O desafio
Introdução: Revolucionando o planejamento da produção de combustível nuclear
A Westinghouse Electric Company, líder global em tecnologia nuclear com mais de 130 anos de história de inovação, enfrentou desafios significativos para coordenar o planejamento da produção em suas complexas operações de fabricação de combustível nuclear. Com cinco locais distintos operando de forma independente, usando planilhas de Excel desconectadas, a empresa enfrentava longos ciclos de planejamento e visibilidade limitada em toda a sua cadeia de suprimentos global. Este estudo de caso examina como a Westinghouse fez uma parceria com a MOSIMTEC para implementar a tecnologia de gêmeos digitais da Simio, transformando seus processos de planejamento e programação de produção e, ao mesmo tempo, reduzindo drasticamente o tempo de resposta às mudanças e melhorando as capacidades de tomada de decisão.
Sobre a Westinghouse Electric Company
Fundada em 1886 por George Westinghouse, a empresa passou quase 140 anos redefinindo a forma como o mundo gera e usa eletricidade. Como líder mundial no fornecimento de tecnologia nuclear segura e inovadora, a Westinghouse opera em 21 países, com mais de 11.000 funcionários e 90 instalações em todo o mundo. Sua tecnologia desempenha um papel fundamental na geração de quase 50% da energia nuclear do mundo.
A unidade de negócios de combustível nuclear da Westinghouse fornece soluções completas de combustível, lidando com tudo, desde o desenvolvimento e a fabricação até a engenharia básica, a análise de segurança e a fabricação de componentes de combustível. A empresa oferece quatro tipos principais de combustível: Reator de Água Pressurizada (PWR), Reator de Água Fervente (BWR), Reator Energético de Água e Água (VVER) e Reator de Gás Avançado (AGR). Suas instalações de fabricação de combustível nuclear estão localizadas globalmente nos Estados Unidos, no Reino Unido e na Suécia.
O desafio: Planejamento fragmentado em uma cadeia de suprimentos global
Processos de planejamento desconectados
Antes de implementar o Simio, a Westinghouse gerenciava o planejamento da produção em cinco locais separados, com cinco grupos de planejamento diferentes, todos operando de forma independente. Como explicou Brad Parker, Diretor de Manufatura Global e Planejamento de Materiais da Westinghouse:
"A maior parte [estava] no Excel sem integração, sem restrição entre planilhas inseridas manualmente, o que significa que, quando criávamos o cronograma mestre para 18 meses a dois anos, o que acontecia era que, se houvesse algum cenário ou mudança, levávamos até uma semana para avaliar qual era essa mudança."
Essa abordagem fragmentada criou vários desafios críticos:
- Planejamento de cenários demorado: A avaliação do impacto das mudanças poderia levar até uma semana
- Falta de integração: Cada área precisaria fazer o fluxo das mudanças separadamente
- Visibilidade limitada: Nenhuma visão integrada em toda a cadeia de suprimentos
- Resposta lenta às solicitações dos clientes: Incapaz de responder rapidamente a interrupções não planejadas ou mudanças de prioridade
- Interdependências globais complexas: Os materiais produzidos em diferentes locais tinham que ser transportados para os locais de consumo apropriados
No caso de mudanças complexas que afetam vários locais, a avaliação do impacto pode levar até um mês, principalmente ao avaliar os efeitos nas instalações na parte inferior da cadeia de suprimentos vertical. Esse processo demorado geralmente resultava em avaliações parciais que não forneciam visibilidade total do impacto das mudanças propostas.
A solução
A solução: Implementação de um gêmeo digital com o Simio
Selecionando o parceiro tecnológico certo
Ao avaliar as possíveis soluções, a Westinghouse escolheu o Simio por sua flexibilidade e adaptabilidade. De acordo com Brad Parker:
"A flexibilidade, você sabe, a capacidade de adicionar, retirar... outros modelos que examinei pareciam ser mais a estrutura em termos... era quase como um código rígido, o que dificultava a alteração. [Com o Simio, tudo bem, podemos ser flexíveis o suficiente para adequá-lo ao seu processo. Seu processo não precisa mudar para refletir nossa maneira de fazê-lo."
Essa flexibilidade foi crucial para lidar com a complexidade em cinco locais com uma cadeia de suprimentos vertical. A Westinghouse fez uma parceria com a MOSIMTEC, uma empresa de serviços de consultoria com mais de 14 anos de experiência na aplicação de modelagem e simulação em vários setores.
