CONFIDENTIEL DE L'ENTREPRISE. NE PAS DIVULGUER.
La Rolls-Royce des usines
Une entreprise synonyme de qualité depuis longtemps fait passer l'intégration des systèmes cyber-physiques au niveau supérieur avec des analyses intégrées de qualité et de fiabilité
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Défi: Réduisez les coûts et augmentez le rendement dans les usines de fabrication Rolls-Royce du monde entier en adoptant une norme internationale d'amélioration. Supprimez les défaillances ponctuelles de la chaîne d'approvisionnement et générez de la propriété intellectuelle.
Solution: Après avoir appris que le groupe de surveillance de l'état du moteur de Rolls-Royce avait utilisé JMP® pour développer une amélioration qui permettait à l'entreprise d'économiser 1 million de livres sterling par an, le chef des systèmes d'ingénierie de fabrication, Dan Middleton, a pris la décision d'autoriser le logiciel dans la fabrication. Une comparaison directe des outils disponibles – sous la forme d'un hack-a-thon interne – a été une preuve de concept : JMP pouvait faire en 8 heures ce qui prenait 3 jours aux ingénieurs utilisant Python et 6 jours aux ingénieurs utilisant Minitab.
Résultats: La capacité de Rolls-Royce à prendre plus rapidement des décisions basées sur les données avec JMP s'est traduite par des services à valeur ajoutée étendus et des économies de coûts. En seulement 9 mois, un seul ingénieur a utilisé JMP pour développer des solutions pour 15 défis de fabrication uniques dans diverses usines Rolls-Royce dans différentes zones géographiques. L'entreprise s'efforce maintenant d'intensifier ces améliorations.
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L'industrie 4.0 offre une vision transformatrice de l'avenir de la fabrication : l'intégration des systèmes cyber-physiques générera des flux de données continus et fluides. Le cloud computing offrira de nouvelles façons d'accéder et d'analyser ces données. Et l'apprentissage automatique mettra les données à des usages plus créatifs, précis et efficaces. Une proposition très séduisante, sans aucun doute. Mais alors que la plupart des entreprises considèrent la fabrication intelligente comme une possibilité passionnante, peu ont réussi à mettre la théorie en pratique.
Peu, c'est-à-dire, sauf Rolls-Royce.
En 2018, Rolls-Royce a investi plus de 60 millions de livres sterling dans une seule usine de fabrication ; dont 7 millions de livres sterling ont été affectés explicitement à l'intégration informatique. Il s'agissait d'un investissement majeur que le chef des systèmes d'ingénierie de fabrication de l'entreprise, Dan Middleton, appelle une « évidence » car, dit-il, « l'analyse de rentabilisation est que [l'intégration] est rentable ».
La capacité de Rolls-Royce à prendre plus rapidement des décisions basées sur les données avec JMP s'est traduite par des services à valeur ajoutée étendus et des économies de coûts.
Cette estimation n'est pas loin. Rolls-Royce voit déjà les retours sur investissement, dit Middleton. En fait, le site rénové atteint désormais entre 35 et 45 % de rendement en plus. Une partie de cet avantage peut être attribuée à des machines mises à niveau, bien sûr, mais il ne fait aucun doute que l'intégration de l'analyse a un impact démesuré. Et avoir le bon logiciel, dit Middleton, est en partie la raison pour laquelle le retour sur investissement a été si rapide à venir.
Apprendre du succès d'une autre division d'un million de livres sterling par an
Juste au moment où l'installation mise à niveau était mise en ligne en 2018, Middleton commençait un audit du paysage de l'outillage de l'entreprise. Il a cherché à évaluer le portefeuille déjà étendu de logiciels de Rolls-Royce pour identifier un outil à guichet unique qui pourrait aider les équipes d'ingénierie à tirer parti des nouveaux flux de données. En fin de compte, la solution se trouvait juste à travers le campus de la division Engine Health Monitoring (EHM) de Rolls-Royce.
