RISERVATO AZIENDALE. NON DIVULGARE.
La Rolls-Royce delle fabbriche
Un'azienda da tempo sinonimo di qualità porta l'integrazione dei sistemi cyber-fisici a un livello superiore con analisi integrate di qualità e affidabilità
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Sfida: Riduci i costi e aumenta la resa negli stabilimenti di produzione Rolls-Royce in tutto il mondo adottando uno standard internazionale per il miglioramento. Rimuovi i guasti da un singolo punto dalla catena di approvvigionamento e genera proprietà intellettuale.
Soluzione: Dopo aver appreso che il gruppo di monitoraggio dello stato del motore di Rolls-Royce aveva utilizzato JMP® per sviluppare un miglioramento che ha consentito all'azienda di risparmiare 1 milione di sterline all'anno, il capo dei sistemi di ingegneria di produzione Dan Middleton ha deciso di concedere in licenza il software nella produzione. Un confronto diretto tra gli strumenti disponibili, sotto forma di hack-a-thon interno, è stato una prova del concetto: JMP poteva fare in 8 ore ciò che richiedeva agli ingegneri che utilizzavano Python 3 giorni e agli ingegneri che utilizzavano Minitab 6 giorni per essere completato.
Risultati: La capacità di Rolls-Royce di prendere più rapidamente decisioni basate sui dati con JMP ha portato a servizi a valore aggiunto diffusi ed efficienza dei costi. In soli 9 mesi, un solo ingegnere ha utilizzato JMP per sviluppare soluzioni per 15 sfide di produzione uniche in una varietà di stabilimenti Rolls-Royce in diverse aree geografiche. L'azienda sta ora lavorando in modo aggressivo per aumentare questi miglioramenti.
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Industria 4.0 offre una visione trasformativa del futuro della produzione: l'integrazione dei sistemi cyber-fisici genererà flussi di dati continui e fluidi. Il cloud computing offrirà nuovi modi per accedere e analizzare tali dati. E l'apprendimento automatico metterà i dati in usi più creativi, accurati ed efficienti. Una proposta molto allettante, senza dubbio. Ma mentre la maggior parte delle aziende vede la produzione intelligente come una possibilità entusiasmante, poche hanno messo in pratica con successo la teoria.
Pochi, cioè, tranne Rolls-Royce.
Nel 2018, Rolls-Royce ha investito oltre 60 milioni di sterline in un solo impianto di produzione; £ 7 milioni dei quali sono stati stanziati esplicitamente per l'integrazione IT. È stato un investimento importante che il capo dei sistemi di ingegneria di produzione dell'azienda Dan Middleton definisce "un gioco da ragazzi" perché, dice, "il business case è che [l'integrazione] si ripaga da sola".
La capacità di Rolls-Royce di prendere più rapidamente decisioni basate sui dati con JMP ha portato a servizi a valore aggiunto diffusi ed efficienza dei costi.
Questa stima non è lontana. Rolls-Royce sta già vedendo i ritorni sul suo investimento, afferma Middleton. In effetti, il sito rinnovato sta ora ottenendo tra il 35 e il 45 percento in più di produzione. Una parte di questo vantaggio può essere ovviamente attribuita a macchinari aggiornati, ma non c'è dubbio che l'integrazione dell'analisi stia avendo un impatto enorme. E avere il software giusto, dice Middleton, è parte del motivo per cui il ROI è arrivato così velocemente.
Imparare dal successo di 1 milione di sterline all'anno di un'altra divisione
Proprio mentre la struttura aggiornata era online nel 2018, Middleton stava iniziando un audit del panorama degli utensili dell'azienda. Ha cercato di valutare il già ampio portafoglio di software di Rolls-Royce per identificare uno strumento one-stop-shop che potrebbe aiutare i team di ingegneri a sfruttare i nuovi flussi di dati. Alla fine, la soluzione si trovava proprio di fronte al campus della divisione Engine Health Monitoring (EHM) di Rolls-Royce.
