Mahindra expande com planejamento digital a nova unidade de fabricação de veículos

Caso de Estudo Mahindra Vehicles

Um líder mundial na fabricação de veículo se eleva no Sul da Ásia

A Mahindra Group (Mahindra) está entre as maiores e mais poderosas empresas de capital aberto do mundo. Atua em setores chaves que impulsionam o crescimento econômico, desfrutando de uma posição de liderança em tratores, veículos utilitários, tecnologia de informação (TI) e propriedades turísticas. A Mahindra se concentra em capacitar as pessoas para a “Ascensão”, um chamado à ação para unir as várias empresas da Mahindra Group em um propósito comum. Mais especificamente, os funcionários da Mahindra são encorajados à ascensão, ter sucesso e criar um futuro melhor para eles mesmos, suas famílias e suas comunidades. No espírito de “Ascensão”, uma nova instalação de produção da Mahindra recentemente foi construída no corredor de Chakan próximo a Pune, Índia.

O Setor Automotivo da Mahindra Group produz e comercializa veículos utilitários e comerciais leves, incluindo auto riquixás (três rodas). O setor tem sido o líder no mercado de veículos utilitários da Índia desde seu início, e atualmente responde por cerca de metade do mercado de veículos utilitários da Índia. A empresa exporta seus produtos para a Europa, África, América do Sul, Sul da Ásia e Oriente Médio.

A Mahindra decidiu expandir sua linha para incluir uma nova classe de veículos comerciais pesados e médios, incluindo SUVs, ônibus e caminhões. Esta expansão precisou de uma nova planta, então a Mahindra decidiu estabelecer uma nova instalação de manufatura em Chakan. O desafio da Mahindra foi como estimar, projetar e construir a instalação, além de fazê- -la funcionar e produzir veículos de acordo com o agressivo cronograma que a gerência havia definido.

A partir de 2012, 1.500.000 carros são produzidos anualmenteno corredor de Chakan pela Mahindra, Volkswagen, General Motors, Mercedes Benz e outras fabricantes automotivas. A Mahindra é uma das maiores fabricantes nesta área, produzindo veículos comerciais leves (LCV), pickup, caminhões, SUVs e os caminhões pesados Mahindra Navistar.

Revendo os processos de engenharia para estabelecer planta de tecnologia de ponta

A Mahindra é um cliente de longa data da Siemens PLM Software. Projetistas, administradores de dados e alguns dos seus fornecedores de montagem de produto utilizam o software Teamcenter® para o gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM). A empresa também utiliza o software NX™ para alguns dos projetos de produto powertrain, e há alguns anos a Mahindra começou a usar o software Tecnomatix® para manufatura digital.

“Em 2007, selecionamos e introduzimos a solução Tecnomatix, porque oferecia uma gama completa de ferramentas de manufatura digital que atende nossas necessidades, se integra facilmente com nossos sistemas existentes de gerenciamento de dados de produto e claramente se destaca para satisfazer os critérios que tínhamos definido,” diz Nagesh Nidamaluri, gerente geral senior, Sistemas de Montagem, MES e Manufatura Digital, planta Chakan, Mahindra Vehicles.

A Mahindra utiliza a solução Manufacturing Process Planner do portfólio do Teamcenter para o planejamento de vários processos de produção; bem como o Plant Simulation, o software FactoryCAD™ e o software FactoryFLOW™, todos do portfólio Tecnomatix, para projeto e otimização da planta; o Process Designer e Process Simulate e o software Jack™, também todos do portfólio Tecnomatix para planejamento e validação de montagem.

O estabelecimento de uma nova planta foi uma boa oportunidade para rever os atuais processos de engenharia da Mahindra. “Percebemos que, a fim de encurtar um projeto de fabricação de veículo, precisamos implantar métodos de engenharia simultâneos,” Nidamaluri diz. “Isto significa que a engenharia de manufatura precisa trabalhar simultaneamente com o projeto do produto. As ferramentas de manufatura digital fornecidas pela Siemens PLM Software facilitam esta abordagem. Isto é uma mudança dramática para nossos processos de engenharia atuais.”

“Temos um sistema de portal, e um destes portais é o portal de validação virtual. No passado, na maioria das vezes o grupo de projeto de produto estava, na verdade, fazendo validações para este portal; mas agora, com a ajuda das ferramentas de manufatura digital do Tecnomatix, o grupo de engenharia de produção é muito ativo nas preparações para este portal.”