Lorsqu'au début de 2018, l'EHM a annoncé un séminaire d'analyse informel, Middleton et son collègue Russell Bayes, un ingénieur des systèmes de fabrication de l'usine Advanced Blade Casting Facility (ABCF) de Rolls-Royce à Derby, au Royaume-Uni, ont décidé d'y assister. Ce qu'ils ont vu était passionnant : une équipe d'EHM avait utilisé un logiciel statistique appelé JMP® pour développer une nouvelle méthode de surveillance susceptible de faire économiser à l'entreprise plus d'un million de livres sterling par an.
C'était la première personne dans la fabrication chez Rolls-Royce à avoir beaucoup réfléchi à JMP, explique Middleton. « En fait, nous avons été époustouflés par les capacités de l'outil. Nous avons pensé d'accord, jouons avec JMP et voyons ce qu'il peut vraiment faire », dit-il. « Nous étions un peu sceptiques au début. En environ 4 mois, cependant, nous avions établi qu'il y avait quelque chose à propos de cet outil. Nous n'étions pas encore sûrs de ce que c'était, mais cela nous permettait de faire des calculs très intelligents.
Middleton a engagé un nouvel ingénieur, Aman Datta, pour se concentrer exclusivement sur l'apprentissage de JMP et sur la détermination du rôle qu'il pourrait jouer dans les opérations de fabrication de Rolls-Royce.« C'est l'importance que nous voyons dans [JMP] », explique Middleton, « que nous avons effectivement libéré un ingénieur pour aller jouer sur un logiciel pendant un an. » Nouvel outil en main, Datta, Middleton et Bayes ont travaillé ensemble pour trier un certain nombre de problèmes qui tourmentaient l'ABCF depuis des années. C'était un test pour JMP, et ils n'ont pas été déçus.
La direction exécutive prend note : « Comment pouvons-nous en faire plus ? »
Comme les autres sites d'usines intelligentes de Rolls-Royce, l'ABCF peut créer une carte de données détaillée du cycle de vie de chaque composant de moteur passant par les flux de valeur de l'usine. Avec un logiciel suffisamment robuste, les ingénieurs peuvent ensuite utiliser ces signatures de données pour construire des modèles statistiques dynamiques qui aident à identifier les composants les plus susceptibles de tomber en panne ou de ne pas être conformes. Ces informations leur permettent à leur tour de prendre des décisions stratégiques sur les pièces qui doivent passer à l'étape suivante et celles qui doivent être mises au rebut ou déclassées.
L'élimination des pièces hors spécifications plus tôt dans le cycle de production permet aux ingénieurs de fabrication comme Middleton et ses collègues de réduire le temps et les ressources qu'ils investissent dans des composants de mauvaise qualité qui nécessitent une reprise. Cumulativement, ces économies peuvent avoir un impact énorme sur les coûts nets.
Dans leurs premiers essais avec JMP, explique Middleton, l'équipe a résolu quatre problèmes clés qui ont généré des avantages significatifs. « Nous avons tellement réussi que notre vice-président exécutif a demandé : « Comment pouvons-nous en faire plus ? » Nous avons donc acheté 41 licences JMP supplémentaires – nous sommes passés d'une [copie de JMP] à 41 en l'espace de 9 mois. Le groupe compte également désormais 30 ingénieurs de fabrication utilisant JMP Pro.
Depuis qu'elle s'est rendu compte de l'évolutivité de ces améliorations, Rolls-Royce a repositionné Middleton et Datta afin d'utiliser leur expertise dans ses installations du monde entier. Datta passe du temps dans l'usine pour comprendre les problèmes spécifiques au site auxquels ses collègues sont confrontés, puis pour utiliser JMP pour trouver une solution. La proposition, explique Middleton, est la suivante : « J'ai ce logiciel malveillant, un super ordinateur et un réseau cloud auquel je peux me connecter. Laissez-moi essayer [votre problème] pour vous.
En seulement 9 mois, Datta a développé des solutions pour 15 défis de fabrication uniques dans les usines Rolls-Royce dans différents endroits du monde. Et, dit Middleton, chaque nouveau défi est un point de données dans l'ensemble des opérations de Rolls-Royce.
