante todo el tiempo que lo estaba diseñando, y un plazo de entrega. "Solo tengo que hacer clic y, al instante, una fábrica -o una red de fábricas- se pondrá en marcha y extraerá todos los materiales y herramientas que necesite a lo largo de esta cadena de suministro automática para producir y entregármelo en cuestión de días o incluso de horas", prevé Saville.
Hizo un paralelismo con otras industrias, diciendo que el alojamiento web es un muy buen ejemplo. "Antes de los servicios web de Amazon, existía un mercado increíblemente fragmentado en el que había muchos actores, era caro, poco fiable y de difícil acceso, en general incómodo", señaló.
"Entonces Amazon entró en escena con AWS. Está integrado verticalmente. Es extremadamente barato, fiable e increíblemente flexible: si quieres poner en marcha un ordenador, bien; si quieres poner en marcha mil, puedes hacerlo. Era mejor que todo lo que había antes y ese nuevo tipo de servicio impulsó la consolidación de la industria hasta lo que vemos hoy", con Google y Microsoft como otros dos grandes actores. "Ha pasado de ser un mercado increíblemente fragmentado a una consolidación casi total en el espacio de poco más de una década".
"Creo que con el tiempo ocurrirá lo mismo con la industria manufacturera", añadió Saville. Cree que probablemente será más lento para la fabricación, pero que en última instancia la industria se consolidará, impulsada por la tecnología. "La tecnología es un gran desnivelador en este tipo de cosas. Llega un momento en el que se pueden desarrollar ciertas tecnologías lo bastante disruptivas, pero también lo bastante caras, como para permitir que unos pocos actores clave dominen el sector", explicó.
Otra comparación es con los sitios web de reservas hoteleras, que han socavado el poder de fijación de precios de los hoteles individuales. En cambio, "en la industria manufacturera, como la calidad, la fiabilidad de la entrega y el precio son tan dispares de un proveedor a otro, no es fácil adoptar un enfoque de mercado, porque si se encarga la misma pieza a diez fábricas, se obtendrán diez piezas, niveles de servicio y precios diferentes", observó. "Con la situación actual, un mercado es muy difícil", añadió.
"Ahora bien, si todas las máquinas fueran automáticas y todas funcionaran de forma homogénea, independientemente de la fábrica que eligieras, entonces estaríamos en un escenario perfecto para tener un mercado que tuviera todo el poder de fijación de precios. Todo el sector se convertiría en un producto básico y mucho más competitivo, pero no creo que eso ocurra sin una tecnología como la que estamos construyendo", subraya.
MÁS BARATO TAMBIÉN
En general, CloudNC pretende ser entre un 10 y un 25% más barato que sus competidores, con el mismo nivel de calidad y servicio.
Así pues, no pretendemos ser un 25% más baratos que "Fred en un cobertizo", que fabrica arandelas en su torno de 50 años, pero sí que somos un 25% más baratos que un taller de mecanizado razonablemente avanzado que realiza trabajos para la industria aeroespacial, petrolera, del gas o médica", explica Saville.
Tras señalar que existen diferentes niveles en el mercado, afirmó que, a medida que mejore la tecnología de la empresa, CloudNC podrá ser un 25% más barata que "Fred en el cobertizo", pero explicó que, en la actualidad, la empresa está muy centrada en ofrecer una calidad aeroespacial extremadamente fiable a un precio inferior al de la competencia.
CloudNC prefiere los pedidos para fabricar lotes medianos y grandes de componentes. Sus clientes pertenecen a los sectores aeroespacial, de automoción, defensa, petróleo y gas, entre otros, pero "nuestro punto fuerte no está tanto en un sector [concreto] como en el tamaño del cliente. Si el cliente tiene unos ingresos de entre 10 y 100 millones de libras esterlinas y subcontrata el mecanizado CNC, es por definición nuestro cliente ideal".