Metodologia de implementação
A MOSIMTEC seguiu um processo comprovado para implantar modelos de simulação e implementar gêmeos digitais nas instalações da Westinghouse:
- Especificação de requisitos funcionais: Desenvolvimento de um documento de especificação detalhado que descreve o sistema a ser modelado, a abordagem de modelagem e as entradas/saídas necessárias
- Desenvolvimento de modelos em fases: Construção do modelo de forma iterativa, permitindo que a Westinghouse veja as versões provisórias funcionando no início do processo
- Verificação: Testar o modelo para garantir que ele atenda às especificações e funcione como pretendido
- Coleta de dados e ETL: definição dos requisitos de dados antes do início do desenvolvimento, permitindo fluxos de trabalho paralelos
- Validação: Garantir que o modelo reflita com precisão o comportamento do sistema no mundo real
- Análise: Obtenção de insights sobre o desempenho e o comportamento do sistema
- Integração e gerenciamento de mudanças: Aplicar o modelo de forma eficaz para promover melhorias nos negócios
- Análise e suporte contínuos: Continuar a usar o modelo para a tomada de decisões estratégicas, táticas e operacionais
Arquitetura de gêmeos digitais e fluxo de dados
A implementação integrou dados de várias fontes para dar suporte ao planejamento e à programação de capacidade:
- SAP: Forneceu informações sobre recursos, fluxo de materiais, listas de materiais, ordens de roteamento e inventário
- IMS: contribuiu com dados em tempo real, incluindo status do equipamento, trabalho em andamento e tarefas atuais
- SAP Ariba: tratava de dados relacionados a parâmetros de reabastecimento, tempos de espera e quantidades de reabastecimento
- Excel: Incluía qualificações de mão de obra, dados de processos e disponibilidade de pessoal
Uma funcionalidade ETL (Extrair, Transformar, Carregar) transferiu os dados dessas fontes para o Simio, que os processou para produzir planejamento e programação com capacidade viável. Para uma implementação rápida, a Westinghouse usou inicialmente uma abordagem baseada no Excel Power Query como uma solução provisória.
Processo de implementação: Criação do gêmeo digital
Compreensão e definição do sistema
A implementação começou com o desenvolvimento de uma especificação detalhada do projeto funcional. Como explicou a MOSIMTEC, "se você não puder descrever claramente um sistema, não poderá modelá-lo com eficácia". Esse documento descreveu o sistema do mundo real e o modelo pretendido usando diagramas e narrativas para transmitir o nível necessário de detalhes.
A especificação foi revisada e aprovada pela Westinghouse antes do início do desenvolvimento do modelo, mas continuou sendo um documento vivo que evoluiu junto com o modelo. A Westinghouse considerou esse documento especialmente valioso, pois fornecia uma referência única e abrangente que capturava todo o processo do início ao fim.
Preparação e integração de dados
Para criar um verdadeiro gêmeo digital que extraísse dados em tempo real e executasse planos de programação, era fundamental garantir que os dados certos viessem das fontes certas no momento certo. A MOSIMTEC desenvolveu soluções ETL para limpar e integrar dados brutos, um processo iterativo que envolveu as partes interessadas no local, com muitos ajustes feitos ao longo do caminho.
Durante o desenvolvimento do modelo, o uso extensivo de registros de erros forneceu feedback à Westinghouse, ajudando-a a limpar e padronizar seus dados. Os modelos criados foram totalmente orientados por dados, contando com entradas de dados dinâmicos em tempo real. Essa abordagem proporcionou aos usuários a flexibilidade de atualizar rapidamente e gerar novos planos que abrangem vários anos.
Principais painéis e resultados
Após cada execução de simulação, os usuários podiam acessar vários painéis importantes:
- Desempenho da produção: Uma visão geral abrangente que compara os resultados do plano gerado com as metas operacionais ou contratuais reais
- Fluxo de materiais: visualização da movimentação de materiais em todo o processo de produção, garantindo a correspondência com a lista de materiais
- Análise de produtividade: Dados detalhados de produtividade por área, fornecendo uma visão clara do desempenho de materiais e recursos em diferentes partes da instalação
- Utilização de recursos: Estatísticas que oferecem insights sobre a eficácia com que os recursos, como máquinas e mão de obra, estavam sendo usados, o que é fundamental para identificar gargalos
- Gráfico de Gantt de recursos: Um dos painéis mais usados na Westinghouse, fornecendo uma visão de alto nível de como os pedidos de vendas passavam por vários processos de fabricação.
Resultados: Transformação do planejamento e da tomada de decisões
Redução drástica no tempo de planejamento
A implementação da solução de fabricação de gêmeos digitais da Simio reduziu drasticamente o tempo necessário para o planejamento e a análise de cenários. Como Brad Parker observou:
"Com a implementação do Simio, conseguimos tomar essas decisões muito mais rapidamente. O modelo de simulação pode ser executado e podemos alterar os parâmetros, como você sabe, no Simio, com base nas tabelas e nos dados de demanda."
O que antes levava até duas semanas agora pode ser feito em apenas algumas horas, permitindo uma tomada de decisão mais rápida e processos de planejamento mais eficientes.
Planejamento integrado em todos os locais
O gêmeo digital forneceu um cronograma integrado para todas as áreas, eliminando lacunas na análise e melhorando a visibilidade em toda a cadeia de suprimentos. Essa integração foi particularmente valiosa para a função de planejamento central da Westinghouse:
"Poder ver o que isso significa, como está sua programação agora. Ah, estou vendo que isso aqui vai ser leve. Isso afeta, qual é o impacto, a construção do cenário. Isso nos permitiu ter uma função de planejamento integrada com a qual tínhamos dificuldade anteriormente."
