Simulação inteligente de gêmeos digitais para excelência em manufatura
Transforme suas operações de manufatura com a tecnologia Intelligent Digital Twin da Simio, permitindo que os líderes de manufatura validem as melhorias no processo antes do investimento de capital e, ao mesmo tempo, obtenham um ROI mensurável no atual cenário competitivo da Indústria 4.0.
Desafios de fabricação resolvidos por meio de gêmeos digitais
Os fabricantes de hoje enfrentam desafios sem precedentes: janelas de produção reduzidas, aumento da proliferação de SKUs, escassez de mão de obra e a pressão constante para reduzir o desperdício e maximizar a utilização de ativos. O mercado competitivo exige a rápida introdução de novos produtos e, ao mesmo tempo, a manutenção da excelência operacional em portfólios de produtos em expansão.
A tecnologia de gêmeos digitais aborda esses desafios críticos de fabricação ao criar uma réplica virtual precisa de todo o seu sistema de produção. Isso permite que os engenheiros de processo e os gerentes de operações validem as iniciativas de melhoria, otimizem os layouts das máquinas e testem os planos de produção antes da implementação – eliminando abordagens caras de tentativa e erro que interrompem a produção.
Ao criar um modelo vivo de suas operações de fabricação, os gêmeos digitais oferecem visibilidade sem precedentes da variabilidade do processo, das flutuações do tempo de ciclo, dos pontos de acúmulo de WIP e dos padrões de utilização de recursos que afetam o desempenho da entrega no prazo.
Simulação de eventos discretos: Modelagem de precisão para sistemas de manufatura
A Simulação de Eventos Discretos (DES) fornece a base computacional para a modelagem precisa do sistema de produção. Ao contrário das ferramentas de análise estática, a tecnologia de Simulação de Eventos Discretos do Simio captura a natureza dinâmica e interconectada dos processos de fabricação, em que os estados das máquinas, os fluxos de materiais e a disponibilidade de recursos mudam constantemente durante as execuções da produção.
Os líderes de manufatura escolhem a tecnologia de Simulação de Eventos Discretos do Simio porque ela modela com precisão:
Variabilidade do tempo de ciclo
O gêmeo digital do Simio modela com precisão a variação natural dos tempos de processamento que ocorre em ambientes reais de fabricação. Esse recurso permite que as equipes de produção quantifiquem como as flutuações do tempo de ciclo ocorrem em cascata no sistema, afetando o rendimento, os níveis de WIP e o desempenho da entrega.
Sequências de configuração e troca
As operações de fabricação com diversas variantes de produtos exigem trocas complexas que afetam a produtividade. O Simio modela com precisão os tempos de preparação dependentes da sequência, permitindo que os planejadores otimizem as sequências de produção que minimizam o tempo de troca e atendem aos requisitos de entrega do cliente.
Alocação de buffer e gerenciamento de WIP
A colocação estratégica de buffers de trabalho em processo afeta significativamente o fluxo e o rendimento da produção. Os recursos de simulação do Simio permitem a otimização dos tamanhos e locais dos buffers para proteger as restrições, minimizar o tempo de espera e reduzir o investimento geral em estoque.
Mudanças de ferramentas e requisitos de fixação
A disponibilidade de ferramentas e acessórios geralmente cria restrições ocultas nos sistemas de manufatura. O Simio modela as relações complexas entre os cronogramas de produção, a vida útil das ferramentas e os requisitos de troca, garantindo planos viáveis que levam em conta esses recursos essenciais.
Requisitos de mão de obra e matrizes de habilidades
A disponibilidade e as habilidades da força de trabalho afetam significativamente a capacidade de produção. A modelagem detalhada da mão de obra do Simio leva em conta os padrões de turnos, os níveis de habilidade, os requisitos de treinamento e o absenteísmo para criar planos realistas de pessoal que equilibrem os custos de mão de obra com os requisitos de produção.
Sistemas de manuseio de materiais
A movimentação eficiente de materiais entre as estações de trabalho é essencial para o fluxo de produção. O Simio simula equipamentos complexos de manuseio de materiais, incluindo transportadores, AGVs, guindastes e sistemas AS/RS, permitindo a otimização de rotas, dimensionamento de frotas e gerenciamento de tráfego.
