El desafío
Introducción: Revolucionando la planificación de la producción de combustible nuclear
Westinghouse Electric Company, líder mundial en tecnología nuclear con más de 130 años de historia de innovación, se enfrentaba a importantes retos a la hora de coordinar la planificación de la producción en sus complejas operaciones de fabricación de combustible nuclear. Con cinco centros distintos que operaban de forma independiente utilizando hojas de cálculo de Excel desconectadas, la empresa se enfrentaba a largos ciclos de planificación y a una visibilidad limitada en toda su cadena de suministro global. Este caso práctico examina cómo Westinghouse se asoció con MOSIMTEC para implantar la tecnología de gemelos digitales de Simio, transformando sus procesos de planificación y programación de la producción al tiempo que reducía drásticamente el tiempo de respuesta a los cambios y mejoraba la capacidad de toma de decisiones.
Acerca de Westinghouse Electric Company
Fundada en 1886 por George Westinghouse, la empresa lleva casi 140 años redefiniendo la forma en que el mundo genera y utiliza la electricidad. Como proveedor líder mundial de tecnología nuclear segura e innovadora, Westinghouse opera en 21 países con más de 11.000 empleados y 90 instalaciones en todo el mundo. Su tecnología desempeña un papel fundamental en la generación de casi el 50% de la energía nuclear mundial.
La unidad de negocio de combustible nuclear de Westinghouse proporciona soluciones completas de combustible, ocupándose de todo, desde el desarrollo y la fabricación hasta la ingeniería básica, el análisis de seguridad y la fabricación de componentes de combustible. La empresa ofrece cuatro tipos principales de combustible: Reactor de agua a presión (PWR), Reactor de agua en ebullición (BWR), Reactor energético de agua-agua (VVER) y Reactor avanzado de gas (AGR). Sus instalaciones de fabricación de combustible nuclear se encuentran en todo el mundo, en Estados Unidos, Reino Unido y Suecia.
El reto: Planificación fragmentada en una cadena de suministro global
Procesos de planificación desconectados
Antes de implantar Simio, Westinghouse gestionaba la planificación de la producción a través de cinco centros distintos con cinco grupos de planificación diferentes, todos ellos operando de forma independiente. Como explica Brad Parker, Director de Fabricación Global y Planificación de Materiales de Westinghouse:
"La mayor parte [estaba] en Excel sin integración, sin restricciones entre las hojas de cálculo introducidas manualmente, lo que significaba que cuando creábamos el plan maestro para 18 meses o dos años, lo que ocurría entonces es que si había algún escenario o si se producía algún cambio, tardábamos hasta una semana en poder evaluar cuál era ese cambio".
Este enfoque fragmentado planteaba varios retos críticos:
- La planificación de escenarios requiere mucho tiempo: Evaluar el impacto de los cambios podía llevar hasta una semana.
- Falta de integración: Cada área tenía que gestionar los cambios por separado.
- Visibilidad limitada: No hay una visión integrada de toda la cadena de suministro.
- Respuesta lenta a las peticiones de los clientes: Imposibilidad de responder rápidamente a interrupciones imprevistas o cambios en las prioridades.
- Interdependencias globales complejas: Los materiales producidos en distintos lugares debían transportarse a los lugares de consumo adecuados
En el caso de cambios complejos que afectaban a varios centros, la evaluación del impacto podía llevar hasta un mes, sobre todo cuando se evaluaban los efectos en las instalaciones situadas en la parte inferior de la cadena de suministro vertical. Este largo proceso a menudo daba lugar a evaluaciones parciales que no proporcionaban una visibilidad completa del impacto de los cambios propuestos.
