GKN Aerospace

GKN Aerospace 业务线 GKN Aerospace Engines 需要一个更好的工具来规划和优化其生产流程和设备投资，该工具将有助于进行战略规划和处理现实生活中的复杂性，从而准确预测交货时间并随时应对变化。GKN Aerospace 需要一种新的途径来满足客户的交付期望，并在问题变得无法控制之前确定可以解决的任何现有问题。此外，一些价值流在不同产品之间共享生产资源，导致交叉物料流。生产复杂性和日常基础决策影响交货时间，并为基于仿真的方法创造了机会，以支持持续改进。这让 GKN Aerospace 相信，离散事件仿真将全面支持公司的不同计划。

认识到提高当前流程效率的明确需求，同时考虑到预期的未来产量增长，GKN Aerospace 决定在 Tecnomatix® 产品组合中使用 Plant Simulation 进行试点计划。Plant Simulation 赋能用户定义生产工厂的虚拟模型，包括其所有特征和相互依赖关系，并用其模拟实际生产。Tecnomatix 是 Siemens Xcelerator 软件、硬件和服务业务平台的一部分。

“我们开始使用 Plant Simulation，因为我们需要一个更好的战略规划工具来分析和规划产量，”GKN Aerospace Engines 公司 TI-IS 业务线 MOM-MES 架构师亚历山大·霍尔 (Alexander Hall) 说。“考虑到预测产量的增加和生产过程的复杂性，我们意识到我们使用的静态产能分析工具不够准确。”

试点项目启动

Plant Simulation 试点项目在 GKN Aerospace 位于挪威康斯堡的工厂进行。该工厂被选中进行试点，因其 TEC/TRF 产品系列的产量预计将显著增长，需要进行生产分析，并将产品系统调整到新的预期产量。在开始 Plant Simulation 项目之前，康斯堡工厂的工程师拥有离散事件仿真工具的基本经验。在这个虚拟生产项目中，他们的主要目标之一是分析价值流（价值流是 GKN Aerospace 对产品系列及其生产过程的术语），并确定潜在的问题领域（瓶颈、哪些机器没有得到正确利用等）以进行改进。

使用 Plant Simulation 进行生产仿真可以考虑可变性的影响，这是一个影响工厂性能的重要因素。康斯堡工厂遇到了计划内和计划外的可变性。计划外可变性的例子包括机器故障、供应商缺乏材料和不合格项。在充满不确定性的环境中，仿真是一个强大的生产数字孪生，它考虑了这些问题，进而改善了机器投资和工艺改进领域的决策。仿真也是 GKN Aerospace 数字化倡议的一个主要组成部分。

GKN Aerospace 使用 Plant Simulation 创建了一个仿真模型，模拟了现实生活历史生产场景来验证模型的准确性，并使用该模型来测试未来的产量增长方案和选项。此外，Plant Simulation 在动态 3D 环境中进行生产工艺可视化的功能很强大，因为它帮助 GKN Aerospace 员工更好地了解布局、生产工艺和物料流。

Plant Simulation 试点项目有三个主要目标：评估 Plant Simulation 对于 GKN Aerospace 的适用性，生成仿真模板，以简化仿真工具在其他生产现场的使用，并分析其中一个工厂产品系列（或价值流）的预期产量增长。所有三个目标都通过 Plant Simulation 得以成功实现。

另外一个从 Plant Simulation 试点项目中获得的有点意料之外的好处是，它赋能 GKN Aerospace 更好地了解公司内部如何处理与生产相关的数据，使他们能够确定系统集成和数据流中几个重要改进的潜在领域。

最后，通过 Plant Simulation 获得的所有见解都是在不干扰实际生产的情况下，通过创建逼真的生产数字孪生模型获得的。

“我们的工厂有很多计划内和计划外的可变性，”GKN Aerospace 康斯堡工厂的技术/项目工程师拉格希尔德·汉森 (Ragnhild Hansen) 说。“例如，处理不合格项是一项计划外的活动，对我们的生产绩效有很大影响。Plant Simulation 帮助我们分析可变性对工厂性能的影响，否则这几乎是不可能的。”

GKN Aerospace Engines 公司 TI-IS 业务线 MOM-MES 架构师马丁·阿斯普 (Martin Asp) 表示，GKN Aerospace 的生产系统非常复杂，包括产量和产品组合的可变性。“这是一个各种系统集成的系统，具有很多相互依赖性，这使得在没有合适工具的情况下进行分析具有挑战性，”他说。“因此，我们发现 Plant Simulation 是一种可以处理这种复杂性并突出有益见解的工具。”

GKN Aerospace 还利用 Plant Simulation 拥有的独特功能，通过桑基图表示物料流路径和体积，以帮助向其管理团队展示 GKN Aerospace 生产和物料流的复杂性和许多相互依赖性。在桑基图中，线的宽度表示在这条路线上流动或移动的体积（材料或技术人员）（类似的概念在火车或地铁地图中很常见）。材料流路径分析重要性的一个例子是单个热处理工作单元，它支持多个价值流。

Plant Simulation 向 GKN Aerospace 的生产团队显示，设施设备故障和维护对其领先的涡轮后框架产品的生产影响仅为 4%，这与他们最初的预测相矛盾。另一方面，Plant Simulation 显示，手动生产影响了 72% 的交货时间，清楚地显示了优化对 GKN Aerospace 以下方面的影响最大。