Amostragem de qualidade e loops de retrabalho
Os problemas de qualidade criam variabilidade que afeta o rendimento e o desempenho da entrega. O Simio modela pontos de inspeção, planos de amostragem, taxas de defeitos e processos de retrabalho para prever com precisão como os sistemas de qualidade afetam a capacidade geral de produção.
Tempo de inatividade planejado e não planejado
A disponibilidade dos equipamentos afeta diretamente a capacidade de produção. O Simio incorpora padrões de manutenção detalhados, incluindo tempo de inatividade programado, falhas aleatórias e distribuições de tempo de reparo, garantindo um planejamento de capacidade realista que leva em conta a confiabilidade real do equipamento.
Ao capturar todas essas variáveis críticas de fabricação em um único modelo integrado, o Simio permite que as equipes de produção identifiquem as verdadeiras restrições do sistema, validem estratégias de melhoria e otimizem as programações de produção com precisão sem precedentes. Essa abordagem abrangente garante que todas as decisões levem em conta as interações complexas entre recursos, materiais e processos que determinam o desempenho real da produção.
Solucionando desafios de planejamento de produção com programação avançada
As organizações de manufatura enfrentam dificuldades com as abordagens tradicionais de programação de produção que não levam em conta as restrições de recursos, a otimização de trocas e a disponibilidade dinâmica de materiais. Isso leva a programações irrealistas, expedição excessiva e perda de datas de entrega.
A solução Advanced Planning and Scheduling (APS) da Simio utiliza a tecnologia Intelligent Adaptive Process Digital Twin para gerar programações de produção viáveis que otimizam vários objetivos:
Diferentemente das abordagens convencionais de programação, o planejamento de gêmeos digitais do Simio se integra aos sistemas MES e ERP para criar programações executáveis que levam em conta as condições reais do chão de fábrica, garantindo planos viáveis que reduzem os custos de expedição e melhoram o desempenho da entrega no prazo.
Otimização de estoque por meio da simulação de DDMRP
Os fabricantes lutam com abordagens tradicionais de gerenciamento de estoque que falham no ambiente de demanda volátil de hoje. O excesso de estoque de segurança imobiliza o capital de giro e, ao mesmo tempo, você não atinge as metas de nível de serviço em componentes críticos.
A tecnologia de gêmeos digitais da Simio aprimora a implementação do Planejamento de Necessidades de Materiais Orientado pela Demanda (DDMRP), permitindo o teste dinâmico de estratégias de buffer:
Projeto de estratégia de buffer
Sincronização entre demanda e oferta
Teste de resiliência da cadeia de suprimentos
Essa abordagem orientada por simulação garante que as implementações do DDMRP ofereçam o equilíbrio certo entre o investimento em estoque e o desempenho da produção, otimizando o capital de giro e mantendo os níveis de atendimento ao cliente.
Principais aplicativos de fabricação
A tecnologia de gêmeos digitais da Simio oferece soluções abrangentes para os desafios mais críticos enfrentados pelas operações de fabricação modernas. Com a criação de réplicas virtuais precisas dos sistemas de produção, os fabricantes podem validar melhorias, otimizar as operações e conduzir a tomada de decisões estratégicas em vários domínios:
Identificação de restrições e otimização da taxa de transferência
Os líderes de manufatura buscam continuamente identificar e eliminar os gargalos que restringem o rendimento e limitam a capacidade de produção. Os recursos de gêmeos digitais do Simio permitem que as equipes de operações:
- Identificar restrições primárias e secundárias: Identifique os fatores limitantes em sistemas de produção complexos, analisando os padrões de utilização de recursos e as formações de filas em toda a operação.
- Quantificar estratégias de alívio de restrições: Avalie o impacto no rendimento das melhorias propostas antes da implementação, garantindo que os investimentos de capital visem às verdadeiras restrições do sistema.
- Validar as implementações de corda de buffer de tambor: Teste os mecanismos de controle de produção que maximizam a utilização de restrições enquanto gerenciam a liberação de trabalho em todo o sistema.
- Otimizar a capacidade de proteção: Determine a quantidade ideal de capacidade sem restrições necessária para garantir que as restrições permaneçam totalmente utilizadas, apesar da variação normal do processo.
- Simule o impacto da redução da configuração: Calcule como a redução dos tempos de troca nas operações de restrição se traduz em um aumento do rendimento geral do sistema.
