FIRMENVERTRAULICH. KANN INNERHALB VON JMP UND ROLLS ROYCE GETEILT WERDEN.
Der Rolls-Royce unter den Fabriken
Ein Unternehmen, das seit langem für Qualität steht, bringt die Integration cyber-physischer Systeme mit integrierter Qualitäts- und Zuverlässigkeitsanalyse auf die nächste Stufe
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Herausforderung: Senken Sie die Kosten und steigern Sie den Ertrag in den Produktionsstätten von Rolls-Royce auf der ganzen Welt, indem Sie einen internationalen Standard für Verbesserungen übernehmen. Entfernen Sie Einzelfehler aus der Lieferkette und generieren Sie geistiges Eigentum.
Lösung: Nachdem Dan Middleton, Chief of Manufacturing Engineering Systems, erfahren hatte, dass die Engine Health Monitoring Group von Rolls-Royce JMP® verwendet hatte, um eine Verbesserung zu entwickeln, die dem Unternehmen 1 Million Pfund pro Jahr einsparte, traf er die Entscheidung, die Software in der Fertigung zu lizenzieren. Ein direkter Vergleich verfügbarer Tools – in Form eines internen Hack-A-Thons – war Proof of Concept: JMP schaffte in 8 Stunden, wofür Ingenieure mit Python 3 Tage und Ingenieure mit Minitab 6 Tage brauchten.
Ergebnisse: Die Fähigkeit von Rolls-Royce, mit JMP mehr datengesteuerte Entscheidungen schneller zu treffen, hat zu weit verbreiteten Mehrwertdiensten und Kosteneinsparungen geführt. In nur 9 Monaten entwickelte ein einziger Ingenieur mit JMP Lösungen für 15 einzigartige Fertigungsherausforderungen in einer Vielzahl von Rolls-Royce-Werken in verschiedenen Regionen. Das Unternehmen arbeitet nun aggressiv daran, diese Verbesserungen auszuweiten.
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Industrie 4.0 bietet eine transformative Vision der Zukunft der Fertigung: Cyber-physische Systemintegration wird kontinuierliche, frei fließende Datenströme erzeugen. Cloud Computing wird neue Möglichkeiten bieten, auf diese Daten zuzugreifen und sie zu analysieren. Und maschinelles Lernen wird Daten kreativer, genauer und effizienter nutzen. Ein sehr ansprechendes Angebot, ohne Zweifel. Doch während die meisten Unternehmen die intelligente Fertigung als spannende Möglichkeit ansehen, haben nur wenige die Theorie erfolgreich in die Praxis umgesetzt.
Nur wenige, außer Rolls-Royce.
Im Jahr 2018 investierte Rolls-Royce allein in eine Produktionsstätte über 60 Millionen Pfund; £7 Millionen davon wurden ausdrücklich für die IT-Integration bereitgestellt. Es war eine große Investition, die der Chief of Manufacturing Engineering Systems des Unternehmens, Dan Middleton, als „ein Kinderspiel“ bezeichnet, weil, wie er sagt, „das Geschäftsszenario ist, dass sich [Integration] selbst bezahlt macht“.
Rolls-Royce’s capacity for making more data-driven decisions faster with JMP has resulted in widespread value-added services and cost efficiencies.Rolls-Royce’s capacity for making more data-driven decisions faster with JMP has resulted in widespread value-added services and cost efficiencies. Die Fähigkeit von Rolls-Royce, mit JMP mehr datengesteuerte Entscheidungen schneller zu treffen, hat zu weit verbreiteten Mehrwertdiensten und Kosteneinsparungen geführt.
Diese Schätzung ist nicht weit entfernt. Rolls-Royce sieht bereits die Rendite seiner Investition, sagt Middleton. Tatsächlich erzielt der renovierte Standort jetzt zwischen 35 und 45 Prozent mehr Leistung. Ein Teil dieses Vorteils kann natürlich auf modernisierte Maschinen zurückgeführt werden, aber es besteht kein Zweifel, dass die Analyseintegration einen übergroßen Einfluss hat. Und die richtige Software zu haben, ist laut Middleton einer der Gründe dafür, dass sich der ROI so schnell entwickelt hat.
Aus dem Erfolg einer anderen Abteilung von 1 Million Pfund pro Jahr lernen
Gerade als die modernisierte Anlage 2018 in Betrieb ging, begann Middleton mit einer Prüfung der Werkzeuglandschaft des Unternehmens. Er versuchte, das bereits umfangreiche Software-Portfolio von Rolls-Royce zu evaluieren, um ein One-Stop-Shop-Tool zu finden, das Ingenieurteams dabei helfen könnte, neue Datenströme zu nutzen. Am Ende lag die Lösung direkt gegenüber dem Campus der Abteilung Engine Health Monitoring (EHM) von Rolls-Royce.
