Electrolux implementa la fabbrica 3D e la pianificazione del flusso dei materiali in tutto il mondo

Stabilimenti produttivi distribuiti a livello globale

Electrolux AB, un'azienda con sede a Stoccolma (Svezia), vende elettrodomestici per uso domestico e professionale in 150 paesi in tutto il mondo. Con circa 58.000 dipendenti e 46 stabilimenti produttivi, l'azienda sviluppa e fabbrica prodotti per numerosi brand. Oltre a Electrolux, sono noti anche i top brand Grand Cuisine, AEG, Zanussi, Frigidaire e Westinghouse.

Nel 1996, il brand tedesco AEG è stato acquistato da Daimler Benz, insieme a numerose divisioni e sedi del gruppo. Così la fabbrica di Rothenburg ob der Tauber, fondata nel 1964, è diventata parte di Electrolux, e attualmente produce 600.000 stufe e 1.400.000 blocchi cottura l'anno per il mercato europeo. "Per noi è fondamentale implementare in dettaglio le caratteristiche essenziali del prodotto per ciascun brand nelle fasi di sviluppo e produzione", spiega Bernd Ebert, Director of Global Manufacturing Engineering − Food Preparation di Electrolux. Ebert, che lavora nella sede di Rothenburg, assicura che tutte le fabbriche di elettrodomestici da cucina Electrolux implementano sistemi e processi uniformi.

Massima priorità alla pianificazione della fabbrica virtuale

Nell'ambito di una strategia di digitalizzazione completa che copre tutte le aree, la multinazionale svedese ha in programma 11 progetti di digital manufacturing. Ebert è responsabile di due progetti globali con la massima priorità, che hanno lo scopo di creare i "Digital Twin" di tutti gli stabilimenti produttivi. Nel progetto di produzione virtuale, è stato scelto e introdotto uno strumento di pianificazione avanzata per la verifica anticipata della progettazione, allo scopo di sviluppare prodotti che agevolano la fabbricazione e l'assemblaggio. Ad esempio, le sequenze e i movimenti di assemblaggio verranno pianificati e ottimizzati in tre dimensioni al fine di prevenire le collisioni. A tale scopo, è necessario sviluppare un layout di impianto tridimensionale, e questo è l'obiettivo del secondo progetto, il layout di impianto 3D. Questi layout verranno creati utilizzando uno strumento standard per la pianificazione delle fabbriche, che consente di simulare sia l’impianto, sia il flusso dei materiali a partire dai dati 2D, al fine di ottimizzare capacità ed efficienza.

Una piattaforma globale per la produzione digitale

La selezione del software è iniziata nel 2010, quando poche aziende producevano software avanzato per la pianificazione delle fabbriche 3D. Un piccolo team di esperti, guidato da Ebert, ha lavorato a stretto contatto con il reparto IT dell'azienda a Stoccolma. A partire dal 2012, l'azienda ha implementato Teamcenter di Siemens Digital Industries Software come piattaforma di sviluppo prodotto di importanza strategica per la gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM) per Electrolux. In seguito alle discussioni sulla strategia futura di Siemens, all'azienda è stato proposto di testare una versione preliminare del software di layout 3D Line Designer, nell'ambito di un programma di adozione anticipata.

Siemens ha avuto la possibilità di utilizzare dati originali per realizzare una presentazione, con lo scopo di dimostrare le prestazioni del software applicato a problemi reali. Di conseguenza, nel 2016 Line Designer è stato scelto insieme alle soluzioni del portfolio Tecnomatix®, che includono la soluzione Process Simulate. Questa decisione era dovuta soprattutto ai vantaggi derivanti dalla stretta integrazione di Teamcenter con queste soluzioni: "Tutte le risorse create con Line Designer possono essere salvate come librerie in Teamcenter, gestite e rese disponibili agli utenti in tutto il mondo", spiega Ebert. "Questo ci consente di mantenere un'intera infrastruttura di hardware e software, che include materiali di formazione e permette di sfruttare l'esperienza precedente degli utenti con Teamcenter." I risultati attesi dall’azienda prevedevano una stretta collaborazione per lo sviluppo dei prodotti e una piattaforma globale comune per la pianificazione della fabbrica e l'ottimizzazione del flusso dei materiali.

Strategia di distribuzione dopo il progetto pilota

Nel progetto pilota condotto a Rothenburg nel 2016, i dipendenti sono stati formati da Siemens e hanno sviluppato una nuova linea di assemblaggio, oltre ad altri componenti, e automatizzato l'assemblaggio degli alloggiamenti con Line Designer.

Sono stati condotti studi sull’ergonomia utilizzando Process Simulate e i tempi di ciclo sono stati efficacemente ottimizzati grazie alle simulazioni. "Le soluzioni Tecnomatix e Teamcenter hanno dato il massimo", racconta Ebert, in qualità di Project Manager. "Al tempo stesso, abbiamo maturato un'esperienza preziosa per l'implementazione su scala mondiale".

