A adoção disseminada de simulação virtual e planejamento do processo rende grandes dividendos

Estudo de Caso da Perkins Engines

Fornecedor de motor para o mundo

Por mais de 75 nos, a Perkins Engines Company Limited (Perkins) tem produzido motores a diesel e soluções de energia com os mais altos níveis de desenpenho e confiabilidade. A empresa é hoje lider no fornecimento de motores a diesel e a gás na faixa de 4 a 2.000 quilowatts (5 a 2.600 cavalos de potência) para aplicações industriais, construção, agrícola, manuseio de materiais e geração de energia elétrica. “Todo mundo dentro da Perkins faz da qualidade uma questão pessoal,” dis Cliff Gillis, gerente de sistemas e tecnologia de manufatura da empresa. “A missão da empresa é entregue por profissionais de manufatura altamente engajados e qualificados, trabalhando de forma colaborativa utilizando um sistema de planejamento comum, em todo o mundo, que está alinhado com fornecedores, logística, projeto de produto e operações com o auxílio de tecnologias e ferramentas de planejamento de processo e simulação virtuais.”

Para ter sucesso nesta missão, a Perkins fez um investimento substancial em avançadas instalações de manufatura e equipamento, e estabeleceu o software Teamcenter® da Siemens PLM Software como sua fonte única de informação de processo e produto em ambos os seus ambientes de manufatura e engenharia.

Grandes desafios

Em adição a sua responsabilidade para assegurar a disponibilidade de instações de fabricação de novos produtos, Gillis é também o responsável pela implantação do planejamento do processo virtual para montagem (VPPA) na Perkins. Ambos os aspectos de seu papel se complementam perfeitamente. Gillis lembra, “Em 2005, a empresa embarcou em seu programa de Introdução de Novo Produto (NPI) de motor de quatro e seis cilindros de emissões compatíveis de Tier 3/Stage IIIA. As apostas eram altas. Se o programa tivesse problemas, isso afetaria negativamente a satisfação do cliente e a lucratividade. Mudanças da fase final de processos de produção ou ferramental caros aumentaria o risco de escalada dos custos e a interrupção do cronograma de produção atual, que poderia resultar em compromissos e entregas perdidas. Para assegurar o sucesso, precisaríamos de um repositório de conhecimento do processo e do produto que nos permitisse ver a geometria da peça real dentro do contexto de todo o motor - específica para uma ordem de cliente e o processo de produção onde seria montada.”

Primeira planta a implementar o planejamento de processo virtual para monagem

De acordo com Gillis, “A instalação de Peterborough foi a primeira planta de motor Perkins a implementar um ambiente VPPA de produção. Isto foi conseguido no ambiente de manufatura do Teamcenter, com adicional esquema de manufatura configurado e roteiros de validação de processo que o VPPA nos forneceu, juntamento com uma forte relação com os princípios fundamentais da manufatura enxuta consistentes com nossos objetivos. Esta é nossa única, fonte segura - banco de dados central de informação de produto, dados de produto, informação de processo e dados de processo da Perkins - tudo no formato de dados leve JT 3D.” (O formato de arquivo JT™ é uma tecnologia aberta e amplamente utilizada para visualização 3D, colaboração e compartilhamento de dados em ambientes de gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM). O programa JT™ Open program e o kit de ferramentas JT Open são partes do conjunto de ferramentas de software do PLM Components da Siemens que suporta a inovação e promove a interoperabilidade em projeto auxiliado por computador (CAD), manufatura auxiliada por computador (CAM), engenharia auxiliada por computador (CAE) e aplicações de PLM.

“Utilizamos o Pro/Engineer para projetos de produto com cada modelo único

Eventos de construção virtuais adiciona confiança

Trabalhando no ambiente de manufatura do Teamcenter e utilizando o software Tecnomatix® da Siemens, incluindo os softwares FactoryCAD™, Jack™ e Plant Simulation, o modelo dos engenheiros de manufatura das instalações de produção em detalhes, criando e compartilhando um modelo da fábrica disposto em quadros. Gillis explica, “a Perkins desenvolveu um modelo matemático que trabalha utilizando a simulação de evento discreto do Plant Simulation para otimização de processos. O ambiente, baseado no VPPA e no Teamcenter, nos permitiu criar uma linha de produção virtual e uma rota de manufatura, associando peças a uma estação de trabalho, alternando os projetos de produto de estação de estação por estação, e construindo o motor na sequência real da linha de produção. Chamamos este processo um evento de construção virtual.”