AVANZANDO RÁPIDAMENTE
CloudNC se encuentra todavía en la fase de inversión de su desarrollo, "y así será durante años", afirma Saville. "Incorporamos nuevos inversores cada 18 meses, aproximadamente, a medida que avanzamos en el tipo de empresa que somos".
CloudNC ya ha completado con éxito varias rondas de captación de fondos y recaudará más capital en 2020. La capitalización de la empresa rondaba los 20 millones de GBP en el momento de la visita de Metal Market Magazinea finales de 2019 y Saville espera que se acerque pronto a los 50 millones de GBP.
Aunque reconoce que algunos otros han estudiado el concepto de utilizar la inteligencia artificial en el mecanizado, Saville afirma que "por lo que podemos ver, excluyendo cualquier start-up en modo sigilo, parece que hemos sido los únicos en el mundo que han avanzado en esta tecnología."
"Se trata de un problema tecnológicamente muy difícil, que no se puede resolver con un ejército de ingenieros de software que se pongan a trabajar y digan 'arréglalo'". Dijo que el progreso ha exigido mucha I+D profunda y ciencias de la computación para ampliar los límites de lo que los ordenadores son capaces de hacer para conseguir avanzar en este problema.
"Durante los tres primeros años y ocho meses de la empresa no pudimos hacer nada comercialmente realista con nuestro software. Sólo recientemente, en los últimos meses, hemos podido empezar a extraer valor de ello", declaró Saville en noviembre del año pasado.
"Empezamos en esta fábrica antes de que el software funcionara realmente. Sabíamos que íbamos a tardar un tiempo en encontrar la forma de crear una empresa de fabricación al mismo tiempo que una empresa de ingeniería de software, y cuando ambas estuvieran listas podríamos empezar a fusionarlas, y ese punto de inflexión lo alcanzamos hace unos meses".
Saville afirma que, en el extremo superior del mercado de máquinas-herramienta, el rendimiento de las máquinas de los distintos fabricantes es relativamente similar. "Tienen un rendimiento excelente. Están relativamente generalizadas", afirma.
Pero aunque todos son buenos en términos de hardware, ve mucho margen de mejora en la simplificación de su facilidad de uso a través de un mejor software. "En última instancia, lo que queremos producir aquí es el plano perfecto de una fábrica. Se alquilan espacios vacíos, se llenan de máquinas y de nuestro sistema, y ya está, se gana dinero y es escalable. Entonces no hace falta mucho para expandirse a una velocidad increíble".
CloudNC duplicó su tamaño en 2019 hasta alcanzar los 80 empleados. "En última instancia, esta empresa no es nada sin su gente, así que hemos construido el motor de reclutamiento que trae a las mejores personas del mundo y las mantiene felices, las mantiene desarrolladas y enfocadas en las cosas correctas que son retenidas, porque no puedes resolver este problema si tu personal está cambiando cada semana", dijo Saville.
"A veces pienso que sería más fácil si sólo fuéramos una empresa de ingeniería de software", sonríe. "Esta es una de las barreras de entrada. Si quieres resolver este problema, tienes que construir software y tienes que poseer y operar fábricas - que en sí mismo es difícil, pero hacer esas cosas al mismo tiempo, mientras que la ampliación de escala al mismo tiempo, que es increíblemente difícil ".
"La gestión es importante: es fundamental para el éxito de una empresa", subrayó. "Creo que a veces la gente mira la tecnología y piensa que la tecnología les salvará, pero entonces la empresa no es más que su tecnología. No, si coges una empresa tecnológica y eliminas a todas las personas, la tecnología deja de tener valor", añadió.
La fábrica de CloudNC tiene dos caras: los equipos de producción, que realmente hacen funcionar las máquinas, generan ingresos y satisfacen a los clientes de la empresa, pero también el equipo de software y los equipos de mejora continua.