Quando all'inizio del 2018 l'EHM ha annunciato un seminario di analisi informale, Middleton e il collega Russell Bayes, un ingegnere dei sistemi di produzione dell'Advanced Blade Casting Facility (ABCF) di Rolls-Royce a Derby, nel Regno Unito, hanno deciso di partecipare. Quello che hanno visto è stato emozionante: un team EHM aveva utilizzato un software statistico chiamato JMP® per sviluppare un nuovo metodo di monitoraggio che avrebbe potuto far risparmiare all'azienda più di 1 milione di sterline l'anno.
È stato il primo ad aver pensato molto a JMP nella produzione di Rolls-Royce, spiega Middleton. “In realtà siamo rimasti stupefatti: le capacità dello strumento. Abbiamo pensato bene, giochiamo con JMP e vediamo cosa può fare davvero”, dice. “All'inizio eravamo un po' scettici. In circa 4 mesi, tuttavia, abbiamo stabilito che c'era qualcosa in questo strumento. Non eravamo ancora sicuri di cosa fosse, ma ci stava permettendo di fare dei calcoli molto intelligenti".
Middleton ha incaricato un nuovo ingegnere, Aman Datta, di concentrarsi esclusivamente sull'apprendimento di JMP e sulla determinazione del ruolo che potrebbe svolgere nelle operazioni di produzione di Rolls-Royce."Questa è l'importanza che vediamo in [JMP]", afferma Middleton, "che abbiamo effettivamente liberato un ingegnere per andare a giocare su un pezzo di software per un anno". Nuovo strumento in mano, Datta, Middleton e Bayes hanno lavorato insieme per valutare una serie di problemi che hanno afflitto l'ABCF per anni. È stato un banco di prova per JMP e non sono rimasti delusi.
La leadership esecutiva prende atto: "Come possiamo fare di più?"
Come gli altri siti di smart factory di Rolls-Royce, ABCF può creare una mappa di dati dettagliata del ciclo di vita di ogni singolo componente del motore che passa attraverso i flussi di valore della struttura. Con un software sufficientemente robusto, gli ingegneri possono quindi utilizzare queste firme di dati per costruire modelli statistici dinamici che aiutano a identificare quali componenti hanno maggiori probabilità di guastarsi o non conformarsi. Queste informazioni a loro volta li equipaggiano per prendere decisioni strategiche su quali parti dovrebbero avanzare al passaggio successivo e quali dovrebbero essere scartate o prive di priorità.
L'eliminazione delle parti fuori specifica nelle prime fasi del ciclo di produzione consente agli ingegneri di produzione come Middleton e i suoi colleghi di ridurre il tempo e le risorse che investono in componenti non di qualità che richiedono una rilavorazione. Cumulativamente, questi risparmi possono avere un enorme impatto sui costi finali.
Nelle prove iniziali con JMP, spiega Middleton, il team ha risolto quattro problemi chiave che hanno prodotto vantaggi significativi. “Abbiamo [ottenuto] così tanto che il nostro vicepresidente esecutivo ha chiesto: 'Come possiamo fare di più?' Quindi abbiamo acquistato altre 41 licenze JMP: siamo passati da una [copia di JMP] a 41 nell'arco di 9 mesi". Il gruppo ha ora anche 30 ingegneri di produzione che utilizzano JMP Pro.
Da quando ha realizzato la scalabilità di questi miglioramenti, Rolls-Royce ha riposizionato Middleton e Datta in modo da utilizzare la loro esperienza nelle sue strutture in tutto il mondo. Datta trascorre del tempo in fabbrica per comprendere eventuali problemi specifici del sito che i suoi colleghi devono affrontare e quindi utilizzare JMP per trovare una soluzione. La proposta, spiega Middleton, è questa: “Ho questo software malvagio, un super computer e una rete cloud a cui posso collegarmi. Fammi provare [il tuo problema] per te."
In soli 9 mesi, Datta ha sviluppato soluzioni per 15 sfide di produzione uniche negli stabilimenti Rolls-Royce in diverse località in tutto il mondo. E, afferma Middleton, ogni nuova sfida è un punto di dati nel quadro più ampio delle operazioni di Rolls-Royce.