Através destes eventos, os engenheiros de manufatura da Perkins sabem, com confiança, isso antes de qualquer nova configuração de motor sempre ir próxima a uma linha de produção, será montada na linha produção na sequencia certa, permitindo a avaliação dos requisitos de ferramentas necessárias antes do lançamento. Gillis confirma, “Isto funciona. Quando introduzimos nosso motor de 4 e 6 cilindros de emissão compatível do Tier 3/ Stage IIIA, a aplicação de nossa ferramenta de planejamento virtual validada previu um significativo número de problemas que teriam causado um impacto substancial do custo posteriormente, se tivessem atingido a produção. Exemplos incluem problemas de balanceamento da linha que teriam afetado o tempo do ciclo, problemas de ferramental, problemas de compativilidade do produto e problemas de projeto para a montagem.”

O próximo grande desafio

“Nosso próximo grande desafio foi o Tier 4 Interim/Stage IIIB - NPI do motor de quatro e seis cilindros compatível,” diz Gillis. “Planejamos tudo desde o início utilizando o FactoryCAD. Isto forneceu o que precisavamos para criar detalhados, modelos de fábrica inteligentes. o FactoryCAD nos permitiu trabalhar com ‘objetos inteligentes’ que representavam os transportadores de chão e de sobrecarga, mezaninos e guindastes, contâineres de movimentação de material e operadores. Podemos então ‘encaixar’ um modelo de layout sem perder tempo desenhando os itens individuais.”

Única, fonte segura

De acordo com Gillis, “Ao introduzir nova tecnologia ao produto de motor comprovado, você precisa se envolver mais cedo. Conhecimento antecipado - alterações de especificações, adições, modificações, opções e variações - é uma enorme vantagem e permite à manufatura ser mais influente na fase de projeto. Isto significa sem surpresas; é uma oportunidade avaliar e validar o impacto de quaisquer mudanças antes destas alterações serem aceitas, finalizadas e comprometidas, em vez de corrigir as coisas depois do inicio da produção, que é um risco significativo para a qualidade, bem como dispendioso e demorado.”

A Perkins está neste caminho desde 2005. Gillis observa, “Sabíamos deste trabalho que fizemos em nosso Tier 3/Stage IIIA, o motor de 4 e seis cilindros que tivemos a resposta certa. Então, tomamos a decisão de que para todos os novos produtos, o Teamcenter seria a única, fonte segura para todas as informações. Criamos e imcorporamos um processo estruturado na organização - o VPPA ativado pelo Teamcenter - e serve como o padrão para validar antecipadamente os projetos conceito para este motor e o projetos de processo correspondentes em todo o programa de desenvolvimento do NPI.”

A abordagem do VPPA, com o Teamcenter fornecendo uma única fonte de dados de produto e processo, foi muito bem sucedida. Gillis explica, “O número de problemas que ocorreram na produção foi significativamente reduzido e a equipe identificou todas as principais preocupações que anteriormente teriam causado grandes problemas na fábrica. Foram detectados potenciais confrontos com máquinas, equipamento de aparelhamento para testes de motor foi projetado, e o equipamento de expedição do motor também foi projetado e racionalizado.”

Valor significativo para o cliente e a empresa

“Já temos visto um significativo valor em termos de retorno financeiro e economia de tempo ao iniciarmos o processo mais cedo, e vemos valor adicional em conseguir a perfeita integração com os sistemas de chão de fábrica,” diz Gillis. “Houve uma adesão massiva do VPPA, com o Teamcenter como base, e todo mundo está usando virtualmente - manufatura, engenharia, operações, serviços e pós-vendas, tudo através do JT.”

Gillis aponta, “Para a Série 1200, fomos capazes de executar o planejamento de processo para mais de 100 configurações de cliente exclusivas comparado a programas NPI anteriores. Isto representa triplicar nossa capacidade de planejamento de processo comparado a capacidade anterior. Hoje, o número de vendas de configurações de cliente exclusivo é cada vez maior.”

Gillis diz que com o Teamcenter como eixo de dados para o processo VPPA da empresa, “Os clientes sobem a bordo cada vez mais cedo, impulsionando a demanda na fábrica e para a configuração da manufatura.” Ele adiciona, “Eu posso perguntar qualquer número de questões do projeto do produto, sem pertubar os projetistas e sem idas a sala de impressão. Tudo o que preciso está diretamente no desktop da minha equipe e no meu.”

Gillis conclui, “O verdadeiro valor é a possibilidade de colaborar efetivamente com nossos colegas, fornecedores e clientes em todo o ciclo de vida do NPI. Agora procuramos exportar nossa experiência para outras plantas da Perkins, para que eles embarquem na mesma jornada de transformação de negócios para garantir que a Perkins continue a fornecer aos nossos clientes a melhor qualidade ainda.”.