Layout da planta e projeto de fluxo de materiais
Layouts ineficientes de fábricas e sistemas de manuseio de materiais geram desperdício, aumentam os prazos de entrega e reduzem a flexibilidade da fabricação. Os engenheiros de produção usam a tecnologia de gêmeos digitais do Simio para:
- Otimize o posicionamento das máquinas: Minimize as distâncias de deslocamento entre as operações sequenciais, levando em conta os requisitos de espaço e as restrições de infraestrutura.
- Testar as configurações de fabricação celular: Avalie o impacto da mudança de layouts funcionais para celulares no desempenho do rendimento, do WIP e do lead time.
- Validar projetos de sistemas de manuseio de materiais: Determine os caminhos ideais dos transportadores, as rotas dos AGVs e os métodos de transporte manual antes da implementação física.
- Dimensione estrategicamente os locais de buffer: Identifique os pontos críticos no fluxo de produção que exigem buffers de estoque para manter o rendimento do sistema.
- Simular várias alternativas de layout: Compare diferentes configurações de instalações usando métricas de desempenho objetivas para identificar o projeto ideal.
Validação do Lean Manufacturing
Os líderes de manufatura que implementam iniciativas enxutas precisam validar os impactos da melhoria antes da implementação em larga escala. A tecnologia de gêmeos digitais da Simio fornece validação quantitativa das estratégias de manufatura enxuta:
- Avaliar melhorias no fluxo de valor: Preveja a redução do lead time e os ganhos de produtividade das melhorias propostas no fluxo de valor antes da implementação.
- Testar a mecânica do sistema pull: Valide o dimensionamento do kanban, os locais dos supermercados e as regras de reabastecimento para garantir um fluxo de material suave.
- Otimizar o balanceamento do tempo de cadência: Analise alternativas de balanceamento de linha para obter um fluxo de trabalho consistente que corresponda aos padrões de demanda dos clientes.
- Simular a implementação do trabalho padrão: Quantificar como os métodos de trabalho padronizados afetam a variação do tempo de ciclo e a estabilidade geral do processo.
- Validar iniciativas SMED (Single-Minute Exchange of Die): Calcule o impacto na produção dos tempos de troca reduzidos em diferentes combinações de produtos.
Planejamento da introdução de novos produtos
As organizações de manufatura enfrentam dificuldades com o planejamento preciso da capacidade para o lançamento de novos produtos. A tecnologia de gêmeos digitais da Simio permite que as equipes de produção:
- Validar os requisitos de capacidade: Determine se o equipamento existente pode lidar com novas variantes de produtos e identifique possíveis gargalos antes do lançamento.
- Modelar os efeitos da curva de aprendizado: Incorpore melhorias de produtividade ao longo do tempo à medida que os operadores adquirem experiência com novos produtos.
- Analisar o impacto da troca: Avalie como os novos produtos afetam os padrões gerais de troca e os tempos de preparação dependentes da sequência.
- Testar estratégias de balanceamento de linha: Otimize as atribuições de estações de trabalho ao integrar novos produtos às linhas de produção existentes.
- Prever os requisitos de ferramentas e acessórios: Identificar possíveis restrições na capacidade de ferramental ao adicionar novos produtos ao mix de fabricação.
Gerenciamento de qualidade e melhoria de processos
Os problemas de qualidade afetam significativamente o desempenho da produção por meio de retrabalho, sucata e insatisfação do cliente. Os recursos de simulação do Simio ajudam as equipes de qualidade:
- Validar estratégias de controle estatístico de processos: Teste planos de amostragem e limites de controle para otimizar o monitoramento da qualidade sem inspeção excessiva.
- Analisar os padrões de defeitos e as causas principais: Identificar como a variação do processo se propaga pelo sistema e afeta a qualidade do produto final.
- Quantificar o ROI da iniciativa de melhoria: Calcule os benefícios operacionais e financeiros do Six Sigma e de outros programas de melhoria da qualidade.
- Otimize a colocação do ponto de inspeção: Determine em que ponto do fluxo do processo as verificações de qualidade proporcionam o máximo benefício com o mínimo de interrupção.
- Modele as taxas de rendimento e as consequências: incorpore um desempenho de qualidade realista ao planejamento da capacidade para garantir que os compromissos do cliente possam ser cumpridos.