A Mahindra decidiu executar a jornada de manufatura digital na planta de Chakan em uma série de etapas, implantando soluções pontuais para endereçar necessidades específicas, seguidas pela lista de materiais de manufatura (MBOM) e, por fim, pela lista de processos (BOP). A Mahindra planeja clonar as métodologias comprovadas desenvolvidas na planta de Chakan em outras plantas.

Colocando a nova planta Chakan em 3D

Enquanto construia a nova planta em Chakan, a Mahindra decidiu modernizar significativamente a maneira de criar e gerenciar os dados de layout da planta. Havia uma série de questões para lidar, incluindo o fato de que não havia nenhum método de layout de planta uniforme por toda a companhia. Cada site gerenciava o layout de planta separadamente. Os desenhos dos layout de planta não foram mantidos em um repositório central, o que tornava muito demorado para localizá-los quando eram necessários. Não havia sistema de gerenciamento de revisão e apenas um engenheiro de cada vez poderia trabalhar em algum layout dado. Os desenhos fornecidos pelos fornecedores eram mantidos em diferentes camadas no mesmo arquivo, resultando em duplicação de dados e grandes arquivos desnecessários, degenerando a visualização.

Para resolver estas questões, o FactoryCAD foi utilizado para criar layouts de planta 3D para todas as linhas de produção da planta de Chakan, incluindo carroceria e guarnição, chassis e final (TCF). “Ao fornecer elementos essenciais para criar modelos de fábrica detalhados e inteligentes, o FactoryCAD permitiu aos nossos planejadores utilizarem ‘objetos inteligentes’ para representar seus recursos de fábrica,” diz Anupam Patil, gerente senior, IT e PLM, planta de Chakan, Mahindra Vehicles.

“Isto foi especialmente vantajoso porque os objetos forneciam a capacidade de encaixá-los juntamente no modelo de layout, ao invés de perder tempo desenhando o equipamento individualmente. Ao utilizar o FactoryCAD, fomos capazes de resolver muitas questões antes de erguer e comissionar a fábrica, tais como as interferências de equipamento de utilidade e processo com a estrutura civil, por exemplo, como um sistema monotrilho que causava interência com as bigas de apoio em uma área específica e um robô que causava interferência com a coluna construída em outra área.”

Uma linha de produção planejada, simulada virtualmente

Antes de contruir a linha de produção, a Mahindra completou uma série de projetos de simulação que ajudaram a tomar decisões importantes na configuração da linha de produção. Um destes projetos abordavam as conexões internas da oficina de solda da carroceria (BIW), linha de pintura e a linha de montagem TCF, onde todas as peças são montadas para formar um veículo completo.

O objetivo do projeto de simulação era verificar a capacidade de armazenamento reserva ideal entre estas linhas de produção. O desafio surgiu porque haviam três linha de produção de BIW planejadas (para os veículos Maxximo, Genio e XUV) indo para uma única linha de pintura, que então ia para três linhas de montagem TCF separadas. O Tecnomatix Plant Simulation foi utilizado para conduzir uma simulação hipotética para determinar os melhores cenários para o sistema de transporte entre oficinas da planta. Vários cenários de volume de produção de modelo misto foram simulados e o tamanho ideal da central de armazenamento reserva de estrutura pintada e o armazenamento da oficina de BIW individual foram determinados. Este projeto de simulação reduz substancialmente o tempo de entrega na elaboração do armazenamento.

Outro projeto foi determinar o método de roteamento ideal de corpos de veículos pintados da única linha de pintura para as três linhas de montagem TCF. “A simulação ajudou identificar gargalos, e verificar a solidez da opção selecionada,” diz Amit Jahagirdar, gerente de manufatura digital, planta de Chakan, Mahindra Vehicles. “Uma opção simulada foi um fluxo no sentido horário de corpos sem cruzamento. A simulação mostrou que no caso em que uma das três linhas TCF é parada, os respectivos corpos na linha principal criariam bloqueio no movimento dos corpos de outras linha TCF. a Segunda opção foi um fluxo de sentido anti-horário, com um cruzamento para os skids vázios voltarem à oficina de pintura. Esta é uma opção mais robusta porque cada linha de alimentaçãoTCF é praticamente independente das outras. Assim, há pouco ou nenhum impacto sobre o desempenho geral das paralisações de linha.”

Usando o Plant Simulation, a Mahindra ganhou uma visão crítica a respeito de seu layout de fábrica e processos de instalação através das linhas de veículo. A precisa e rápida validação dos processos permitiu a empresa alcançar seus objetivos de conseguir a implementação correta da primeira vez. O exame detalhado de rendimento reduziu notavelmente gargalos, e recursos de análise hipotéticas reduziram substancialmente o investimento de capital desnecessário em máquinas e transportadores.