La solución
La solución: Implantación de un Gemelo Digital con Simio
Selección del socio tecnológico adecuado
Al evaluar las posibles soluciones, Westinghouse eligió Simio por su flexibilidad y adaptabilidad. Según Brad Parker
"La flexibilidad, ya sabes, la capacidad de añadir, quitar... otros modelos que examiné parecían tener más estructura en términos de... estaba casi como codificado, lo que dificultaba la modificación. [Con Simio] no pasa nada, podemos ser lo bastante flexibles para adaptarlo a tu proceso. Tu proceso no tiene que cambiar para reflejar nuestra forma de hacerlo".
Esta flexibilidad fue crucial para gestionar la complejidad en cinco centros con una cadena de suministro vertical. Westinghouse se asoció con MOSIMTEC, una empresa de servicios de consultoría con más de 14 años de experiencia en la aplicación de modelado y simulación en diversos sectores.
Metodología de implantación
MOSIMTEC siguió un proceso probado para desplegar modelos de simulación e implantar gemelos digitales en las instalaciones de Westinghouse:
- Especificación de requisitos funcionales: Desarrollo de un documento de especificación detallado que describa el sistema que se va a modelar, el enfoque de modelado y las entradas/salidas necesarias.
- Desarrollo del modelo por fases: Creación del modelo de forma iterativa, lo que permite a Westinghouse ver versiones provisionales que funcionan en las primeras fases del proceso.
- Verificación: Comprobación del modelo para garantizar que cumple las especificaciones y funciona según lo previsto.
- Recopilación de datos y ETL: definición de los requisitos de datos antes de iniciar el desarrollo, lo que permite flujos de trabajo paralelos.
- Validación: Garantizar que el modelo refleja con precisión el comportamiento del sistema en el mundo real.
- Análisis: Obtención de información sobre el rendimiento y el comportamiento del sistema
- Integración y gestión de cambios: Aplicación eficaz del modelo para impulsar mejoras empresariales
- Análisis y apoyo continuos: Continuación del uso del modelo para la toma de decisiones estratégicas, tácticas y operativas
Arquitectura y flujo de datos de Digital Twin
La implementación integró datos de múltiples fuentes para apoyar la planificación y programación de la capacidad:
- SAP: Proporcionó información sobre recursos, flujo de materiales, listas de materiales, órdenes de ruta e inventario.
- IMS: aportó datos en tiempo real, incluido el estado de los equipos, el trabajo en curso y las tareas actuales.
- SAP Ariba: manejaba datos relacionados con parámetros de reaprovisionamiento, plazos de entrega y cantidades de reaprovisionamiento.
- Excel: Incluía cualificaciones laborales, datos de procesos y disponibilidad de personal
Una funcionalidad ETL (Extract, Transform, Load) trasladaba los datos de estas fuentes a Simio, que los procesaba para producir una planificación y programación factibles desde el punto de vista de la capacidad. Para una implementación rápida, Westinghouse utilizó inicialmente un enfoque basado en Excel Power Query como solución provisional.
Proceso de implementación: Creación del gemelo digital
Comprensión y definición del sistema
La implementación comenzó con el desarrollo de una especificación de diseño funcional detallada. Como explicó MOSIMTEC, "si no puedes describir claramente un sistema, no puedes modelarlo eficazmente". Este documento describía tanto el sistema real como el modelo previsto, utilizando diagramas y narraciones para transmitir el nivel de detalle necesario.
La especificación fue revisada y aprobada por Westinghouse antes de que comenzara el desarrollo del modelo, pero siguió siendo un documento vivo que evolucionó junto con el modelo. Westinghouse consideró que este documento era especialmente valioso, ya que proporcionaba una referencia única y completa que recogía todo el proceso de principio a fin.
Preparación e integración de datos
Para construir un verdadero gemelo digital que extrajera datos en tiempo real y ejecutara planes de programación, era crucial garantizar que los datos correctos procedieran de las fuentes adecuadas en el momento oportuno. MOSIMTEC desarrolló soluciones ETL para limpiar e integrar los datos en bruto, un proceso iterativo en el que participaron las partes interesadas in situ y en el que se realizaron numerosos ajustes a lo largo del proceso.