Capacidades aprimoradas de tomada de decisão
A implementação melhorou muito a capacidade da Westinghouse de:
- Executar cenários hipotéticos rapidamente
- Responder mais rapidamente às solicitações dos clientes
- Lidar com interrupções não planejadas de forma mais eficaz
- Avaliar o impacto da priorização de um cliente em detrimento de outro
- Prever restrições e áreas que precisam ser melhoradas
Melhorias na qualidade dos dados
A implementação também destacou problemas de qualidade de dados e inconsistências entre sistemas. Como explicou Brad Parker:
"Você se pergunta por que tem dificuldades no planejamento quando tem quatro sistemas informando um número diferente. Isso não funciona bem".
Ao reunir os dados no gêmeo digital, a Westinghouse pôde identificar e resolver essas inconsistências, melhorando a qualidade dos dados e a tomada de decisões em toda a organização.
Capacitação do usuário
Os planejadores da Westinghouse agora podem atualizar todas as tabelas e executar planos de forma independente, sem a necessidade de intervenção da MOSIMTEC. Eles só entram em contato com os consultores quando os resultados parecem estranhos ou quando precisam de novos painéis ou alterações nos existentes. Essa autossuficiência permitiu que a equipe de planejamento se apropriasse do gêmeo digital e o utilizasse de forma eficaz no planejamento diário.
O impacto nos negócios
Desafios e lições aprendidas
Qualidade e consistência dos dados
Um dos maiores desafios foi a qualidade e a consistência dos dados. Como Brad Parker refletiu:
"A compreensão desses dados tem sido uma longa jornada... grande parte dela está ligada a descobertas sobre discrepância de dados. A maior parte do trabalho com o ETL ajudou. Isso nos permitiu uma implementação mais rápida. Obviamente, reconhecendo esses problemas, o que descobri é que as lacunas de dados retardam a implementação do Simio quando você encontra os problemas no Simio."
Se pudesse começar de novo, Brad teria feito mais mapeamento de dados antecipadamente para identificar discrepâncias mais cedo. No entanto, ele não teria esperado por dados perfeitos antes de implementar, pois "você nunca implementaria se estivesse esperando por dados perfeitos".
Alocação de recursos e envolvimento das partes interessadas
Outra lição fundamental foi a importância da dedicação de recursos e do envolvimento das partes interessadas:
"Você precisa dedicar recursos. Na verdade, às vezes eu estava gerenciando três implementações em três locais por conta própria. Isso torna a implementação mais lenta. Mas se você tiver recursos dedicados, poderá gerenciá-la."
Ter as pessoas certas envolvidas - aquelas que realmente entendem os processos - foi crucial para o sucesso da implementação. Sem esse conhecimento, a equipe teria de passar por mais iterações para acertar o modelo.
Suporte gerencial
Brad enfatizou a importância do apoio contínuo da gerência:
"Uma coisa que você precisa ter quando embarca nessa jornada não é apenas o apoio inicial da gerência sênior, mas esse apoio deve continuar. Não vai ser perfeito da noite para o dia. E muitas pessoas esperam que, bem, basta clicar em um botão e tudo funcionará. Isso não é realista."
Esse apoio contínuo permitiu que a equipe superasse os desafios e continuasse a refinar a implementação ao longo do tempo.
Planos futuros: Expansão do Digital Twin
A Westinghouse já implementou o que Brad Parker considera um "software de simulação básico e simples" e vê oportunidades significativas para expandir sua utilização:
"Nosso foco é o combustível nuclear. O eVinci é um exemplo, mas como documentamos e utilizamos isso no futuro com a funcionalidade que ainda nem abordamos é onde tentaremos levar a organização Westinghouse na utilização de uma única solução."
Os planos futuros incluem:
- Expansão para outras unidades de negócios além do combustível nuclear
- Implementação do Simio Portal para um acesso mais amplo das partes interessadas
- Automatizar a alimentação de dados para eliminar processos manuais
- Melhorar a integração com o planejamento e os relatórios financeiros
- Exploração de funcionalidades mais avançadas no Simio
Conclusão: Uma base para a transformação digital
A implementação da tecnologia de gêmeos digitais do Simio transformou os processos de planejamento e programação de produção da Westinghouse, proporcionando uma visão integrada de toda a sua complexa cadeia de suprimentos global e reduzindo drasticamente o tempo necessário para o planejamento de cenários e a tomada de decisões.
Com a parceria com a MOSIMTEC e seguindo uma metodologia de implementação estruturada, a Westinghouse estabeleceu uma base para a transformação digital contínua. O sucesso dessa implementação demonstra o poder da manufatura de gêmeos digitais em ambientes de manufatura complexos e fornece lições valiosas para outras organizações que estão embarcando em jornadas semelhantes.
Como Brad Parker resumiu: "Ao escolher a Simio, as empresas podem aproveitar todo o potencial da tecnologia de gêmeos digitais, reduzir os riscos e ficar à frente das demandas do mercado - tudo isso enquanto promovem a resiliência operacional e a melhoria contínua."