COMPAÑIA CONFIDENCIAL. NO DIVULGAR.
El Rolls-Royce de las fábricas
Una empresa sinónimo de calidad lleva la integración de sistemas ciberfísicos al siguiente nivel con análisis de calidad y confiabilidad incorporados.
_____________________________________________________________________________________
Desafío: Reduzca los costos y aumente el rendimiento en las instalaciones de fabricación de Rolls-Royce en todo el mundo mediante la adopción de un estándar internacional de mejora. Elimine las fallas de un solo punto de la cadena de suministro y genere propiedad intelectual.
Solución: Después de enterarse de que el grupo de Monitoreo del estado del motor de Rolls-Royce había utilizado JMP® para desarrollar una mejora que le ahorró a la compañía £ 1 millón al año, el Jefe de Sistemas de Ingeniería de Fabricación, Dan Middleton, tomó la decisión de licenciar el software en la fabricación. Una comparación directa de las herramientas disponibles, en forma de un hack-a-thon interno, fue una prueba de concepto: JMP pudo hacer en 8 horas lo que los ingenieros usaron Python 3 días y los ingenieros usaron Minitab 6 días para completarlo.
Resultados: La capacidad de Rolls-Royce para tomar decisiones más rápidas basadas en datos con JMP ha dado como resultado servicios de valor agregado generalizados y eficiencias de costos. En solo 9 meses, un solo ingeniero utilizó JMP para desarrollar soluciones para 15 desafíos de fabricación únicos en una variedad de fábricas de Rolls-Royce en diferentes geografías. La compañía ahora está trabajando enérgicamente para ampliar estas mejoras.
_____________________________________________________________________________________
La Industria 4.0 ofrece una visión transformadora del futuro de la fabricación: la integración de sistemas ciberfísicos generará flujos de datos continuos y fluidos. La computación en la nube ofrecerá nuevas formas de acceder y analizar esos datos. Y el aprendizaje automático dará a los datos usos más creativos, precisos y eficientes. Una propuesta muy atractiva, sin duda. Pero aunque la mayoría de las empresas ven la fabricación inteligente como una posibilidad interesante, pocas han puesto en práctica con éxito la teoría.
Pocos, es decir, excepto Rolls-Royce.
En 2018, Rolls-Royce invirtió más de £ 60 millones en una sola planta de fabricación; £ 7 millones de los cuales se destinaron explícitamente a la integración de TI. Fue una inversión importante que el Jefe de Sistemas de Ingeniería de Manufactura de la compañía, Dan Middleton, llama una 'obviedad' porque, dice, "el caso comercial es que [la integración] se paga sola".
La capacidad de Rolls-Royce para tomar decisiones más rápidas basadas en datos con JMP ha dado como resultado servicios de valor agregado generalizados y eficiencias de costos.
Esa estimación no está muy lejos. Rolls-Royce ya está viendo los retornos de su inversión, dice Middleton. De hecho, el sitio renovado ahora está logrando entre un 35 y un 45 por ciento más de producción. Por supuesto, una parte de ese beneficio se puede atribuir a la maquinaria mejorada, pero no hay duda de que la integración de análisis está teniendo un impacto enorme. Y tener el software adecuado, dice Middleton, es parte de la razón por la que el retorno de la inversión ha tardado en llegar.
Aprendiendo del éxito de 1 millón de libras esterlinas al año de otra división
Justo cuando la instalación mejorada estaba en línea en 2018, Middleton estaba comenzando una auditoría del panorama de herramientas de la compañía. Buscó evaluar la ya extensa cartera de software de Rolls-Royce para identificar una herramienta de ventanilla única que pudiera ayudar a los equipos de ingeniería a aprovechar los nuevos flujos de datos. Al final, la solución se encontraba al otro lado del campus en la división Engine Health Monitoring (EHM) de Rolls-Royce.
