Qu’elle soit utilisée pour des applications traditionnelles telles que le carrelage, la poterie, les abrasifs, la tuyauterie et les appareils sanitaires ou pour de nouvelles applications dans les domaines de l’électronique, de l’impression 3D et des produits dentaires, la production de céramiques connaît une croissance rapide.
La fabrication de céramiques, qui devrait représenter un chiffre d’affaires mondial de 400 milliards USD d’ici 2025, utilise de l’argile comme matière première, une terre naturelle à grain fin qui doit être extraite et mélangée pour répondre à des normes de production précises.
La société ESAN Eczacıbaşı Industrial Raw Materials Company (ESAN) est l’un des plus grands producteurs turcs d’argile pour la fabrication de céramiques. L’entreprise exporte également de l’argile de qualité céramique vers d’autres pays. En raison de l’évolution des spécifications de fabrication, d’un marché fluctuant, des variations de la composition physique de l’argile extraite, des coûts énergétiques et d’autres variables, les planificateurs d’ESAN doivent constamment développer de nouvelles recettes pour le mélange de l’argile afin de fournir une matière première qui réponde aux objectifs en termes de qualité et de coût.
Pendant des années, le développement de recettes de mélange d’argile a nécessité beaucoup de temps et de ressources humaines. « Les 20 types différents de matériaux argileux extraits des fosses ont chacun leurs propres propriétés physiques qui doivent, à leur tour, être comparées à 15 paramètres de production », explique Alper Şener, responsable de l’analyse des données chez le partenaire commercial d’IBM, Selco Consulting. « Les planificateurs d’ESAN utilisaient des feuilles de calcul pour développer différents pourcentages et options de mélange. Cependant, cela pouvait prendre une semaine aux planificateurs pour proposer quatre ou cinq bonnes options de mélange.
Des décisions basées sur les données
Les modèles d’optimisation des décisions réduisent le processus de mélange d’argile de quelques jours à quelques secondes grâce à l’analyse prescriptive et à la science des données
Coût réduit
Réduit de 14 %le coût des matières premières pour les céramiques traitées en usine grâce à un mélange optimisé de l’argile
Un autre problème lié aux calendriers de planification était qu’au moment où une nouvelle recette de mélange d’argile était prête, les conditions du marché avaient changé. Les planificateurs devaient alors retourner à leurs feuilles de calcul. D’autres retards se produisaient lorsque des recettes étaient testées dans le cadre d’un cycle de production pilote visant à confirmer que la recette répondait aux objectifs de qualité et de coût réels.
Comme de nombreuses entreprises minières et manufacturières à la recherche d’un avantage concurrentiel, ESAN a ajouté des capacités d’analyse de données à son service informatique pour soutenir la transformation numérique de son entreprise. Lorsqu’ils ont cherché à démontrer comment l’analyse des données pouvait résoudre d’importants problèmes commerciaux, ESAN et Selco se sont concentrés sur l’usine d’enrichissement de l’argile d’ESAN à Bozüyük.
En activité depuis 1979, le site de Bozüyük présentait plusieurs avantages pour piloter l’utilisation de l’analyse de données dans un environnement de production. « Les produits fabriqués à Bozüyük sont plus complexes que les matériaux traités dans certaines de nos autres usines, mais les processus et la logistique sur ce site étaient plus favorables », explique Sinan Türkmen, ingénieur industriel et responsable de l’analyse des données chez ESAN. « Une fois l’usine choisie, il fallait sélectionner le bon logiciel pour gérer la transformation, et dans ce domaine, Selco avait déjà une longueur d’avance ».
Lorsque ESAN a commencé à évaluer les logiciels d’analyse prescriptive pour les applications de mélange d’argile, elle a invité huit fournisseurs à soumettre des propositions de validation de concept. « Après la première itération, le nombre de fournisseurs est tombé à trois et Selco était l’un d’entre eux », explique Türkmen. « Il était clair qu’ils étaient experts en logistique, en gestion de la chaîne d’approvisionnement, en science des données et en modélisation mathématique. »
« Très tôt, nous avons examiné leur processus et identifié certains problèmes liés à la manière dont ESAN formulait ses modèles mathématiques », explique M. Şener. « ESAN s’est vite rendu compte que nous pouvions modéliser correctement ses problèmes et éliminer les goulots d’étranglement. Ils ont également constaté les performances de notre logiciel IBM ILOG CPLEX Optimization Studio.
Le service informatique d’ESAN a mené ses propres recherches sur la plateforme IBM ILOG CPLEX Optimization Studio. « Par rapport à d’autres logiciels d’optimisation, y compris le logiciel open source que nous avons examiné, nous avons conclu que la solution IBM ILOG CPLEX pouvait également résoudre nos problèmes non linéaires plus facilement », déclare Türkmen.
Avant le déploiement, Selco et le bureau d’IBM en Turquie ont développé un plan de licence logicielle qui pourrait s’avérer bénéfique pour ESAN. « IBM a travaillé d’arrache-pied pour offrir le meilleur prix pour la licence du logiciel d’optimisation, explique M. Şener. Notre client n’a pas eu à se soucier du prix du produit et a pu se concentrer sur la qualité du travail fourni par le produit. »
Peu après avoir choisi la solution IBM ILOG CPLEX fournie par Selco, ESAN a effectué un test préliminaire d’un modèle mathématique développé par Selco. « Selco nous a donné sa première recette de mélange d’argile et nous l’avons essayée en laboratoire », explique M. Türkmen. « Notre équipe de recherche et développement nous a indiqué que cette recette de mélange permettait de réaliser des économies par rapport à d’autres recettes. Le délai de production était également beaucoup plus court.