Als das EHM Anfang 2018 ein informelles Analyseseminar ankündigte, entschieden sich Middleton und sein Kollege Russell Bayes, ein Ingenieur für Fertigungssysteme von Rolls-Royces Advanced Blade Casting Facility (ABCF) in Derby, Großbritannien, daran teilzunehmen. Was sie sahen, war spannend: Ein EHM-Team hatte eine Statistiksoftware namens JMP® verwendet, um eine neue Überwachungsmethode zu entwickeln, die dem Unternehmen wahrscheinlich mehr als 1 Million Pfund pro Jahr einsparen würde.
Es war das erste Mal, dass jemand in der Fertigung bei Rolls-Royce viel über JMP nachgedacht hat, erklärt Middleton. „Wir waren wirklich überwältigt von den Fähigkeiten des Tools. Wir dachten, okay, lasst uns mit JMP herumspielen und sehen, was es wirklich kann“, sagt er. „Anfangs waren wir etwas skeptisch. Innerhalb von etwa 4 Monaten hatten wir jedoch festgestellt, dass an diesem Tool etwas dran war. Wir waren uns noch nicht sicher, was es war, aber es erlaubte uns, einige sehr clevere Berechnungen anzustellen.“
Middleton stellte einen neuen Ingenieur, Aman Datta, ein, der sich ausschließlich darauf konzentrieren sollte, JMP zu lernen und zu bestimmen, welche Rolle es in den Fertigungsabläufen von Rolls-Royce spielen könnte.„Das ist die Bedeutung, die wir in [JMP] sehen“, sagt Middleton, „dass wir effektiv einen Ingenieur freigestellt haben, um ein Jahr lang an einer Software zu spielen.“ Datta, Middleton und Bayes haben ein neues Tool in der Hand und arbeiteten zusammen, um eine Reihe von Problemen zu prüfen, die das ABCF seit Jahren geplagt hatten. Es war ein Testfall für JMP, und sie wurden nicht enttäuscht.
Die Geschäftsleitung wird aufmerksam: „Wie können wir mehr davon tun?“
Wie die anderen Smart-Factory-Standorte von Rolls-Royce kann das ABCF eine detaillierte Datenkarte des Lebenszyklus jeder einzelnen Motorkomponente erstellen, die die Wertströme der Anlage durchläuft. Mit einer ausreichend robusten Software können Ingenieure diese Datensignaturen dann verwenden, um dynamische statistische Modelle zu erstellen, die dabei helfen, zu identifizieren, welche Komponenten am wahrscheinlichsten ausfallen oder nicht übereinstimmen. Diese Informationen befähigen sie wiederum dazu, strategische Entscheidungen darüber zu treffen, welche Teile zum nächsten Schritt übergehen und welche verschrottet oder herabgesetzt werden sollten.
Die Eliminierung von Teilen, die nicht den Spezifikationen entsprechen, früher im Produktionszyklus ermöglicht es Fertigungsingenieuren wie Middleton und seinen Kollegen, die Zeit und die Ressourcen zu reduzieren, die sie in minderwertige Komponenten investieren, die eine Nacharbeit erfordern. Kumulativ können diese Einsparungen einen enormen Einfluss auf die Endkosten haben.
In ihren ersten Versuchen mit JMP, erklärt Middleton, löste das Team vier Hauptprobleme, die zu erheblichen Vorteilen führten. „Wir [erreichten] so viel, dass unser Executive Vice President fragte: ‚Wie können wir mehr davon erreichen?' Also haben wir 41 weitere JMP-Lizenzen gekauft – wir sind innerhalb von 9 Monaten von einer [Kopie von JMP] auf 41 gestiegen.“ Die Gruppe hat jetzt auch 30 Fertigungsingenieure, die JMP Pro verwenden.
Seit Rolls-Royce die Skalierbarkeit dieser Verbesserungen erkannt hat, hat es Middleton und Datta neu positioniert, um ihr Know-how in seinen Einrichtungen auf der ganzen Welt zu nutzen. Datta verbringt viel Zeit in der Fabrikhalle, um alle standortspezifischen Probleme seiner Kollegen zu verstehen – und dann mit JMP eine Lösung zu finden. Der Vorschlag, erklärt Middleton, lautet wie folgt: „Ich habe dieses abgefahrene Stück Software, einen Supercomputer und ein Cloud-Netzwerk, mit dem ich mich verbinden kann. Lassen Sie mich [Ihr Problem] für Sie ausprobieren.“
In nur 9 Monaten entwickelte Datta Lösungen für 15 einzigartige Fertigungsherausforderungen in Rolls-Royce-Werken an verschiedenen Standorten auf der ganzen Welt. Und laut Middleton ist jede neue Herausforderung ein Datenpunkt im Gesamtbild der Geschäftstätigkeit von Rolls-Royce.