Cuando a principios de 2018 el EHM anunció un seminario analítico informal, Middleton y su colega Russell Bayes, un ingeniero de sistemas de fabricación de la instalación de fundición avanzada de palas de Rolls-Royce (ABCF) en Derby, Reino Unido, decidieron asistir. Lo que vieron fue emocionante: un equipo de EHM había utilizado un software estadístico llamado JMP® para desarrollar un nuevo método de seguimiento que probablemente le ahorraría a la empresa más de 1 millón de libras esterlinas al año.
Fue la primera vez que alguien en la fabricación de Rolls-Royce pensó mucho en JMP, explica Middleton. “En realidad, nos quedamos impresionados con las capacidades de la herramienta. Pensamos que está bien, juguemos con JMP y veamos qué puede hacer realmente ”, dice. “Al principio éramos un poco escépticos. Sin embargo, en aproximadamente 4 meses, establecimos que había algo sobre esta herramienta. Todavía no estábamos seguros de qué era, pero nos permitía hacer algunas matemáticas muy inteligentes ".
Middleton contrató a un nuevo ingeniero, Aman Datta, para centrarse exclusivamente en aprender JMP y determinar qué papel podría desempeñar en las operaciones de fabricación de Rolls-Royce."Esa es la importancia que vemos en [JMP]", dice Middleton, "que efectivamente hemos liberado a un ingeniero para que juegue con una pieza de software durante un año". Con una nueva herramienta en la mano, Datta, Middleton y Bayes trabajaron juntos para clasificar una serie de problemas que habían plagado a la ABCF durante años. Fue un caso de prueba para JMP, y no se decepcionaron.
El liderazgo ejecutivo se da cuenta: "¿Cómo podemos hacer más de esto?"
Al igual que otras fábricas inteligentes de Rolls-Royce, la ABCF puede crear un mapa de datos detallado del ciclo de vida de cada uno de los componentes del motor que pasan por los flujos de valor de la instalación. Con un software suficientemente robusto, los ingenieros pueden utilizar estas firmas de datos para construir modelos estadísticos dinámicos que ayuden a identificar qué componentes tienen más probabilidades de fallar o no cumplir. Esta información, a su vez, los capacita para tomar decisiones estratégicas sobre qué partes deben avanzar al siguiente paso y cuáles deben descartarse o despriorizarse.
La eliminación de las piezas que no cumplen con las especificaciones al principio del ciclo de producción permite a los ingenieros de fabricación, como Middleton y sus colegas, reducir el tiempo y los recursos que invierten en componentes que no son de calidad y que requieren reprocesamiento. En conjunto, estos ahorros pueden tener un impacto enorme en los costos finales.
En sus pruebas iniciales con JMP, explica Middleton, el equipo resolvió cuatro problemas clave que produjeron beneficios significativos. “Logramos tanto que nuestro vicepresidente ejecutivo preguntó: '¿Cómo podemos hacer más de esto?' Así que compramos 41 licencias más de JMP; pasamos de una [copia de JMP] a 41 en el espacio de 9 meses ". El grupo también cuenta ahora con 30 ingenieros de fabricación que utilizan JMP Pro.
Desde que se dio cuenta de la escalabilidad de estas mejoras, Rolls-Royce ha reposicionado Middleton y Datta para utilizar su experiencia en sus instalaciones en todo el mundo. Datta pasa tiempo en la fábrica para comprender cualquier problema específico del sitio que enfrentan sus colegas y luego usar JMP para encontrar una solución. La propuesta, explica Middleton, es la siguiente: “Tengo esta perversa pieza de software, una supercomputadora y una red en la nube a la que puedo conectarme. Déjame tratar [tu problema] por ti ".
En solo 9 meses, Datta desarrolló soluciones para 15 desafíos de fabricación únicos en las fábricas de Rolls-Royce en diferentes lugares del mundo. Y, dice Middleton, cada nuevo desafío es un punto de datos en el panorama general de las operaciones de Rolls-Royce.