"El ciclo de iteración de las mejoras, que es de lo que se trata, es increíblemente rápido", afirma Saville. "Podemos llegar lo antes posible a esa futura distribución perfecta de la fábrica y a esos sistemas perfectos, y para ello contamos con el apoyo del equipo de software. Cuando no basta con reorganizar físicamente el funcionamiento de un proceso, podemos superponerlo digitalmente", explicó.
"Es un viaje interminable -la búsqueda de la perfección en la fabricación-, pero creo que en ese momento habremos superado con creces la categoría mundial", añadió.
¿Qué atrae ahora a los clientes de CloudNC? "Poder venir aquí y ver que somos visiblemente diferentes a cualquier otra cosa que hayan visto en esta industria realmente les atrae, eso y el precio. La imagen y el precio les atraen, y luego la calidad y la fiabilidad les mantienen aquí", responde Saville.
Añadió que mucha gente del sector ya creía en el enfoque que está adoptando CloudNC incluso antes de que existiera la empresa: "Debería ser automático, debería ser más rápido, debería ser mejor, debería ser más barato", y se preguntaban: "¿Por qué la industria no es así?". "Somos muy impacientes. Eso es lo que nos mueve", concluye.
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CloudNC mecaniza aleaciones estándar de aluminio y acero, y ocasionalmente titanio. "Con el tiempo, nos adentraremos en las superaleaciones con base de níquel de calidad aeroespacial", afirma Saville, quien señala que la empresa también ha mecanizado cobre y latón. "En última instancia, se trata de lo que quieren nuestros clientes".
La empresa quiere hacer negocios con su cadena de suministro de la misma manera que CloudNC quiere hacer negocios con sus clientes: de forma automatizada y flexible. "Queremos que la compra de metales se convierta totalmente en un producto básico, de modo que comprar metal sea como comprar algo en Amazon. Sé que va a aparecer. Sé que el precio es muy bueno. También sé que la calidad va a ser perfecta".
Saville afirma que estas cosas no siempre ocurren. "Lo más importante para nosotros es lo mismo que para nuestros clientes, que es que el material llegue a tiempo y sea correcto".
Según la experiencia de CloudNC, a veces se entrega material que se ha cortado de una forma que dificulta mucho su procesamiento, o que no es del tamaño pedido. "Hay buenos proveedores, pero inevitablemente tienen plazos de entrega más largos, porque son los que lo hacen bien", afirma Saville.
"Llegaremos a ese punto como industria, pero es una pena que aún no lo estén. Nos resulta más difícil cumplir las promesas que hacemos a nuestros clientes si no podemos conseguir el material a tiempo. Me gustaría poder conseguir cualquier material en 24 horas en el tamaño adecuado que se necesite".
CloudNC también procesa en cierta medida el material de los clientes. "Si empiezas a trabajar con empresas aeroespaciales y automovilísticas de gama alta, es cada vez más probable que te den el material [para trabajar] porque no quieren sorpresas", añade Saville.
La calidad del material también puede ser mala. "Por ejemplo, hemos visto tochos con una porosidad inmensa: empiezas a mecanizarlos y se abre un agujero enorme", recuerda Saville.
Señaló que, para toda la industria, el 5% de los ingresos de un taller típico se destina al coste de la chatarra. "Si una pieza se sale de la tolerancia, se pueden desechar 100 unidades antes de darse cuenta de lo que ocurre, si no se dispone de los sensores adecuados para comprobarlo".
Añadió que, como el software no comete errores, no creará componentes desechados. "Más del 99% de las veces, un componente desechado se debe a un error humano. Una máquina rota se debe a un error humano. Las máquinas no se estropean muy a menudo. Si una herramienta de corte implosiona, probablemente se deba a un error humano; es muy raro que haya un defecto en esa herramienta de corte. Todo se reduce a las personas y sus decisiones", concluye Saville.
CloudNC aparece en la revista Metal Market Magazine, publicada en febrero de 2020.
