GKN Aerospace utiliza Tecnomatix Plant Simulation para optimizar los procesos deproducción.

Producto: Tecnomatix
Industria: Aeroespacial y Defensa

El proveedor global de motores aeroespaciales despliega la solución siemens para identificar los cuellos de botella de producción y reducir los costes.

GKN Aerospace Engines, una línea de negocio de GKN Aerospace, necesitaba una mejor herramienta para planificar y optimizar su proceso de producción y la inversión en equipos de producción, una herramienta que ayudaría en la planificación estratégica y manejaría la complejidad de la vida real para predecir con precisión los plazos de entrega y considerar la variación. GKN Aerospace necesitaba una nueva vía para satisfacer las expectativas de entrega de los clientes e identificar cualquier problema existente que pudiera resolverse antes de que se volvieran inmanejables. Además, algunas secuencias de valores comparten recursos de producción entre diferentes productos, lo que provoca flujos de material de cruce. La complejidad de la producción y la toma de decisiones de base diaria, afectan el plazo de entrega y crean una oportunidad para un enfoque basado en la simulación, para apoyar una mejora continua. Esto llevó a GKN Aerospace a creer que la simulación discreta de eventos apoyaría perfectamente las diferentes iniciativas de la compañía.

Reconociendo una clara necesidad de hacer sus procesos de alquiler de curvas más eficientes, al tiempo que considerando los aumentos esperados del volumen de producción futuro, GKN Aerospace decidió llevar a cabo un programa piloto utilizando Plant Simulation en la cartera ® Tecnomatix. Plant Simulation permite a los usuarios definir un modelo virtual de un centro de producción, con todas sus características e interconsciencias, y utilizarlo para simular la producción real. Tecnomatix forma parte de la cartera ™ Xcelerator, una cartera completa e integrada de software y servicios de Siemens Digital Industries Software.

“Empezamos a usar Plant Simulation ya que necesitábamos una mejor herramienta de planificación estratégica para analizar y planificar la capacidad de producción”, dice Alexander Hall, ARQUITECTO MOM-MES, GKN Aerospace Engines Business Line, TI-IS. “Dada la combinación de aumento de los volúmenes de producción proyectados en primer plano y la complejidad de nuestro proceso de producción, nos hemos dado cuenta de que las herramientas de análisis de capacidad estática que estábamos utilizando no eran lo suficientemente precisas.”

Proyecto piloto toma vuelo

El proyecto piloto de simulación de plantas se llevó a cabo en la planta de GKN Aerospace en Kongsberg, Noruega. Esta planta fue seleccionada para el piloto, ya que se esperaba que los volúmenes de producción de su familia de productos TEC/TRF crecieran significativamente, creando la necesidad de realizar un análisis de producción y ajustar el sistema de productos al nuevo volumen esperado. Los ingenieros de la planta de Kongsberg poseían experiencia básica con herramientas discretas de simulación de eventos antes de iniciar el proyecto de simulación de plantas. Uno de sus principales objetivos en este proyecto de producción virtual era analizar flujos de valor (el flujo de valor es la terminología de GKN Aerospace para una familia de productos y su proceso de producción) e identificar áreas problemáticas potenciales (cuellos de botella, que las máquinas no se están utilizando correctamente, etc.) para mejorar.

La simulación de producción con Plant Simulation puede considerar el efecto de la variabilidad, un factor importante que afecta fuertemente al rendimiento de la planta. En Kongsberg han planeado y no planificado la variabilidad. Algunos ejemplos de variabilidad no planificada son fallos en la máquina, falta de material de los proveedores y no conformidad. En un entorno con muchas incertidumbres, la simulación es un sólido gemelo digital de producción que tiene en cuenta estos problemas y, a su vez, mejora la toma de decisiones en las áreas de inversión en máquinas y mejora de procesos. La simulación también es un componente importante de la iniciativa de digitalización de GKN Aerospace.

GKN Aerospace creó un modelo de simulación con Plant Simulation, simuló escenarios de producción histórica de la vida real para validar la precisión del modelo y utilizó el modelo para probar futuros escenarios y opciones de aumento de volumen de producción. Además, la capacidad de Plant Simulation para visualizar el proceso de producción en un entorno 3D dinámico fue poderosa, ya que ayudó a los empleados de GKN Aerospace a comprender mejor el diseño, el proceso de producción y el flujo de material.

El proyecto piloto de Simulación de Plantas tenía tres objetivos principales: evaluar la aplicabilidad de Plant Simulation para GKN Aerospace, pro-duce una plantilla de simulación que facilitará el uso de la herramienta de simulación en otros sitios pro-ducción y analizará el aumento de volumen esperado en una de las familias de productos vegetales (o flujos de valor). Los tres objetivos se cumplieron con éxito con Plant Simulation.