I problemi che stanno vedendo, aggiunge, sono più spesso simili che diversi. "Questo fa parte del cambiamento culturale: distribuire i benefici da una struttura all'altra". E poiché più strutture Rolls-Royce saranno online con sistemi di analisi integrati digitalmente, diventerà più facile essere più proattivi – e più predittivi – sull'ingegneria di produzione; "Devi cambiare la mentalità e dire, non sprechiamo il nostro tempo o le nostre risorse".
Abbracciare la filosofia fail-fast, scalare con il cloud computing
Uno dei modi in cui si è manifestato il cambiamento culturale è l'abbraccio della filosofia del fallimento. Può sembrare strano che un'organizzazione così apprezzata come Rolls-Royce consideri il fallimento accettabile, persino incoraggiato. Ma l'azienda ha imparato che è meglio abbandonare i progetti in anticipo quando mancano di promesse. (Middleton afferma, ad esempio, che qualsiasi analisi esplorativa con un valore R inferiore a 0,5 potrebbe essere accantonata man mano che il team passa a indagare su tendenze più promettenti).
Per aiutare a stabilire le priorità, Rolls-Royce organizza sessioni di governance settimanali. Gli ingegneri che non vedono promesse nei loro progetti li toglieranno dall'agenda e andranno avanti. "È un modo molto maturo di fare le cose", dice Middleton. In precedenza, gli ingegneri potevano essere diventati molto protettivi nei confronti di un progetto, ma l'etica del fail-fast consente loro di scartare le idee di miglioramento che difficilmente avrebbero prodotto risultati. E questo significa maggiore capacità e più progetti di miglioramento.
"Il problema [con i sistemi di fabbrica intelligente] è che stiamo trovando le cose troppo velocemente ora", afferma Middleton. “Ed è qui che ora utilizziamo la tecnologia cloud. Gli esseri umani possono lavorare solo per così tanto tempo. Ma le macchine: possiamo impostarle per creare modelli di attività.
“JMP accelera tutto questo. In effetti, siamo passati dall'analizzare i dati nel corso di una settimana a farlo in due giorni". Carica risme di dati nel cloud ed esegui decine di modelli contemporaneamente. Guarda qualcosa di interessante e modifica o riesegui qualsiasi analisi in un breve lasso di tempo.
"In una certa misura, non dobbiamo più farlo da soli", spiega Middleton. “Creiamo noi stessi il modello, ma modellare è diventato molto più semplice. Puoi lasciarlo in funzione durante il fine settimana e tornare lunedì e ha ingerito tutti questi dati e ti dà una risposta o una nuova direzione. Quella direzione potrebbe essere quella di andare a fare un'indagine diversa o fare un DOE (progettazione di esperimenti).
La tecnologia basata su cloud, insieme alla modellazione in JMP, promuove la risoluzione dei problemi e il supporto; gli ingegneri possono accedere ai dati in un modo che, afferma Middleton, "rende Rolls-Royce fluire senza soluzione di continuità come organizzazione".
“La nostra intera cultura è cambiata da un giorno all'altro”
Le trasformazioni dell'Industria 4.0 di solito non sono così rapide. Ma alla Rolls-Royce, il crescente corpo di prove ha motivato un cambiamento epocale nel pensiero statistico in tutti i livelli dell'organizzazione, spiega Middleton. Uno degli esempi più diretti è venuto da un hack-a-thon aziendale nel 2018 in cui team di diverse divisioni di Rolls-Royce hanno gareggiato per risolvere una sfida di produzione precedentemente irrisolvibile. E così facendo, sono finiti con un confronto diretto delle opzioni software disponibili.
Il caso era piuttosto complesso e coinvolgeva una serie di processi e interazioni. Un team ha usato Minitab, uno ha usato Python e un altro R. Il team di Middleton ha utilizzato JMP. "Abbiamo deciso di affrontare questo problema in un modo diverso perché era sensibile dal punto di vista dell'output, quindi il nostro team ha utilizzato JMP", afferma. "E in 8 ore abbiamo risolto il problema."