Il team di base include ora esperti specializzati in ciascuna delle tre soluzioni software, che possono fornire consigli e supporto ai dipendenti distribuiti nelle varie sedi. Le aree del sistema create con Line Designer, come nastri trasportatori e dispositivi di sollevamento, o i modelli di carrello per il trasporto dei materiali e altri dispositivi, possono esse parametrizzate. "Mettendo a disposizione gli scenari e i modelli 3D a livello mondiale possiamo risparmiare molto lavoro", spiega Ebert. "Dopo la regolazione dei parametri, questi elementi possono essere semplicemente riutilizzati altrove. Questo ci avvicina quasi automaticamente alla standardizzazione desiderata di processi e sistemi in tutte le linee di prodotti, come cucine, lavatrici, lavastoviglie, asciugatrici e frigoriferi/congelatori, e in aree quali Stati Uniti, Sud America, Asia/Pacifico ed Europa."

"Basandoci sull'esperienza maturata nel corso del progetto pilota, stiamo effettuando l'implementazione a livello mondiale in varie fasi, ciascuna delle quali include la formazione intensiva e la familiarizzazione dei dipendenti presso una singola sede", spiega Ebert. "Per garantire il completamento dei progetti più importanti, abbiamo inizialmente scelto quatto sedi con alti volumi di investimento."

Progetto Anderson, Carolina del Sud

Una delle sedi deve completare la costruzione di una nuova fabbrica di frigoriferi a Anderson, nella Carolina del Sud, la cui produzione di frigoriferi sarà concentrata nel continente americano entro la metà del 2019. In tale impianto, un alto grado di automazione dovrebbe consentirci di risparmiare circa il 30% della manodopera. Molti processi sono stati pianificati con Tecnomatix, al fine di sviluppare un nuovo concept di automazione, per pianificare la fabbrica correttamente al primo tentativo e proteggere questo enorme investimento.

Il rinforzo delle pareti dei frigoriferi con un rivestimento in schiuma è un'area della produzione che richiede molto tempo. Tutte le aree precedenti e successive sono basate sui tempi di lavorazione di tale impianto. Al fine di progettare questo collo di bottiglia correttamente al primo tentativo, il processo è stato mappato e simulato come singolo flusso. "Abbiamo tenuto conto di molti dettagli, come i vari materiali e i diversi modelli", spiega Ebert. "Per illustrare tutto questo abbiamo impiegato molto tempo, ma ne è valsa la pena." I risultati precisi di Plant Simulation evitano di utilizzare buffer di grandi dimensioni, risparmiando circa $ 2.000.000, grazie alla possibilità di utilizzare un singolo nastro trasportatore e un singolo magazzino verticale per 5.000 frigoriferi.

Dopo l'applicazione della schiuma, il processo di assemblaggio si suddivide in quattro linee. Qui, i percorsi dei carrelli per il flusso dei materiali sono stati pianificati, simulati e ottimizzati con tutte le parti prodotte della distinta parti di 30 modelli del progetto di prodotto modulare, che va dal camion alle linee di assemblaggio. "Un dipendente Siemens ha gettato le basi per i percorsi dei carrelli. Tuttavia, il nostro flusso di materiali è stato migliorato giorno per giorno da uno dei nostri dipendenti, permettendoci di raggiungere i nostri obiettivi in termini di efficienza", racconta Ebert.

Utilizzando Process Simulate, i dipendenti hanno anche pianificato le celle robotiche destinate a sostituire alcuni processi che in precedenza erano eseguiti manualmente. “Nonostante le celle non siano completamente dettagliate, possiamo decidere in tutta sicurezza se abbiamo bisogno di uno o di tre robot", spiega Ebert. L'alto grado di affidabilità della pianificazione viene mostrato alla direzione tramite scenari e video 3D.

"Un investimento importante richiede un notevole lavoro di persuasione", dichiara Ebert. “Grazie alle ottime capacità di visualizzazione di Tecnomatix, posso mostrare una prima fase di pianificazione, per permettere al management di avere un’idea più realistica dei processi. La tecnologia 3D permette di verificare i concept di assieme e scegliere i fornitori per le soluzioni di automazione, offrendo insight in precedenza non disponibili.”

Concept di implementazione su scala mondiale

I primi progetti hanno dimostrato che gli strumenti Tecnomatix e Teamcenter possono essere utilizzati per risolvere i problemi e raggiungere gli obiettivi. In ogni caso, i dipendenti utilizzano regolarmente questi strumenti avanzati. "Abbiamo bisogno di esperti che ricoprano i nuovi ruoli del nostro team globale", spiega Ebert. "Per garantire una standardizzazione efficace, è necessario descrivere centralmente ogni singolo aspetto". In Europa sono attualmente in corso altri progetti importanti.

"La fabbrica è troppo costosa per essere utilizzata come laboratorio sperimentale", dichiara Ebert, citando il Professor Hans-Jürgen Warnecke, un noto scienziato ed ex-presidente di Fraunhofer Gesellschaft, in Germania. "Per testare i nuovi concept sono disponibili efficienti strumenti di simulazione che evitano di interrompere la produzione".