Otro beneficio, algo no planificado, obtenido del piloto de Simulación de Plantas fue que le dio a GKN Aerospace una mejor comprensión de cómo se manejan los datos relacionados con la producción dentro de la empresa, lo que les permitió identificar varias áreas potenciales de mejoras importantes en la integración de sistemas y flujos de datos.

Por último, todos los conocimientos obtenidos con Plant Simulation se obtuvieron a través de la creación de un modelo gemelo digital de producción realista sin interferir con la producción real.

“Tenemos mucha variabilidad planificada y no planificada en nuestra planta”, dice Ragnhild Hansen, ingeniero de tecnología/proyecto del sitio GKN Aerospace Kongsberg. “Por ejemplo, el manejo de la no conformidad es una actividad no planificada que tiene un fuerte impacto en nuestro rendimiento a favor de la ducción. Plant Simulation nos ayuda a analizar el impacto de la variabilidad en el rendimiento de la planta, ya que de lo contrario es casi imposible”.

Martin Asp, ARQUITECTO MOM-MES, GKN Aerospace Engines Business Line, TI-IS dice que el sistema de producción de GKN Aerospace es muy complejo e incluye variabilidad tanto en volumen como en mezcla de productos. “Es un sistema dentro de un sistema, con muchas interdependencias, lo que hace que sea difícil de analizar sin una herramienta adecuada”, dice. “Como tal, hemos encontrado que Plant Simulation es una herramienta que puede manejar esta complejidad y resaltar ideas beneficiosas.” GKN Aerospace también utilizó la capacidad única que Posee Plant Simulation para representar trayectorias de flujo de material y volumen con el Diagrama de Sankey para ayudar a demostrar a su equipo de gestión la complejidad y muchas interdependencias de la producción y el flujo de material de GKN Aerospace. En un diagrama de Sankey, el ancho de una línea representa el volumen (material o técnicos) que fluye o se mueve en esta ruta (un concepto similar es común en los mapas de tren o metro). Un ejemplo de la importancia del análisis de trayectorias de flujo de material es la célula de trabajo de tratamiento térmico único, que admite varias secuencias de valor.

Plant Simulation mostró al equipo de producción de GKN Aerospace que la avería y el mantenimiento de los equipos de instalación estaban afectando la producción de su producto de bastidor trasero de turbina líder en sólo un cuatro por ciento, lo que contradijo sus proyecciones originales. Por otro lado, Plant Simulation reveló que la producción manual afecta al 72 por ciento del plazo de entrega, lo que muestra claramente dónde la optimización puede ser más impactante para GKN Aerospace. “Nos dimos cuenta de que necesitábamos cambiar el análisis de producción estático que estábamos haciendo a uno dinámico, así que empezamos a usar Plant Simulation”, dice Mikael Carlsson, GERENTE DE MOM-MES, GKN Aerospace Engines Business Line, TI-IS. “Decidimos incluir procesos no conformes en nuestro modelo de simulación. Predecir los plazos de entrega para los pedidos de reelaboración es un desafío para nuestro negocio. Utilizando diferentes escenarios en Plant Simulation podemos ver el impacto en el tiempo de entrega de diferentes tipos de reelaboración. Mediante el uso de la simulación de planta pudimos identificar un cuello de botella causado por la reelaboración en combinación con el flujo de producción principal. Resolvimos esto añadiendo una nueva estación de trabajo”. Con Plant Simulation, GKN Aerospace puede simular toda una línea de producción y llegar a conclusiones concretas sobre posibles mejoras de rendimiento. Tal simulación dinámica considera dependencias de producción y flujo de material entre máquinas y células de producción.

“Encontramos que la capacidad y los resultados de utilización obtenidos con Plant Simulation eran un 30 por ciento más precisos que nuestros métodos anteriores”, dice Hansen.

Rendimientos tempranos positivos

El proyecto piloto de Simulación de Plantas proporcionó a GKN Aerospace una herramienta de software que puede manejar su objetivo estratégico para reducir el tiempo de entrega pro-ducción con la expectativa de que en última instancia resultará en una ventaja competitiva ya que Plant Simulation ayuda con las pruebas y la validación de escenarios de producción, ahorrando tiempo y dinero.

GKN Aerospace también utilizó Plant Simulation para calcular la capacidad de producción y visualizar el flujo de material. La simulación también ayudó a identificar fácilmente los cuellos de botella, ya que GKN Aerospace puede ejecutar Plant Simulation durante cualquier período de producción (por ejemplo, una semana). Plant Simulation también ayudó a GKN Aerospace a planificar los cambios de producción y responder preguntas operativas. “Después del completo piloto de simulación de plantas que hemos llevado a cabo en nuestra planta de Kongsberg en Noruega, estábamos convencidos de que la simulación de plantas se puede utilizar para crear un modelo de simulación de nuestros motores aeroespaciales procesos pro-ducción”, dice Karl-David Pettersson, SVP Engineering &Technology, GKN Aerospace Business Line. “Nos ayuda a optimizar los procesos de producción, utilizar mejor nuestros activos de producción, validar el flujo de material, reducir wip y determinar cuándo tenemos que comprar nuevos equipos de producción para aumentar la capacidad de producción.”