Criação de MBOM significa que nenhuma parte é esquecida na produção

A lista de materiais de engenharia (EBOM) é criada e gerenciada utilizando o Teamcenter. Em seguida, os engenheiros de manufatura criam a MBOM utilizando o Manufacturing Process Planner pelo consumo de peças da EBOM. A MBOM é então enviada do Manufacturing Process Planner para o software SAP®, o sistema de planejamento de recursos corporativos (ERP) que a Mahindra utiliza.

“No método anterior, os planejadores usavam o Microsoft Excel para definir e manter a MBOM,” Patil diz. “Embora a ferramenta seja intuitiva, ficou claro para nós que esta não é sustentável para manipular grandes BOMs e compartilhamento de dados de engenharia. Então, decidimos usar ferramentas dedicadas para esta tarefa, e desenvolvemos uma robusta metodologia de criação e atualização de MBOM utilizando o Manufacturing Process Planner. Ao utilizar esta metodologia, os planejadores ajustam a EBOM e adicionam relevantes informações de produção, como uma definição de ‘produzir ou comprar’ para cada item e o ponto de consumo ao longo da linha de produção, que são posteriormente usadas pelo sistema de gerenciamento de logística do chão-de-fábrica.”

“A MBOM incluirá as partes do carro em seu formulário através de todo o processo produtivo. Por exemplo, na linha de pintura, o chassis será representado por um chassis desencapado, corpo de deposição de eletrorevestimento catódico e corpo pintado. Estes formulários, que chamamos de ‘partes semi-acabadas’, aparecem como uma montagem única na EBOM, mas como diferentes montagens na MBOM. Outro exemplo de informação específica da MBOM é a adição de peso de descarte para as partes estampadas, conforme esta informação é utilizada mais adiante no processo de reciclagem.

“Lidar com as mudanças da MBOM em todo o ciclo de desenvolvimento é crucial para nós. Portanto, as notificações de engenharia são transferidas juntamente com a EBOM a partir Teamcenter. As notificações são colocadas em um desenho comum, e a partir daí elas são designadas para o planejador de MBOM relevante. Além disso, uma vez que uma MBOM inicial é criada, todas as alterações subsequentes na MBOM são feitas em uma configuração controlada, utilizando o mecanismo de alteração incremental, que nos permite analisar muito claramente o impacto de qualquer alteração da EBOM na MBOM. Dentro da alteração incremental, usamos o mecanismo de fluxo de trabalho do Teamcenter que garante que toda mudança passa por uma seqüência pré-definida de eventos e uma aprovação autorizada. Esses recursos são únicos, e nos proporciona a capacidade de colocar uma grande estrutura no processo de criação da MBOM.”

Devido a importância de manter uma MBOM precisa, iniciando no time de engenharia até o chão-de-fábrica, a Mahindra utiliza o Teamcenter para executar uma atualização diaria para sincronizar qualquer alteração incremental para a EBOM. De uma maneira similar, a integração do Teamcenter para o SAP sincroniza a MBOM diariamente com o SAP baseada nos atributos de produzir ou comprar. Por exemplo, qualquer conjunto de montagem com dependentes, que foi identificada na MBOM como uma muntagem comprada, será automaticamente exportada e aparecerá no SAP como um nó único.

Simulação 3D dinâmica suporta análise de complexos cenários de montagem para o novo Maxximo

O corpo pintado do mini caminhão Maxximo é transportado no interior da nova linha de montagem para operações. O corpo do carro é movido usando um sistema de suspensão nas áreas sob o corpo e de transferência de linhas. O sistema foi inicialmente projetado para carregar o corpo do carro com as portas fechadas. Depois analisando o fluxo conceitual da montagem, outras possibilidades de operações de montagem foram analisadas. Verificou-se que, a fim de reduzir o tempo de produção, algumas das operações de montagem poderiam ser executadas enquanto o corpo do carro está no suporte, e as portas poderiam ser abertas até um certo ponto, o que permitirá aos operadores trabalharem no interior da área da cabina.

“O engenheiros de manufatura utilizaram o Process Simulate para validar o projeto do suporte que poderia suportar a abertura de porta suficiente. O limite para que as portas pudessem ser abertas foi calculado baseado na simulação virtual 3D, ao invés de esperar para peças reais chegarem na planta. Isto resultou em economia de custo e tempo e reduziu o número de iterações no projeto do suporte”, diz Jahagirdar.