Confiabilidade do sistema de fabricação
As interrupções na produção causadas por falhas de equipamentos e atividades de manutenção afetam significativamente o desempenho da manufatura. A tecnologia de gêmeos digitais da Simio permite que as equipes de manutenção e produção:
- Otimizar a programação de manutenção preventiva: Determine o momento ideal para as atividades de manutenção planejadas para minimizar o impacto na capacidade de produção.
- Avaliar a robustez do sistema: Teste o desempenho do sistema de produção em vários cenários de falha para identificar vulnerabilidades.
- Analisar os requisitos de redundância: Determine onde os equipamentos de backup ou roteamentos alternativos oferecem a maior proteção contra interrupções.
- Equilibre os recursos de manutenção: Otimize a alocação do pessoal de manutenção e do estoque de peças sobressalentes em vários ativos de produção.
- Testar estratégias de manutenção preditiva: Avalie como as abordagens de manutenção baseadas em condições afetam a eficácia e o rendimento geral do equipamento.
Planejamento da fábrica do futuro
As organizações de manufatura precisam evoluir continuamente suas operações para incorporar novas tecnologias. Os recursos de gêmeos digitais do Simio apoiam o planejamento da transição tecnológica:
- Simular a colaboração entre humanos e robôs: Modele a integração de robôs colaborativos em estações de trabalho manuais para otimizar a alocação de tarefas e os protocolos de segurança.
- Avaliar o manuseio automatizado de materiais: Teste as estratégias de implantação de AGV/AMR para garantir uma integração perfeita com as operações e a infraestrutura existentes.
- Validar os benefícios da implementação da IoT: Quantifique as melhorias operacionais decorrentes da coleta de dados aprimorada e dos recursos de monitoramento em tempo real.
- Analisar estratégias de automação em fases: Determine a sequência ideal para a introdução da automação para minimizar a interrupção e maximizar os benefícios.
- Testar tecnologias avançadas de manufatura: Avalie como a manufatura aditiva, a robótica avançada e outras tecnologias do setor 4.0 afetam as operações existentes.
Sustentabilidade e análise de impacto ambiental
Os fabricantes modernos precisam equilibrar o desempenho operacional com a responsabilidade ambiental. A tecnologia de gêmeos digitais da Simio ajuda as equipes de sustentabilidade:
- Modelar padrões de consumo de energia: Analisar como as programações de produção e a utilização de equipamentos afetam o uso geral de energia e a demanda de pico.
- Otimizar a utilização de recursos: Identifique oportunidades para reduzir o desperdício por meio da melhoria da eficiência do processo e do uso de materiais.
- Avalie as iniciativas de manufatura ecológica: Teste como as práticas sustentáveis afetam os KPIs de produção e o desempenho operacional.
- Analisar estratégias de redução da pegada de carbono: Quantificar o impacto ambiental de abordagens alternativas de produção, mantendo as metas de produtividade.
- Simular implementações de economia circular: Modele fluxos de materiais em circuito fechado e processos de reciclagem para reduzir o impacto ambiental e os custos de materiais.
Aplicativos de fabricação do mundo real
A tecnologia de gêmeos digitais da Simio proporcionou resultados mensuráveis em diversos ambientes de produção. Esses estudos de caso demonstram como as organizações usaram a simulação para resolver desafios complexos e obter um ROI significativo:
Economia de investimento em AGV de US$ 1,5 milhão
Empresa: Fabricante global de produtos eletrônicos.
Desafio: Um fabricante de televisores precisava determinar o número ideal de AGVs necessários para uma nova linha de montagem.
Solução: A Dijitalis criou um gêmeo digital modelando as operações da linha de produção, os caminhos dos AGVs e o fluxo de materiais para testar vários cenários de tamanho de frota.
Como a Dijitalis economizou US$ 1,5 milhão com a simulação de otimização de AGVs na fabricação de produtos eletrônicos
Westinghouse: Transformação da produção de combustível nuclear
Empresa: Fornecedora global de combustível nuclear e tecnologia.
Desafio: a Westinghouse precisava otimizar a programação de produção complexa em várias instalações de fabricação de combustível nuclear.
Solução: Seu gêmeo digital integrou várias instalações em um único modelo com lógica de roteamento detalhada e gerenciamento de restrições em tempo real.