A lo largo del desarrollo del modelo, el uso extensivo de registros de errores proporcionó información a Westinghouse, ayudándole a limpiar y estandarizar sus datos. Los modelos creados se basaban totalmente en los datos y en la introducción de datos dinámicos en tiempo real. Este enfoque proporcionó a los usuarios la flexibilidad necesaria para actualizar rápidamente y generar nuevos planes para varios años.
Principales cuadros de mando y resultados
Después de cada simulación, los usuarios podían acceder a varios cuadros de mando:
- Rendimiento de la producción: Una visión global que compara los resultados del plan generado con los objetivos operativos o contractuales reales.
- Flujo de materiales: visualización del movimiento de materiales a lo largo del proceso de producción, asegurándose de que coincide con la lista de materiales.
- Análisis del rendimiento: Datos detallados de rendimiento por área, que proporcionan una visión clara del rendimiento de los materiales y recursos en las distintas partes de la instalación.
- Utilización de recursos: Estadísticas que ofrecen información sobre la eficacia con la que se utilizan recursos como máquinas y mano de obra, clave para identificar cuellos de botella.
- Diagrama de Gantt derecursos: Uno de los cuadros de mando más utilizados en Westinghouse, que proporciona una visión de alto nivel de cómo los pedidos de ventas se mueven a través de diversos procesos de fabricación.
Resultados: Transformación de la planificación y la toma de decisiones
Reducción drástica del tiempo de planificación
La implantación de la solución de fabricación de gemelos digitales de Simio redujo drásticamente el tiempo necesario para la planificación y el análisis de escenarios. Como señaló Brad Parker
"Con la implantación de Simio, lo que hemos podido hacer es tomar estas decisiones mucho más rápido. El modelo de simulación puede ejecutarse y podemos cambiar los parámetros, como saben, en Simio basándonos en las tablas, basándonos en los datos de la demanda".
Lo que antes tardaba hasta dos semanas, ahora se puede hacer en unas pocas horas, lo que permite tomar decisiones más rápidamente y procesos de planificación más eficientes.
Planificación integrada en todos los centros
El gemelo digital proporcionó una planificación integrada para todas las áreas, eliminando lagunas en el análisis y mejorando la visibilidad en toda la cadena de suministro. Esta integración fue especialmente valiosa para la función de planificación central de Westinghouse:
"Poder ver qué significa esto, qué aspecto tiene ahora tu planificación. Veo que aquí va a haber poca luz. ¿Qué impacto tiene esto, qué impacto tiene? Nos ha permitido una función de planificación integrada con la que antes teníamos dificultades".
Mejora de la capacidad de toma de decisiones
La implantación mejoró enormemente la capacidad de Westinghouse para:
- Ejecutar rápidamente escenarios hipotéticos
- Responder más rápidamente a las peticiones de los clientes
- Gestionar las interrupciones imprevistas de forma más eficaz
- Evaluar el impacto de dar prioridad a un cliente sobre otro
- Prever las limitaciones y las áreas que necesitan mejoras.
Mejoras en la calidad de los datos
La implantación también puso de manifiesto problemas de calidad de datos e incoherencias entre sistemas. Como explicó Brad Parker
"Te preguntas por qué te cuesta planificar cuando tienes cuatro sistemas que te dicen una cifra diferente. No funciona bien".
Al reunir los datos en el gemelo digital, Westinghouse pudo identificar y abordar estas incoherencias, mejorando la calidad de los datos y la toma de decisiones en toda la organización.
Capacitación del usuario
Los planificadores de Westinghouse pueden ahora actualizar todas las tablas y ejecutar los planes de forma independiente, sin requerir la intervención de MOSIMTEC. Sólo se ponen en contacto con los consultores cuando los resultados parecen extraños o cuando necesitan nuevos cuadros de mando o cambios en los existentes. Esta autosuficiencia ha permitido al equipo de planificación apropiarse del gemelo digital y utilizarlo eficazmente para la planificación diaria.