Quando il team di Middleton è arrivato a una soluzione, dice, “Le persone che usano Python avevano appena iniziato a creare un modello. Le persone che usano Minitab non avevano ancora nemmeno strutturato i dati.”
Alla fine, i team che utilizzano il software open source sono arrivati a una soluzione in 3 giorni. Il team che utilizzava Minitab ha impiegato 6 giorni. E il team che utilizzava JMP ha impiegato solo 8 ore. È stato un risultato significativo e la leadership di Rolls-Royce ne ha preso atto, afferma Middleton; "La nostra intera cultura è cambiata da un giorno all'altro."
Rolls-Royce sta ora ampliando il modello di hack-a-thon in modo che team di esperti in materia e data scientist di tutto il mondo possano lavorare insieme per risolvere alcuni dei problemi più impegnativi dell'azienda e trovare grandi idee. "[Il modello hack-a-thon] ci consente di comprendere meglio le nostre sfide ingegneristiche e di spingere ulteriormente i confini della fisica", afferma Middleton, aggiungendo che un approccio globale aiuterà Rolls-Royce ad adottare uno standard internazionale e rimuovere i singoli punti deboli della catena di approvvigionamento.
Creare proprietà intellettuale
Al di là della standardizzazione delle operazioni, l'azienda è giunta a una conclusione fondamentale: utilizzando l'analisi in modo così efficace, Rolls-Royce è in realtà creare proprietà intellettuale (PI). Tale IP può quindi essere sfruttato per generare nuovi flussi di finanziamento oltre al tradizionale miglioramento continuo, sostiene Middleton. “Non ce lo saremmo mai nemmeno immaginato. Quando abbiamo iniziato, abbiamo solo pensato di utilizzare l'analisi per risolvere i problemi di oggi, per migliorare i nostri prodotti e processi e offrire ai nostri clienti un motore più performante".
Prendiamo, ad esempio, il caso presentato nell'hack-a-thon. “Attraverso quell'unico problema, abbiamo effettivamente generato due parti di IP. Uno [è altamente protetto] e guiderà il modo in cui Rolls-Royce imposta le sue fabbriche. L'altro lo condivideremo con i nostri fornitori e clienti. E la catena di approvvigionamento", spiega Middleton.
“JMP ci ha permesso di porre diverse domande e sfidare il pensiero dei nostri esperti in materia…. Ad esempio, da circa 20 anni stiamo cercando di risolvere un difetto su [a] confine ad alto angolo. E quello che abbiamo mostrato [con JMP] è che c'era qualcosa di fondamentalmente sbagliato nel design dell'attrezzatura. Gli esperti in materia non ci avevano mai pensato prima. È solo perché puoi portare così tanti dati a loro, modellarli e portare con te uno strumento di modellazione.
“Questo ci ha permesso di tornare dal fornitore dell'attrezzatura e dirgli che c'è qualcosa di fondamentalmente sbagliato nel loro design. Ovviamente non abbiamo detto loro esattamente cosa abbiamo trovato. Perché abbiamo sviluppato efficacemente la PI.”
A un anno dall'attivazione delle nuove strutture integrate dell'azienda, riferisce Middleton, tutte le persone coinvolte stanno ora prendendo decisioni più intelligenti e imparando di più dall'esperienza. Tali decisioni hanno portato sia a servizi a valore aggiunto che a efficienze di costo, aggiunge. “Se possiamo far funzionare un motore più caldo, allora otterremo un motore più efficiente. Se siamo in grado di produrre componenti più velocemente, possiamo fornire il nostro mercato. Se rendiamo i motori più economici, saremo più competitivi”.
In definitiva, questi miglioramenti non solo avvantaggiano Rolls-Royce e la sua catena di approvvigionamento, ma anche i suoi clienti. E questo è l'obiettivo finale, spiega Middleton; “I clienti di Rolls-Royce sono al centro di tutto ciò che facciamo. Ed è per questo che abbiamo sfruttato la tecnologia: per dare ai nostri clienti un prodotto migliore".