Fabricação de gêmeos digitais: Como a Westinghouse transformou a produção de combustível nuclear com o Simio
Gigante do setor de bebidas: Otimização da rede de distribuição
Empresa: Líder internacional na produção e distribuição de bebidas.
Desafio: a empresa precisava avaliar as estratégias de distribuição e, ao mesmo tempo, equilibrar a capacidade dos veículos e as janelas de entrega.
Solução: A simulação incorporou operações do centro de distribuição, sequências de carregamento de veículos e planejamento de rotas para comparar cenários.
Otimizando a rede de entrega de última milha de uma grande empresa de bebidas: Como uma consultoria de cadeia de suprimentos usou o Simio para obter US$ 66 milhões em valor
Aumento da escala de fabricação em 45 vezes
Empresa: Empresa de fabricação de metais.
Desafio: Uma empresa de fabricação de metais precisava aumentar a produção de 600 para 26.000 unidades por ano.
Solução: A LMAC desenvolveu um gêmeo digital modelando os processos atuais e futuros, os requisitos de recursos e as alternativas de layout.
Dimensionamento da manufatura em 45X: como o Grupo LMAC usou o Simio para transformar uma operação de fabricação de metais
Produtor de salgadinhos: Otimização da linha de produção
Empresa: Grande fabricante de salgadinhos processados.
Desafio: a empresa precisava identificar gargalos em suas linhas de processamento contínuo.
Solução: Seu gêmeo digital modelou as operações de processamento contínuo, as configurações de embalagem e as sequências de troca.
Fabricação de gêmeos digitais: Otimização da produção de salgadinhos com o Simio
Nissan: Projeto da nova linha de montagem de veículos
Empresa: Fabricante automotivo global e empresa de engenharia.
Desafio: a Nissan precisava validar o projeto da linha de produção para o lançamento de um novo modelo de veículo.
Solução: A simulação incorporou operações de montagem, sistemas de entrega de materiais e alocação de funcionários antes da implementação física.
A Nissan Europe Engineering seleciona a Simio para modelar a produção da van NV200
Produtor brasileiro: Otimização da produção de etanol
Empresa: Líder na produção de etanol a partir de produtos agrícolas.
Desafio: a empresa precisava equilibrar a capacidade de colheita com os recursos de processamento, minimizando o desperdício.
Solução: Seu gêmeo digital simulou operações de campo, logística de transporte e capacidade da planta de processamento.
Metodologia de implementação para o sucesso da manufatura
A implementação da tecnologia de gêmeos digitais em ambientes de fabricação segue a metodologia comprovada da Simio:
Análise do sistema de produção
- Mapeamento do fluxo de valor: Documentação abrangente dos fluxos de materiais e informações
- Análise do tempo de ciclo: Coleta de distribuições de tempo de processo e fatores de variabilidade
- Avaliação da capacidade de recursos: Documentação das capacidades da máquina, requisitos de ferramentas e habilidades do operador
- Integração de dados de qualidade: Análise de taxas de defeitos, loops de retrabalho e requisitos de inspeção
Desenvolvimento de gêmeos digitais
- Modelagem da lógica de processos: Representação precisa do roteamento da produção, pontos de decisão e lógica de controle
- Modelagem de recursos: Modelagem detalhada de máquinas, ferramentas, acessórios e recursos de mão de obra
- Simulação de fluxo de materiais: Representação de políticas de inventário, sistemas de manuseio de materiais e gerenciamento de WIP
- Integração do cronograma: Conexão com sistemas de planejamento de produção e fontes de dados existentes
Otimização de desempenho
- Análise de restrições: Identificação de gargalos do sistema e limitações de rendimento
- Teste de cenários: Avaliação de alternativas de melhoria e opções de investimento de capital
- Otimização de cronograma: Refinamento das estratégias de sequenciamento de produção e dimensionamento de lotes
- Análise de capacidade: Validação dos requisitos de recursos para o mix de produtos atuais e futuros
Integração operacional
- Execução do cronograma: Integração com MES e sistemas de controle de chão de fábrica
- Monitoramento de desempenho: Comparação de métricas de desempenho reais e simuladas
- Refinamento do modelo: Atualização contínua do gêmeo digital para refletir as melhorias do processo
- Transferência de conhecimento: Treinamento de equipes de produção em tomada de decisão baseada em simulação