“我们意识到需要将静态生产分析更改为动态生产分析，因此我们开始使用 Plant Simulation，”GKN Aerospace Engines 公司 TI-IS 业务线 MOM-MES 经理米凯尔·卡尔森 (Mikael Carlsson) 说。“我们决定在仿真模型中涵盖不合格项流程。预测返工订单的交货时间对我们的业务来说是一项挑战。使用 Plant Simulation 中的不同场景，我们可以看到不同类型的返工对交货时间的影响。通过使用 Plant simulation，我们能够识别出由返工与主要生产流程相结合而导致的瓶颈。我们通过添加一个新的工作站解决了这个问题。”通过 Plant simulation，GKN Aerospace 可以模拟整条生产线，并得出潜在的性能改进的具体结论。这种动态仿真考虑了机器和生产单元之间的生产和物料流依赖性。

“我们发现，使用 Plant Simulation 获得的产能和利用率结果比我们以前的方法准确 30%，”汉森说。

早期回报为正

Plant Simulation 试点项目为 GKN Aerospace 提供了一种软件工具，可以处理其缩短生产交付周期的战略目标，并期望最终能够带来竞争优势，因为 Plant Simulation 有助于测试和验证生产场景，从而节省时间和金钱。

GKN Aerospace 还使用 Plant Simulation 来计算生产能力并可视化物料流。这种仿真还有助于轻松识别瓶颈，因为 GKN Aerospace 可以在任何生产周期（例如，一周）运行 Plant Simulation。Plant Simulation 还帮助 GKN Aerospace 规划生产班次并应对运营问题。“在挪威的康斯堡工厂进行全面的 Plant Simulation 试点项目之后，我们确信 Plant Simulation 可用于创建我们航空航天发动机生产过程的仿真模型，”GKN Aerospace 业务线工程与技术高级副总裁卡尔-大卫·佩特森 (Karl-David Pettersson) 说。“它帮助我们优化生产流程，更好地利用我们的生产资产，验证物料流，减少在制品，并确定何时必须购买新的生产设备以提高生产能力。”

该项目是在西门子顾问的支持下进行的，这有助于GKN Aerospace 采用 Plant Simulation 实现量产。在某个时候，他们的美国生产基地出现了仿真需求，因为 GKN Aerospace 计划改变产品流程，并希望了解对客户交付的影响。GKN Aerospace 工程师在没有西门子顾问帮助的情况下自行构建了一个仿真模型来支持这一点，这对于 GKN Aerospace 提高仿真技能来说是一个好兆头。

GKN Aerospace Engines 业务线插入信息系统技术总监乔纳斯·斯蒂恩 (Jonas Steen) 总结道：“GKN Aerospace Engines 业务线使用非常昂贵的设备，以小批量生产具有极高质量要求的复杂产品，这些设备有时用于各种产品。所有这些因素的结合创造了一个非常复杂的生产场景，因此只有像 Plant Simulation 这样的高级仿真工具才能处理这种复杂性。”

为了更成功地接受 Plant Simulation 提供的创新方法，项目团队设法确保让工厂生产人员参与到活动中来。例如，工厂轴类价值流经理丹尼尔·布林 (Daniel Bryn) 的参与，他认为 Plant Simulation 是缩短生产交付周期的重要手段，是一项强有力的举措。他的价值流中的一个重要仿真需求的例子是对涂装车间区域的分析。由于涂装工艺包括许多多样化的生产工艺，因此要了解工艺以及这个领域的动态并不简单；过去人们甚至认为，只有在那里工作的人才能真正理解和优化它。他要求分析如何在不增加人力的情况下提高该领域的轴加工速度，他们确实进行了这样的仿真，揭示了大有希望的见解。在另一个针对该价值流的仿真项目中，他们评估了为轴（机器人材料处理、自动车铣床等）引入整个自动化单元的情况。Plant Simulation 帮助分析了新机器将如何影响生产顺序，帮助将其与已有的类似机器的性能进行比较，并展示了这将如何影响生产线中的现有机器。这项活动也证明 GKN Aerospace 可以将仿真模型从一个价值流重用到另一个价值流。

Plant Simulation 还通过与客户相关的场景提供价值，允许 GKN Aerospace 展示其创新的生产工艺。

布林说：“Plant Simulation 可用于以非常动态和可视化的方式向客户展示活跃的生产线或生产线的计划概念，从而突出 GKN Aerospace 的创新。”

作为该试点项目的结果，GKN Aerospace 可以在各个领域使用 Plant Simulation，例如支持精益制造。Plant Simulation 帮助 GKN Aerospace 更好地了解其价值流以及公司未充分利用的大量数据。该试点项目还为 GKN Aerospace 提供了生产设施的显著透明度，使他们能够更好地了解其工艺。Plant Simulation 既可用于全新工艺和价值流（绿地），也支持（持续）改进现有生产工艺。此外，Plant Simulation 还确定了一些新的潜在仿真计划，例如车间生产空间分析、运营流程规划、支持投标流程等。

GKN Aerospace 还对如何使用 Plant Simulation 来应对新冠疫情带来的新挑战提出了一些想法。例如，通过仿真创建的生产数字孪生可用于大量虚拟审查，并减少员工面对面的互动。此外，生产线的可视化和仿真有助于了解生产流程，就像亲自参观了生产线一样。

“我们了解到，Plant Simulation 是一款出色的仿真工具，可以支持我们预期的产量变化，”佩特森说。“这无疑证明了它的价值。”