El proyecto se llevó a cabo con el apoyo de consultores de Siemens, lo que ayudó a GKN Aerospace a intensificar la simulación de plantas. En algún momento, surgió una necesidad de simulación de su sitio de producción estadounidense, ya que GKN Aerospace estaba planeando cambiar el flujo de productos y quería entender el impacto en la entrega a los clientes. Los ingenieros de GKN Aerospace construyeron un modelo de simulación para apoyar esto, por su cuenta, con la ayuda de los consultores de Siemens, lo que fue una buena señal para la rampa de GKN Aerospace con habilidades de simulación.

Jonas Steen, Director de Sistemas de Información de Inserción Tecnológica de GKN Aerospace Engines Business Line, concludes, “GKN Aerospace Engines Business Line produce productos complejos con requisitos de calidad excepcionalmente altos en un volumen bajo, utilizando equipos muy caros, que a veces se utilizan para varios productos. La combinación de todo esto crea un escenario de producción muy complejo, de modo que sólo una herramienta de simulación avanzada como Plant Simulation puede manejar esta complejidad.”

Para tener una compra más exitosa de la innovadora metodología que ofrece Plant Simulation, el equipo del proyecto se aseguró de involucrar a las personas de producción de la planta en la actividad. Tal ejemplo es la participación de Daniel Bryn, un gerente de flujo de valor de eje en la planta, quien cree que la simulación de plantas es un medio esencial para reducir el plazo de producción, que es una iniciativa fuerte. Un ejemplo de una importante necesidad de simulación que vino de su flujo de valor es el análisis del área de la tienda de pintura. Como el proceso de pintura incluye una gran cantidad de procesos diversificados a favor de la ducción, no es completamente sencillo entender el flujo y la dinámica dentro de esta área, y había una sensación de que sólo las personas que trabajaron allí realmente pueden entenderlo y optimizarlo. Pidió analizar cómo aumentar la tasa de ejes procesados en esta área, sin aumentar el poder del hombre, y de hecho, se hizo tal simulación, revelando ideas prometedoras.

En otro proyecto de simulación para este flujo de valor, evaluaron la introducción de toda una célula automatizada para ejes (manipulación robótica de materiales, fresadora de torneado acoplado automático, etc.). Plant Simulation ayudó a analizar cómo las nuevas máquinas afectarían la secuencia de producción, ayudó a compararla con el rendimiento de máquinas similares que ya tenían y mostró cómo esto afectaría a las máquinas existentes en la línea. Esta actividad también demostró que GKN Aerospace puede reutilizar un modelo de simulación de un flujo de valor a otro.

Plant Simulation también proporciona valor con escenarios relacionados con el cliente, lo que permite a GKN Aerospace mostrar su innovador proceso de producción.  “Plant Simulation se puede utilizar para mostrar al cliente una línea de producción activa o un concepto planificado de una línea de producción de una manera muy dinámica y visualizada que destaca la innovación de GKN Aerospace”, dice Bryn.

Como resultado de este proyecto piloto, GKN Aerospace puede utilizar la simulación de plantas en varias áreas, como el soporte de la fabricación lean. Plant Simulation ayuda a GKN Aerospace a comprender mejor sus flujos de valor y las grandes cantidades de datos que la compañía no está utilizando completamente. El proyecto piloto también ofreció a GKN Aerospace una transparencia significativa en sus instalaciones de producción y les permitió mejorar sus procesos. Plant Simulation se utiliza tanto para procesos completamente nuevos como para flujos de valor (áreas de campo verde), sino también para admitir (continuar) la mejora de los procesos de producción existentes. Además, se identificaron algunas nuevas iniciativas de simulación potenciales con Simulación de Plantas, como el análisis del espacio de producción de la planta, la planificación de procesos operativos, el apoyo a los procesos de licitación y otros.

GKN Aerospace también tiene algunas ideas sobre cómo pueden utilizar Plant Simulation para hacer frente a los nuevos desafíos que la pan-demic COVID-19 presentó. Por ejemplo, el gemelo digital de producción creado con la simulación se puede utilizar para una gran cantidad de revisiones virtuales y reducir la interacción cara a cara de los empleados. Además, la visualización y simulación de una línea de producción ayuda a comprender el flujo de producción, casi como si hubiera visitado la línea.

“Hemos aprendido que Plant Simulation es una gran herramienta de simulación que apoya nuestro esperado cambio de volumen de producción”, dice Pettersson. “Sin duda demostró su valor.”