Die Probleme, die sie sehen, fügt er hinzu, sind eher ähnlich als unterschiedlich. „Dies ist Teil des kulturellen Wandels: Vorteile von einer Einrichtung zur anderen ausrollen.“ Und je mehr Rolls-Royce-Werke mit digital integrierten Analysesystemen online gehen, desto einfacher wird es, proaktiver – und vorausschauender – in der Fertigungstechnik vorzugehen; „Man muss die Denkweise ändern und sagen, lasst uns nicht unsere Zeit oder Ressourcen verschwenden.“
Die Fail-Fast-Philosophie annehmen und mit Cloud Computing skalieren
Einer der Wege, auf denen sich dieser Kulturwandel manifestiert hat, ist die Übernahme der Fail-Fast-Philosophie. Es mag seltsam erscheinen, dass ein so angesehenes Unternehmen wie Rolls-Royce Scheitern als akzeptabel – ja sogar als ermutigt – ansieht. Aber das Unternehmen hat gelernt, dass es besser ist, Projekte frühzeitig abzubrechen, wenn sie nicht vielversprechend sind. (Middleton sagt zum Beispiel, dass jede explorative Analyse mit einem R-Wert von weniger als 0,5 zurückgestellt werden könnte, wenn das Team weitermacht, um vielversprechendere Trends zu untersuchen).
Um bei der Priorisierung zu helfen, führt Rolls-Royce wöchentliche Governance-Sitzungen durch. Ingenieure, die in ihren Projekten keine vielversprechenden Aussichten sehen, werden sie von der Agenda streichen und weitermachen. „Das ist eine sehr ausgereifte Vorgehensweise“, sagt Middleton. Früher waren Ingenieure gegenüber einem Projekt vielleicht sehr vorsichtig, aber das Ethos der schnellen Ausfallsicherheit befähigt sie, Verbesserungsideen zu verwerfen, die wahrscheinlich keine Ergebnisse bringen. Und das bedeutet erhöhte Kapazität und mehr Verbesserungsprojekte.
„Das Problem [bei intelligenten Fabriksystemen] ist, dass wir Dinge jetzt zu schnell finden“, sagt Middleton. „Und hier setzen wir jetzt Cloud-Technologie ein. Menschen können nur so lange arbeiten. Aber Maschinen – wir können sie damit beauftragen, Modelle zu erstellen.
„JMP beschleunigt all das. Tatsächlich sind wir von der Datenanalyse im Laufe einer Woche auf zwei Tage übergegangen.“ Laden Sie Unmengen von Daten in die Cloud hoch und führen Sie zahlreiche Modelle gleichzeitig aus. Sehen Sie etwas Interessantes und optimieren oder wiederholen Sie jede Analyse in kurzer Zeit.
„Wir müssen das teilweise nicht mehr selbst machen“, erklärt Middleton. „Wir erstellen das Modell selbst, aber das Modellieren ist so viel einfacher geworden. Sie können es über das Wochenende laufen lassen und am Montag wiederkommen, und es hat all diese Daten aufgenommen und gibt Ihnen eine Antwort oder eine neue Richtung. Diese Richtung könnte darin bestehen, eine andere Untersuchung durchzuführen oder ein DOE (Design of Experiments) durchzuführen.“
Cloud-basierte Technologie, gekoppelt mit der Modellierung in JMP, fördert die Problemlösung und den Support; Ingenieure können so auf Daten zugreifen, wie Middleton sagt, „dass Rolls-Royce als Organisation nahtlos fließen kann“.
„Unsere gesamte Kultur hat sich über Nacht verändert“
Industrie 4.0-Transformationen verlaufen normalerweise nicht so schnell. Aber bei Rolls-Royce motivierte die wachsende Zahl von Beweisen eine grundlegende Veränderung im statistischen Denken auf allen Ebenen der Organisation, erklärt Middleton. Eines der direktesten Beispiele kam von einem Unternehmens-Hack-A-Thon im Jahr 2018, bei dem Teams aus verschiedenen Bereichen von Rolls-Royce gegeneinander antraten, um eine zuvor unlösbare Fertigungsherausforderung zu lösen. Und so landeten sie am Ende bei einem direkten Vergleich der verfügbaren Software-Optionen.