Los problemas que están viendo, agrega, son más a menudo similares que diferentes. “Esto es parte del cambio cultural: implementar los beneficios de una instalación a otra”. Y a medida que más instalaciones de Rolls-Royce se pongan en línea con sistemas de análisis integrados digitalmente, será más fácil ser más proactivo, y más predictivo, sobre la ingeniería de fabricación; "Tienes que cambiar la mentalidad y decir, no perdamos nuestro tiempo ni nuestros recursos".
Adoptando la filosofía de la rapidez con la que se producen fallos, escalando con la computación en la nube
Una de las formas en que se ha manifestado el cambio de cultura es mediante la adopción de la filosofía de la rapidez con la que se producen fallos. Puede parecer extraño que una organización tan apreciada como Rolls-Royce considere que el fracaso es aceptable, incluso alentado. Pero la empresa ha aprendido que es mejor abandonar los proyectos antes de tiempo cuando no son promisorios. (Middleton dice, por ejemplo, que cualquier análisis exploratorio con un valor de R inferior a 0,5 podría archivarse a medida que el equipo avanza para investigar tendencias más prometedoras).
Para ayudar a establecer prioridades, Rolls-Royce opera sesiones de gobierno semanales. Los ingenieros que no ven promisorios en sus proyectos los sacarán de la agenda y seguirán adelante. “Es una forma muy madura de hacer las cosas”, dice Middleton. Anteriormente, los ingenieros pueden haberse vuelto muy protectores de un proyecto, pero la ética de la rapidez con las fallas les permite descartar las ideas de mejora que es poco probable que produzcan resultados. Y eso significa mayor capacidad y más proyectos de mejora.
“El problema [con los sistemas de fábrica inteligentes] es que ahora estamos encontrando cosas demasiado rápido”, dice Middleton. “Y aquí es donde ahora usamos la tecnología en la nube. Los seres humanos solo pueden trabajar durante un tiempo determinado. Pero las máquinas, podemos configurarlas para crear modelos.
“JMP acelera todo eso. Efectivamente, hemos pasado de analizar los datos en el transcurso de una semana a hacerlo en dos días ". Cargue una gran cantidad de datos en la nube y ejecute decenas de modelos simultáneamente. Vea algo interesante y modifique o vuelva a ejecutar cualquier análisis en poco tiempo.
“Hasta cierto punto, ya no tenemos que hacerlo nosotros mismos”, explica Middleton. “Creamos el modelo nosotros mismos, pero el modelado se ha vuelto mucho más fácil. Puede dejarlo funcionando durante el fin de semana y volver el lunes y se han ingerido todos estos datos y le da una respuesta o una nueva dirección. Esa dirección podría ser ir y hacer una investigación diferente o hacer un DOE (diseño de experimentos) ".
La tecnología basada en la nube, junto con el modelado en JMP, promueve la resolución de problemas y el soporte; Los ingenieros pueden acceder a los datos de una manera que, dice Middleton, "hace que Rolls-Royce fluya sin problemas como organización".
"Toda nuestra cultura cambió de la noche a la mañana"
Las transformaciones de la Industria 4.0 no suelen fluir tan rápido. Pero en Rolls-Royce, el creciente cuerpo de pruebas motivó un cambio radical en el pensamiento estadístico en todos los escalones de la organización, explica Middleton. Uno de los ejemplos más directos provino de un hack-a-thon de la compañía en 2018 donde equipos de diferentes divisiones en Rolls-Royce compitieron para resolver un desafío de fabricación que antes no tenía solución. Y al hacerlo, terminaron con una comparación directa de las opciones de software disponibles.
El caso fue bastante complejo e involucró una serie de procesos e interacciones. Un equipo usó Minitab, otro usó Python y otro R. El equipo de Middleton utilizó JMP. “Decidimos abordar esto de una manera diferente porque era sensible desde una perspectiva de producción, por lo que nuestro equipo usó JMP”, dice. "Y en 8 horas solucionamos el problema".