Les problèmes qu'ils voient, ajoute-t-il, sont plus souvent similaires que différents. « Cela fait partie du changement culturel : le déploiement des avantages d'un établissement à l'autre. » Et à mesure que de plus en plus d'installations Rolls-Royce seront en ligne avec des systèmes d'analyse intégrés numériquement, il deviendra plus facile d'être plus proactif – et plus prédictif – en matière d'ingénierie de fabrication ; "Vous devez changer d'état d'esprit et dire, ne perdons pas notre temps ou nos ressources."
Adopter la philosophie de l'échec rapide, évoluer avec le cloud computing
L'une des façons dont le changement de culture s'est manifesté est l'adoption de la philosophie de l'échec rapide. Il peut sembler étrange qu'une organisation aussi appréciée que Rolls-Royce considère l'échec comme acceptable, voire encouragé. Mais l'entreprise a appris qu'il vaut mieux abandonner tôt les projets lorsqu'ils manquent de promesses. (Middleton dit, par exemple, que toute analyse exploratoire avec une valeur R inférieure à 0,5 pourrait être suspendue au fur et à mesure que l'équipe étudie des tendances plus prometteuses).
Pour aider à prioriser, Rolls-Royce organise des sessions de gouvernance hebdomadaires. Les ingénieurs qui ne voient pas de promesses dans leurs projets les retireront de l'ordre du jour et passeront à autre chose. « C'est une façon très mature de faire les choses », dit Middleton. Auparavant, les ingénieurs étaient peut-être devenus très protecteurs vis-à-vis d'un projet, mais l'éthique de la rapidité d'échec leur permet de rejeter les idées d'amélioration peu susceptibles de donner des résultats. Et cela signifie une capacité accrue et davantage de projets d'amélioration.
« Le problème [avec les systèmes d'usine intelligents] est que nous trouvons les choses trop rapidement maintenant », explique Middleton. « Et c'est là que nous utilisons maintenant la technologie cloud. Les êtres humains ne peuvent travailler que si longtemps. Mais les machines - nous pouvons les configurer pour créer des modèles de tâches.
« JMP accélère tout cela. En effet, nous sommes passés de l'analyse des données en une semaine à une analyse en deux jours. Téléchargez des rames de données dans le cloud et exécutez des dizaines de modèles simultanément. Voyez quelque chose d'intéressant et modifiez ou réexécutez n'importe quelle analyse dans un court laps de temps.
« Dans une certaine mesure, nous n'avons plus à le faire nous-mêmes », explique Middleton. « Nous créons le modèle nous-mêmes, mais la modélisation est devenue tellement plus facile. Vous pouvez le laisser fonctionner pendant le week-end et revenir le lundi et il a ingéré toutes ces données et vous donne une réponse ou une nouvelle direction. Cette direction pourrait être d'aller faire une enquête différente ou de faire un DOE (plan d'expériences).
La technologie basée sur le cloud, associée à la modélisation dans JMP, favorise la résolution de problèmes et l'assistance ; les ingénieurs peuvent accéder aux données d'une manière qui, selon Middleton, « permet à Rolls-Royce de fonctionner de manière transparente en tant qu'organisation ».
« Toute notre culture a changé du jour au lendemain »
Les transformations de l'industrie 4.0 ne se déroulent généralement pas aussi rapidement. Mais chez Rolls-Royce, le corpus croissant de preuves a motivé un changement radical dans la pensée statistique à tous les échelons de l'organisation, explique Middleton. L'un des exemples les plus directs est venu d'un hack-a-thon d'entreprise en 2018 où des équipes de différentes divisions de Rolls-Royce se sont affrontées pour résoudre un défi de fabrication auparavant insoluble. Et ce faisant, ils se sont retrouvés avec une comparaison directe des options logicielles disponibles.
L'affaire était assez complexe et impliquait un éventail de processus et d'interactions. Une équipe a utilisé Minitab, une autre Python et une autre R. L'équipe de Middleton a utilisé JMP. « Nous avons décidé d'aborder cette question d'une manière différente car elle était sensible du point de vue de la sortie. Notre équipe a donc utilisé JMP », explique-t-il. "Et dans les 8 heures, nous avons résolu le problème."