Der Fall war ziemlich komplex und umfasste eine Reihe von Prozessen und Interaktionen. Ein Team verwendete Minitab, eines Python und ein anderes R. Middletons Team verwendete JMP. „Wir haben uns entschieden, dies anders anzugehen, weil es aus Ausgabesicht heikel war, also hat unser Team JMP verwendet“, sagt er. „Und innerhalb von 8 Stunden haben wir das Problem behoben.“
Als Middletons Team zu einer Lösung gelangt war, sagt er: „Die Leute, die Python verwenden, hatten gerade erst begonnen, ein Modell zu erstellen. Die Leute, die Minitab verwenden, hatten die Daten noch nicht einmal strukturiert.“
Am Ende kamen die Teams, die Open-Source-Software verwenden, innerhalb von 3 Tagen zu einer Lösung. Das Team mit Minitab benötigte 6 Tage. Und das Team, das JMP verwendete, benötigte nur 8 Stunden. Es war ein aufschlussreiches Ergebnis und die Führung von Rolls-Royce wurde aufmerksam, sagt Middleton; „unsere gesamte Kultur hat sich über Nacht verändert.“
Rolls-Royce erweitert nun das Hack-a-Thon-Modell, damit Teams aus Fachexperten und Datenwissenschaftlern auf der ganzen Welt zusammenarbeiten können, um einige der schwierigsten Probleme des Unternehmens zu lösen – und auf große Ideen zu kommen. „[Das Hack-a-Thon-Modell] ermöglicht es uns, unsere technischen Herausforderungen besser zu verstehen und die Grenzen der Physik noch weiter zu erweitern“, sagt Middleton und fügt hinzu, dass ein globaler Ansatz Rolls-Royce dabei helfen wird, einen internationalen Standard zu übernehmen und einzelne Punktausfälle in der Lieferkette.
Geistiges Eigentum schaffen
Über die Standardisierung von Abläufen hinaus ist das Unternehmen zu einer entscheidenden Erkenntnis gelangt: Rolls-Royce ist es tatsächlich, indem es Analysen so effektiv einsetzt Erstellen geistiges Eigentum (IP). Dieses geistige Eigentum kann dann genutzt werden, um zusätzlich zur traditionellen kontinuierlichen Verbesserung neue Finanzierungsströme zu generieren, behauptet Middleton. „Das haben wir uns nie vorgestellt. Als wir anfingen, dachten wir nur daran, Analytik einzusetzen, um die Probleme von heute zu lösen, unsere Produkte und Prozesse zu verbessern und unseren Kunden einen leistungsstärkeren Motor zu bieten.“
Nehmen wir zum Beispiel den im Hack-a-thon vorgestellten Fall. „Durch dieses eine Problem haben wir effektiv zwei Teile von IP generiert. Einer [ist hochgradig geschützt] und wird leiten, wie Rolls-Royce seine Fabriken einrichtet. Die andere teilen wir mit unseren Lieferanten und Kunden. Und die Lieferkette“, erklärt Middleton.
„JMP hat es uns ermöglicht, verschiedene Fragen zu stellen und die Denkweise unserer Fachexperten herauszufordern…. Zum Beispiel versuchen wir seit etwa 20 Jahren, einen Fehler an [einer] Hochwinkelgrenze zu lösen. Und was wir [mit JMP] gezeigt haben, ist, dass mit dem Design der Ausrüstung etwas grundlegend falsch war. Daran hatten die Fachexperten noch nie gedacht. Das liegt nur daran, dass Sie so viele Daten zu ihnen bringen, modellieren und ein Modellierungstool mitbringen können.
„Dadurch konnten wir jetzt zum Geräteanbieter zurückgehen und ihm mitteilen, dass mit seinem Design etwas grundlegend nicht stimmt. Natürlich haben wir ihnen nicht genau gesagt, was wir gefunden haben. Weil wir geistiges Eigentum effektiv entwickelt haben.“
In dem einen Jahr, seit die neu integrierten Einrichtungen des Unternehmens online gegangen sind, trifft laut Middleton jeder Beteiligte klügere Entscheidungen und lernt mehr aus der Erfahrung. Diese Entscheidungen hätten sowohl zu Mehrwertdiensten als auch zu Kosteneinsparungen geführt, fügt er hinzu. „Wenn wir einen Motor heißer laufen lassen können, bekommen wir einen effizienteren Motor. Wenn wir Komponenten schneller herstellen können, können wir unseren Markt beliefern. Wenn wir Motoren billiger machen, werden wir wettbewerbsfähiger.“
Letztlich kommen diese Verbesserungen nicht nur Rolls-Royce und seiner Lieferkette zugute, sondern auch seinen Kunden. Und das ist das ultimative Ziel, erklärt Middleton; „Die Kunden von Rolls-Royce stehen im Mittelpunkt unseres Handelns. Und deshalb haben wir Technologie genutzt: um unseren Kunden ein besseres Produkt zu bieten.“