Impacto en la empresa
Retos y lecciones aprendidas
Calidad y coherencia de los datos
Uno de los mayores retos fue la calidad y coherencia de los datos. Como reflexionó Brad Parker
"Estos datos, entenderlos ha sido un largo viaje... gran parte ha estado ligado a hallazgos sobre discrepancia de datos. La mayor parte intacta con el ETL ha ayudado. Eso nos ha permitido una implantación más rápida. Obviamente, al reconocer esos problemas, lo que he descubierto es que las discrepancias de datos ralentizan la implantación de Simio cuando se encuentran los problemas en Simio".
Si pudiera volver a empezar, Brad habría hecho más mapeo de datos por adelantado para identificar antes las discrepancias. Sin embargo, no habría esperado a tener los datos perfectos antes de ponerlo en marcha, ya que "nunca lo pondrías en marcha si estuvieras esperando a tener los datos perfectos".
Asignación de recursos y participación de las partes interesadas
Otra lección clave fue la importancia de la asignación de recursos y la participación de las partes interesadas:
"Hay que dedicar recursos. En efecto, en algunos momentos estaba gestionando yo solo tres implantaciones en tres sitios. Eso ralentiza la implantación. Pero si tienes recursos dedicados, puedes gestionarlo".
Contar con las personas adecuadas -las que realmente entienden los procesos- fue crucial para el éxito de la implantación. Sin estos conocimientos, el equipo tendría que pasar por más iteraciones para conseguir el modelo adecuado.
Apoyo de la dirección
Brad subrayó la importancia del apoyo constante de la dirección:
"Una de las cosas que hay que tener cuando se emprende este viaje no es sólo el apoyo inicial de la alta dirección, sino que tiene que continuar. No va a ser perfecto de la noche a la mañana. Mucha gente espera que con pulsar un botón todo funcione. No es realista".
Este apoyo sostenido permitió al equipo superar los retos y seguir perfeccionando la aplicación a lo largo del tiempo.
Planes de futuro: Ampliar el gemelo digital
Westinghouse ya ha puesto en marcha lo que Brad Parker considera un "software de simulación básico y sencillo" y ve importantes oportunidades para ampliar su utilización:
"Nos hemos centrado en el combustible nuclear. Sin embargo, estamos empezando a ver que otras partes del negocio muestran interés. eVinci es un ejemplo, pero cómo documentamos y utilizamos esto en el futuro con la funcionalidad que ni siquiera hemos tocado todavía es a donde intentaremos llevar a la organización Westinghouse en la utilización de una solución única."
Los planes de futuro incluyen
- Ampliación a otras unidades de negocio más allá del combustible nuclear
- Implementar Simio Portal para ampliar el acceso de las partes interesadas.
- Automatizar la alimentación de datos para eliminar los procesos manuales
- Mejorar la integración con la planificación y los informes financieros.
- Explorar funciones más avanzadas en Simio.
Conclusión: Una base para la transformación digital
La implantación de la tecnología digital twin de Simio ha transformado los procesos de planificación y programación de la producción de Westinghouse, proporcionando una visión integrada de su compleja cadena de suministro global y reduciendo drásticamente el tiempo necesario para la planificación de escenarios y la toma de decisiones.
Al asociarse con MOSIMTEC y seguir una metodología de implantación estructurada, Westinghouse ha sentado las bases para una transformación digital continuada. El éxito de esta implementación demuestra el poder de la fabricación de gemelos digitales en entornos de fabricación complejos y proporciona lecciones valiosas para otras organizaciones que se embarcan en viajes similares.
Como resumió Brad Parker "Al elegir Simio, las empresas pueden aprovechar todo el potencial de la tecnología de gemelos digitales, mitigar los riesgos y adelantarse a las demandas del mercado, todo ello fomentando la resiliencia operativa y la mejora continua."