Cuando el equipo de Middleton llegó a una solución, dice: “La gente que usa Python acababa de empezar a crear un modelo. Las personas que usan Minitab aún no habían estructurado los datos todavía ".
Al final, los equipos que utilizaron software de código abierto llegaron a una solución en 3 días. El equipo que usó Minitab tardó 6 días. Y el equipo que usó JMP solo necesitó 8 horas. Fue un resultado revelador y el liderazgo de Rolls-Royce se dio cuenta, dice Middleton; "Toda nuestra cultura cambió de la noche a la mañana".
Rolls-Royce ahora está ampliando el modelo de hack-a-thon para que equipos de expertos en la materia y científicos de datos de todo el mundo puedan trabajar juntos para resolver algunos de los problemas más desafiantes de la empresa y generar grandes ideas. “[El modelo de hack-a-thon] nos permite comprender mejor nuestros desafíos de ingeniería y ampliar aún más los límites de la física”, dice Middleton, y agrega que un enfoque global ayudará a Rolls-Royce a adoptar un estándar internacional y eliminar los fallas puntuales de la cadena de suministro.
Creando propiedad intelectual
Más allá de estandarizar las operaciones, la compañía ha llegado a una conclusión crítica: al usar la analítica de manera tan efectiva, Rolls-Royce es en realidad creando propiedad intelectual (PI). Esa propiedad intelectual se puede aprovechar para generar nuevas fuentes de financiación además de la mejora continua tradicional, sostiene Middleton. “Nunca lo imaginamos. Cuando comenzamos, solo pensamos en usar análisis para resolver los problemas de hoy, para mejorar nuestros productos y procesos y brindar a nuestros clientes un motor de mejor rendimiento ".
Tomemos, por ejemplo, el caso presentado en el hack-a-thon. “A través de ese único problema, generamos efectivamente dos piezas de PI. Uno [está altamente protegido] y guiará cómo Rolls-Royce establece sus fábricas. El otro lo compartiremos con nuestros proveedores y clientes. Y cadena de suministro ”, explica Middleton.
“JMP nos ha permitido hacer diferentes preguntas y desafiar el pensamiento de nuestros expertos en la materia…. Por ejemplo, hemos estado tratando de resolver un defecto en [un] límite de ángulo alto durante aproximadamente 20 años. Y lo que mostramos [con JMP] es que había algo fundamentalmente incorrecto en el diseño del equipo. Los expertos en la materia nunca habían pensado en ello antes. Es solo porque puede traerles tantos datos, modelarlos y traer una herramienta de modelado con usted.
“Eso ahora nos permitió volver al proveedor del equipo y decirle que hay algo fundamentalmente incorrecto en su diseño. Por supuesto que no les dijimos exactamente qué es lo que encontramos. Porque hemos desarrollado la propiedad intelectual de forma eficaz ".
En el primer año desde que las nuevas instalaciones integradas de la compañía se pusieron en línea, informa Middleton, todos los involucrados ahora están tomando decisiones más inteligentes y aprendiendo más de la experiencia. Esas decisiones han dado como resultado servicios de valor agregado y eficiencias de costos, agrega. “Si podemos hacer funcionar un motor más caliente, obtendremos un motor más eficiente. Si podemos fabricar componentes más rápido, entonces podemos abastecer a nuestro mercado. Si hacemos motores más baratos, seremos más competitivos ".
En última instancia, estas mejoras no solo benefician a Rolls-Royce y su cadena de suministro, sino también a sus clientes. Y ese es el objetivo final, explica Middleton; “Los clientes de Rolls-Royce están en el corazón de todo lo que hacemos. Y es por eso que hemos aprovechado la tecnología: para brindarles a nuestros clientes un mejor producto ".