O processo de montagem para o Maxximo foi planejado para que a montagem do motor da unidade de produção de motor seja transferida para a oficina de montagem final a partir de uma área de logística. Ele se move em uma trilha pré-definida e fica sincronizado com o transportador carregando os corpos do carro Maxximo em suportes. Porque este é um cenário complexo, que envolve muitos parâmetros, os engenheiros de manufatura também realizaram uma simulação 3D dinâmica deste cenário. “O principal objetivo desta simulação foi validar o processo planejado e sua duração estimada. A ergonomia dos operadores também foi avaliada baseada nos padrões da Mahindra,” Jahagirdar diz.

Ferramentas de gerenciamento reduz custo ao permitir a reutilização

A Mahindra planeja utilizar a capacidade de classificação de recursos do Teamcenter para gerenciar suas muitas ferramentas de produção. De acordo com Jahagirdar, “O objetivo desta iniciativa é reduzir custos, reduzir o tempo de entrega e aumentar a qualidade ao ajudar engenheiros/planejadores de manufatura selecionar o recurso apropriado, aumentando a reutilização de ferramentas de manufatura, reduzindo o inventário de ferramenta, maximizando a utilização do recurso e entregando modelos digitais para verificação e simulação.”

“Temos definido simples categorias para qualquer ferramenta que temos em nossas plantas de produção, incluindo uma ferramenta adequada para uma peça específica, tais como luminárias ou medidores específicos. Há também ferramentas mais genéricas, como robôs e chaves de torque. Com base nisso, Estamos definindo um fluxo de trabalho usando o Teamcenter para classificar nossas ferramentas já existentes e novas pelo número de peça, de modo que, eventualmente, teremos uma biblioteca estruturada de ferramentas de todo o setor automotivo da Mahindra.

A próxima etapa é o desenvolvimento da BOP utilizando o Manufacturing Progress Planner. As operações de montagem e suas durações são definidas, e então conectadas às peças que devem ser manipuladas e às ferramentas específicas necessárias para realizar o trabalho. Esta metodologia permite aos engenheiros de produção da Mahindra reutilizarem as melhores práticas e conhecimento capturado no planejamento ou modificar uma linha de produção.

“As ferramentas de manufatura digital desempenham um papel fundamental nas primeiras fases de um projeto de carro”, diz Nidamaluri. “Essas ferramentas já são utilizadas na fase de definição de requisitos de uma nova linha de produção ou modificação. Isto nos permite fornecer antecipadamente informações de engenharia mais maduras para os nossos fornecedores de sistema, e, portanto, reduzir o tempo de espera e a duração total de um projeto de carro. Penso também que nossas instalações de produção e fornecedores de ferramentas irão interagir com o sistema, e apresentar suas contribuições.“

A Mahindra Vehicles recebe prêmio máximo

A Mahindra Vehicles recebeu a honra máxima na Asia Pacific Innovation Awards 2012 da Siemens PLM Software, que coloca um holofote sobre como a tecnologia PLM permite às empresas tomar decisões mais inteligentes que levam à criação de melhores produtos. O prêmio principal é apresentado para a empresa que utiliza a tecnologia de PLM de uma forma que permite que ele seja um marco de sucesso na indústria de transformação, maximizando o valor derivado de seus produtos em todo o ciclo de vida para agilizar a sua produtividade e desempenho.

A implementação do portfolio Tecnomatix permitiu a Mahindra Vehicles se aproximar, mais do que nunca, em tempo real da manufatura digital. Outros benefícios incluíram uma redução de 25% no tempo de configuração da planta completa, uma melhoria de 28% no tempo de trabalho efetivo ao validar e reduzir atividades sem valor agregado e um aumento global de flexibilidade, que produziu mais misturas de modelo de produto e reduziu o tempo de colocação no mercado.

“Certo da primeira vez” levará a um futuro brilhante

“Os benefícios das ferramentas de manufatura digital do Tecnomatix à Mahindra já são de valor inestimável”, diz Nidamaluri. “Este conjunto de ferramentas de implantação reforça a mentalidade do ‘certo da primeira vez’ que temos na Mahindra, uma vez que nos permite realizar diferentes análises ‘hipotéticas’ de cenários de produção. Ainda assim, estamos ansiosos para fazer mais progressos na jornada de manufatura digital. Por exemplo, temos mais de 100 robôs em nossa planta de Chakan. Atualmente, a menor alteração em um programa de robô nos obriga a contatar o construtor da linha e solicitar modificações. Acredito que podemos desenvolver habilidades utilizando as ferramentas de programação robótica offline do Tecnomatix para conduzir alguns destes trabalhos nós mesmos. Isto trará vários benefícios, incluindo maior flexibilidade, devido à maior capacidade de engenharia, encurtando o tempo de entrega das modificações e reduzindo o custo.”