Au moment où l'équipe de Middleton est parvenue à une solution, il déclare : « Les personnes utilisant Python venaient tout juste de commencer à créer un modèle. Les utilisateurs de Minitab n'avaient même pas encore structuré les données.
Au final, les équipes utilisant des logiciels open source sont arrivées à une solution en 3 jours. L'équipe utilisant Minitab a pris 6 jours. Et l'équipe utilisant JMP n'a eu besoin que de 8 heures. C'était un résultat révélateur et la direction de Rolls-Royce en a pris note, dit Middleton ; « Toute notre culture a changé du jour au lendemain.
Rolls-Royce étend maintenant le modèle de hack-a-thon afin que des équipes d'experts en la matière et de data scientists du monde entier puissent travailler ensemble pour résoudre certains des problèmes les plus complexes de l'entreprise – et proposer de grandes idées. "[Le modèle hack-a-thon] nous permet de mieux comprendre nos défis d'ingénierie et de repousser encore plus loin les limites de la physique", a déclaré Middleton, ajoutant qu'une approche globale aidera Rolls-Royce à adopter une norme internationale et à supprimer les défaillances ponctuelles de la chaîne d'approvisionnement.
Création de propriété intellectuelle
Au-delà de la standardisation des opérations, l'entreprise est parvenue à une prise de conscience critique : en utilisant l'analyse si efficacement, Rolls-Royce est en fait création propriété intellectuelle (PI). Cette propriété intellectuelle peut ensuite être exploitée pour générer de nouvelles sources de financement en plus de l'amélioration continue traditionnelle, soutient Middleton. « Nous n'avons même jamais imaginé cela. Lorsque nous avons commencé, nous avons simplement pensé à utiliser l'analyse pour résoudre les problèmes d'aujourd'hui, pour améliorer nos produits et nos processus et offrir à nos clients un moteur plus performant.
Prenons, par exemple, le cas présenté dans le hack-a-thon. « Grâce à ce problème, nous avons effectivement généré deux éléments de propriété intellectuelle. L'un [est hautement protégé] et guidera la façon dont Rolls-Royce met en place ses usines. L'autre que nous partagerons avec nos fournisseurs et clients. Et la chaîne d'approvisionnement », explique Middleton.
« JMP nous a permis de poser différentes questions et de remettre en question la pensée de nos experts en la matière…. Par exemple, nous essayons de résoudre un défaut sur [une] frontière à grand angle depuis environ 20 ans maintenant. Et ce que nous avons montré [avec JMP], c'est qu'il y avait quelque chose de fondamentalement faux dans la conception de l'équipement. Les experts en la matière n'y avaient jamais pensé auparavant. C'est uniquement parce que vous pouvez leur apporter autant de données, les modéliser et apporter un outil de modélisation avec vous.
« Cela nous a maintenant permis de retourner voir le fournisseur d'équipement et de lui dire qu'il y a quelque chose de fondamentalement faux dans sa conception. Bien sûr, nous ne leur avons pas dit exactement ce que nous avons trouvé. Parce que nous avons efficacement développé la propriété intellectuelle.
Au cours de l'année écoulée depuis la mise en ligne des installations nouvellement intégrées de l'entreprise, rapporte Middleton, toutes les personnes impliquées prennent désormais des décisions plus judicieuses et apprennent davantage de l'expérience. Ces décisions ont abouti à la fois à des services à valeur ajoutée et à des économies de coûts, ajoute-t-il. « Si nous pouvons faire chauffer un moteur plus chaud, nous obtiendrons un moteur plus efficace. Si nous pouvons fabriquer des composants plus rapidement, nous pourrons alors approvisionner notre marché. Si nous réalisons des moteurs moins chers, alors nous serons plus compétitifs. »
En fin de compte, ces améliorations profitent non seulement à Rolls-Royce et à sa chaîne d'approvisionnement, mais aussi à ses clients. Et c'est le but ultime, explique Middleton ; « Les clients de Rolls-Royce sont au cœur de tout ce que nous faisons. Et c'est pourquoi nous avons tiré parti de la technologie : pour offrir à nos clients un meilleur produit.