Outre le déploiement de la solution IBM ILOG CPLEX pour ESAN, Selco a également développé une interface utilisateur que les planificateurs peuvent utiliser pour créer des scénarios de mélanges et gérer les données. « Nous mettons en place des serveurs d’applications, de bases de données et Web, soit une architecture complète avec un front-end et un back-end », explique M. Şener. « Le logiciel IBM ILOG CPLEX nous fournit et nous soutient avec les API nécessaires pour intégrer le système et offrir une expérience transparente à nos clients.
Un mois après le lancement du projet d’optimisation, ESAN a commencé à constater des améliorations significatives en termes de développement accéléré des recettes de mélange et du nombre d’options de recettes générées. « Avec IBM ILOG CPLEX, nous avons développé un modèle d’optimisation pour ESAN qui s’exécute en seulement 60 secondes ou moins afin de créer la recette de mélange d’argile optimale avec 50 à 150 suggestions de recettes alternatives pour différents scénarios d’efficacité et de temps de production afin de maximiser la capacité de production de l’usine », explique M. Şener. « Nous en sommes vraiment fiers. »
En plus de réduire le cycle du processus de mélange de l’argile de quelques jours à quelques secondes, la solution IBM ILOG CPLEX déployée par Selco dans l’usine ESAN de Bozüyük a apporté des améliorations commerciales significatives, notamment :
• Une réduction de 14 % du coût des matières premières traitées par l’usine grâce à l’analyse prédictive et à l’optimisation
• Une réduction de 10 % du coût de l’énergie grâce à l’optimisation des processus qui consomment moins d’énergie
« L’utilisation de ce logiciel d’optimisation a également permis d’améliorer les performances de manière non quantifiable », déclare M. Türkmen. « Par exemple, le système confirme que nous pouvons réellement produire des matériaux qui, selon l’équipe R&D, n’étaient pas réalisables, car les anciennes recettes n’intégraient pas ces propriétés physiques ou chimiques. A l’avenir, nous pourrons tirer des revenus de ces nouveaux produits.
L’un des objectifs à long terme de la mise à l’essai du logiciel IBM ILOG CPLEX dans l’usine de Bozüyük est de déployer la solution dans les neuf autres usines exploitées par ESAN en Turquie. « En raison du succès que nous avons enregistré avec l’enrichissement de l’argile, déclare M. Türkmen, nous prévoyons de commencer à utiliser cet outil d’optimisation dans nos autres installations qui ont une capacité de production plus importante. »
ESAN prévoit également de partager ce qu’elle a appris à l’usine de Bozüyük avec son organisation mère, le groupe Eczacıbaşı Holding. « ESAN souhaite lancer cette année trois projets d’analyse prédictive et prescriptive, et nous pensons que l’analyse des données peut aider la société holding, explique M. Türkmen. L’entreprise considère désormais l’analyse comme un outil d’aide à la décision et se montre beaucoup plus prompte à prendre des mesures en ce sens.
« Lorsque nous parlons à nos clients de la manière d’investir dans l’analytique, nous leur conseillons d’opter pour un partenaire solide disposant d’une large gamme de produits, déclare M. Şener. La stratégie d’IBM, qui connecte ses différents composants analytiques à IBM Cloud Pak for Data et Watson, va dans le sens de la stratégie que nous recommandons à nos clients ». IBM ILOG CPLEX est également un produit évolutif dans lequel vous pouvez utiliser différents composants si nécessaire et augmenter les capacités lorsque vous disposez de plus de solutions. »
« En tant que responsable de l’analyse des données, j’étais la seule personne à occuper ce poste au sein de l’entreprise », explique M. Türkmen. « Nous sommes en train d’élargir ce service et de créer un centre d’excellence avec des data scientists. IBM et sa solution ILOG CPLEX accompagneront nos projets et j’en suis heureux.
Fondée en 1978 et basée à Istanbul, ESAN (lien externe à ibm.com) extrait et transforme l’argile et d’autres matières premières pour la fabrication de céramiques. Avec 10 sites en Turquie et plus de 2 500 employés, ESAN est l’un des principaux exportateurs de l’industrie minière turque. ESAN est une filiale d’Eczacıbaşı Holding, l’un des plus grands groupes industriels de Turquie avec un chiffre d’affaires net combiné de 11,1 milliards de livres turques en 2020.
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Basée à Istanbul, en Turquie, Selco Consulting , partenaire commercial d’IBM (lien externe à ibm.com) est une société de conseil dotée de capacités étendues en matière de gestion de la chaîne d’approvisionnement et de logistique. En combinant les technologies de l’information et l’analyse avancée, Selco fournit une expertise multidisciplinaire pour le conseil en chaîne d’approvisionnement, l’analyse commerciale, le conseil en logiciels, la logistique de manutention et la logistique d’entreposage.
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