Aumentare la capacità dell'impianto di prova delle turbine a gas del 25% con Opcenter APS

Test di prestazioni reali

La sicurezza è una priorità per le turbine a gas di Siemens Energy. Durante il processo di produzione, le pale delle turbine vengono esaminate e pesate prima di essere posizionate strategicamente sui lati opposti delle pale di peso simile. Una singola lama può generare la potenza di un motore per auto da due litri. Quindi, anche un leggero squilibrio potrebbe avere un grande impatto alla velocità estrema utilizzata per i test di assemblaggio del rotore. Questa è una delle tante misure di sicurezza che l'impianto di prova di Lincoln, nel Regno Unito, mette in atto.

Adrian Toyne è il responsabile delle operazioni di assemblaggio e collaudo dei nuclei per Siemens Energy. È responsabile del team, delle attrezzature e delle strutture. Sono inclusi otto banchi di prova che vengono utilizzati per analizzare l'affidabilità sia dei motori nuovi che di quelli ripristinati. "Il nostro lavoro è piuttosto diretto e tutto legato all'officina. Poiché il collaudo è la fase finale prima della consegna al cliente, è spesso l'ultimo reparto da prendere in considerazione. Dobbiamo solo tenere il passo con la domanda e consentire all'azienda di rispettare i suoi impegni e le sue scadenze", spiega Toyne.

Affrontare un ambiente complesso

Il sito produce tra le 130 e le 140 turbine all'anno. Nonostante questo basso volume di produzione, la pianificazione di tutte le risorse e le attività di test è una sfida. Il reparto collaudo deve far fronte a un'ampia gamma di vincoli, tra cui la diversa capacità della macchina e la disponibilità di montatori e ingegneri in possesso delle competenze richieste. I test e le analisi devono essere condotti all'interno di un ambiente completo e possono essere previsti test in presenza del cliente.

Toyne afferma: "Stiamo usando carburante a gas ad alta pressione, quindi dobbiamo gestire tutto in modo altamente controllato. Abbiamo una serie di sistemi con restrizioni specifiche. Ad esempio, la fornitura di gas combustibile nel nostro gasdotto fisso è limitata, così come la capacità dei nostri serbatoi di carburante liquido. Abbiamo un sistema per l'erogazione dell'acqua e un altro con una diversa capacità per il raffreddamento dell'acqua. Il nostro obiettivo è utilizzare l'elettricità al di fuori delle ore di punta e dobbiamo soddisfare requisiti rigorosi in materia di rumore ed emissioni. Con così tante opzioni in campo, ci sono molti modi di definire un programma", afferma.

Quando Toyne ha iniziato a lavorare nel suo ruolo, ha identificato una mancanza di pianificazione dettagliata e avanzata all'interno della struttura di prova. "Con meno di 200 unit test all'anno, un foglio di calcolo sarebbe, in teoria, sufficiente per la pianificazione. Tuttavia, il nostro modello è molto complesso. Il sistema di raffreddamento originale, ad esempio, incorporava due torri di raffreddamento separate più vari serbatoi d'acqua gestiti da due diverse pompe, anche se solo due di questi serbatoi potevano essere azionati contemporaneamente. Le probabilità di arrivare alla risposta più efficiente utilizzando un foglio di calcolo sono basse", spiega Toyne.

Aumentare l'affidabilità e il rigore

La ricerca di uno strumento che potesse evidenziare i vincoli e identificare le opportunità è diventata una priorità. Ciò ha portato Toyne a implementare il software Opcenter ™ Advanced Planning and Scheduling (APS), parte della piattaforma aziendale Siemens Xcelerator di software, hardware e servizi. Questo è stato implementato nel 2016 dopo che un team tecnico di Siemens ha lavorato con Toyne e i suoi colleghi per inserire tutti i vincoli come parametri e costruire algoritmi. Essi sono stati in grado di digitalizzare efficacemente le operazioni del reparto e di rispondere con la semplice pressione di un pulsante.

"Ci sono molti dati da considerare quando si installa un sistema Opcenter APS", commenta Toyne. "Il sistema richiede dettagli specifici e segnalerà tutte le informazioni che non abbiamo fornito. In cambio, Opcenter APS offre un elevato livello di rigore nella pianificazione, insieme a un'interfaccia intuitiva che consente una reportistica visiva completa ma di facile lettura."

Gestione delle risorse e delle restrizioni

"Una delle prime cose che abbiamo appreso tramite Opcenter APS è che non avevamo abbastanza personale", afferma Toyne. "Avevamo ipotizzato che fosse la carenza di altre risorse a bloccarci, ma quando il sistema ha applicato le persone disponibili ai piani, la discrepanza è risultata evidente. Il sistema ci ha informato esattamente di che tipo di persone qualificate avevamo bisogno. Non saremmo riusciti a immaginare questo livello di dettaglio senza Opcenter APS."

Poco dopo, il sistema ha rilevato che il raffreddamento ad acqua era troppo vincolante e che l'azienda aveva bisogno di una terza torre di raffreddamento ad acqua. "Era molto chiaro", aggiunge Toyne. "Ci è stata data una risposta quantificabile per confermare ciò che in precedenza avremmo potuto solo ipotizzare.

Opcenter APS potrebbe mostrare l'impatto di potenziali cambiamenti rivelando elementi separati dello stesso puzzle e dandoci la possibilità di apportare modifiche con sicurezza. Il business case per un'ulteriore torre di raffreddamento era assolutamente chiaro e ci è stato dato il via libera per costruirne una e massimizzare la capacità."

Il sistema ha anche permesso una nuova comprensione delle emissioni. Toyne ha affermato: "Durante il processo di combustione di gas o liquidi in una turbina a gas, ci sono alcuni punti in cui le emissioni sono molto pulite e possono essere facilmente calcolate. Altre volte, quando una turbina attraversa specifici punti di transizione, è particolarmente importante misurare la potenza e assicurarsi che soddisfi gli standard. La nostra capacità di leggere lo scarico e comprendere le parti costitutive dell'emissione in precedenza era limitata. Potevamo eseguire solo un massimo di tre test alla volta. Dopo tre test, abbiamo dovuto prendere decisioni su quali test leggere e relativamente a quali apparecchiature. Ora, con Opcenter APS che gestisce la nostra pianificazione in modo efficace, possiamo leggere con precisione una serie di test, mantenendo le emissioni il più pulite possibile."

Aumentare la produttività

Quando Opcenter APS è stato installato, l'obiettivo iniziale era quello di far fronte al livello di domanda dalla produzione e dal lato dell'assistenza, che ripristina i motori in modo che siano pronti per la sostituzione per i clienti. "Avevamo una produzione di circa tre turbine a gas a settimana e stavamo accumulando un backlog di 30 motori in un anno", afferma Toyne. "Negli ultimi due anni non abbiamo avuto backlog e, sebbene ci sia stato sicuramente un aumento della domanda, siamo in grado di gestirlo. L'anno prossimo, la produzione sarà di quattro motori a settimana, con un aumento del 25%."

Una migliore gestione ha introdotto vantaggi in tutta l'azienda: L'assistenza ha più unità sostitutive prontamente disponibili e ogni fase del conto alla rovescia per la consegna è soddisfatta. Il sistema fornisce dati estremamente specifici sulle tempistiche future. In passato, i clienti inviavano ingegneri da tutto il mondo per assistere ai test presso lo stabilimento di Lincoln. In genere, è richiesto un preavviso da due a quattro settimane. La visualizzazione remota dei test è ora un'opzione preferita offerta ai clienti. Ciò richiede anche una pianificazione per garantire che gli ingegneri possano connettersi online in una data e a un'ora specifici.

Il sistema offre anche la possibilità di testare scenari ipotetici, come la disattivazione di un singolo vincolo, per rivelarne l'impatto. Quando viene simulato un aumento della domanda, il sistema evidenzia tutte le implicazioni associate e identifica le azioni necessarie per mantenere la produttività.

Uno strumento strategico per l'efficienza

Toyne osserva che non avrebbe mai immaginato di eseguire Opcenter APS di frequente: "Ne abbiamo bisogno per fornire risposte strategiche chiave da utilizzare insieme ai nostri strumenti di pianificazione esistenti. È fondamentale per il nostro funzionamento e l'output del sistema ha un impatto su ciò che facciamo quotidianamente. Il sistema identifica quando i vincoli sono relativamente minori. Esso ci permette anche di vedere quando nessuna azione farà la differenza senza produrre un cambiamento importante negli asset o nelle risorse. A quel punto possiamo usare diversi approcci per esplorare davvero se c'è un modo per aggirare le difficoltà."

Il reparto di collaudo è ora arrivato al punto in cui il sistema riserva anche una certa capacità per le richieste dell'ultimo minuto. "Se c'è un ordine urgente, possiamo riorganizzare rapidamente gli input e il sistema dirà all'azienda in pochi minuti se e come siamo in grado di gestirlo", commenta Toyne. "Abbiamo capito che è necessario insegnare al sistema e poi affidarsi a esso. Il vantaggio è che la conversazione può quindi ruotare attorno a dati reali e affidabili."

In seguito al successo di Opcenter APS, il sistema è stato introdotto in un'altra implementazione in loco che gestisce la produzione di grandi volumi in altre aree della fabbrica.