Siemens Gamesa reduce el tiempo de comercialización de la energía eólica

Siemens Gamesa ahora está utilizando su solución de fabricación basada en datos en una de sus líneas de producción en Aalborg, Dinamarca, donde los técnicos funden palas de turbinas de fibra de vidrio.

Finn Mainstone, Director de Productos de Siemens Gamesa, explica: "Cada aspa de turbina está diseñada a la medida, con especificaciones precisas, por nuestros ingenieros, por lo que cualquier defecto durante el proceso de fabricación puede requerir correcciones complejas, costosas y que consumen tiempo. Para evitar esta situación, nuestros equipos ven una cuadrícula láser en la parte superior de cada aspa que les muestra exactamente dónde colocar cada capa de fibra de vidrio. Fundamentalmente, ahora pueden recibir alertas instantáneas si la solución detecta algún error o anormalidad en la superficie del aspa”.

Continúa: “Gracias a las cámaras conectadas a IoT en nuestra fábrica y al análisis continuo por medio de modelos de aprendizaje automático en el perímetro, que se administra en Microsoft Azure, nuestros técnicos pueden colocar cada capa de aspa con mayor velocidad y precisión. Como resultado, estamos en proceso de reducir las tasas de error de fabricación causadas por el material inapropiado, lo que ayuda a que nuestras líneas de producción se muevan sin problemas. De hecho, una vez que implementemos la solución a nivel mundial, podremos compartir mejores prácticas. Esto reducirá la curva de aprendizaje de los equipos en nuestras fábricas recién abiertas, como Le Havre, Francia, lo que nos permitirá aumentar nuestro rendimiento, aceptar más pedidos de clientes y llevar los beneficios de la energía verde a más personas en todo el mundo”.

El perfil aerodinámico de las aspas de la turbina es crucial para la generación de energía eficiente, y la construcción de cada aspa implica un trabajo altamente cualificado. “Aunque nuestras aspas para la turbina SG 14-222DD más nueva tienen 108 metros de largo, todavía se construyen casi completamente a mano”, dice Mainstone. "Como cada aspa se fabrica por encargo, nuestros equipos se parecen más a artesanos que construyen muebles que a trabajadores de una línea de producción. Pero como con cualquier proceso manual, existe un riesgo siempre presente de error humano”.

Siemens Gamesa cuenta con un riguroso proceso de control de calidad y las aspas de las turbinas se inspeccionan y reparan durante las etapas finales de fabricación. Por ejemplo, si una pieza de fibra de vidrio se coloca de forma incorrecta o encima de un objeto extraño, la sección afectada del aspa se corta y se sustituye, algo poco frecuente pero costoso.

“Cada vez que re elaboramos un aspa, aumentan nuestros costos y se limita la cantidad de aspas que podemos producir en cada periodo”, continúa Mainstone. "Esta presión adicional sobre nuestros márgenes y rendimiento es un desafío difícil en un mercado altamente competitivo. La demanda global de energía eólica está en aumento, por lo que sabíamos que incrementar nuestro rendimiento facilitaría la captura de estas nuevas oportunidades y el crecimiento del negocio. Para lograr nuestro objetivo, buscamos una manera de capacitar a nuestros técnicos para que trabajaran rápidamente con precisión milimétrica”.

La DVL creó un esquema detallado de su solución objetivo y buscó un socio para hacer realidad su visión. "A lo largo de un proceso estricto de licitación, IBM Consulting se destacó constantemente como líder", dice Mainstone. "Durante un mes de debates minuciosos, IBM desarrolló una propuesta sólida que estaba totalmente alineada con nuestro informe y que consideraba personal con experiencia, entusiasmo y conocimiento profundo de la materia".

Continúa: "IBM dedicó mucho tiempo y recursos para ayudarnos a perfeccionar nuestras ideas. Este proceso fue extremadamente valioso para determinar el diseño y la configuración óptimos para la nueva solución. Por ejemplo, teníamos que decidir si implementar una pequeña cantidad de cámaras de alta resolución muy costosas o una gran cantidad de cámaras de baja resolución más baratas. IBM nos ayudó a identificar las ventajas y desventajas de las distintas opciones de hardware y software y a desarrollar un enfoque equilibrado que satisficiera nuestras necesidades”.

Al trabajar con DVL, IBM Consulting ayudó a Siemens Gamesa a impulsar el proyecto rápidamente a través de ciclos de desarrollo iterativos frecuentes. Asistidos por la Metodología IBM Garage™, los dos equipos comprimieron grandes cantidades de trabajo complejo en un periodo muy corto. En cuestión de meses, Siemens Gamesa pasó del diseño a la creación de prototipos y a la implementación de un producto mínimo viable (MVP) para su fábrica en Aalborg.

“Establecimos requisitos muy específicos durante el proceso de licitación, como la capacidad de detectar los bordes blancos de las láminas de fibra de vidrio sobre una hoja blanca de 97 metros de largo con una latencia mínima”, explica Mainstone. “Con capacidades fuertes en aprendizaje automático y prácticas exhaustivas de ingeniería en la nube, IBM nos ayudó a crear una solución que satisface todas nuestras necesidades. Aunque no formaba parte del contrato, IBM hizo un esfuerzo adicional para ayudarnos a configurar los sistemas de computación periférica en nuestra fábrica. Cuando llegó el COVID-19, IBM Consulting adaptó rápidamente su metodología IBM Garage para el trabajo remoto, lo que nos ayudó a mantener el rumbo".

Al procesar video en la plataforma Microsoft Azure IoT Edge, la empresa puede aplicar modelos de ML avanzados a grandes cantidades de datos no estructurados en tiempo real y usar su sistema de cuadrícula láser para brindar retroalimentación a los equipos de la fábrica. Debido a que la nueva solución se basa en Microsoft Azure, Siemens Gamesa tiene la tranquilidad de que este servicio digital de misión crítica está diseñado para funcionar sin problemas las 24 horas del día, los 7 días de la semana, gracias a las sólidas capacidades de nube de alta disponibilidad en línea con los estrictos estándares de TI corporativos que sigue Siemens Gamesa.

"Siemens Gamesa utiliza soluciones de Microsoft en muchas partes del negocio, por lo que era natural seleccionar Microsoft Azure para este proyecto", comenta Mainstone. “Desde el principio, nos ha impresionado mucho el conocimiento y la experiencia del equipo de consultoría de IBM en torno a la plataforma Microsoft Azure. IBM aportó las habilidades y la experiencia para ayudarnos a aprovechar todo el potencial de Microsoft Azure, incluidos componentes como Microsoft Azure Machine Learning, Microsoft Azure DevOps y Microsoft Azure IoT Edge”.

La nueva solución es extremadamente versátil, lo que significa que es fácil que Siemens Gamesa agregue nuevas capacidades. “Recientemente aumentamos los modelos de ML creados por IBM con un modelo que desarrollamos nosotros mismos”, dice Mainstone. “Esta nueva capacidad detecta cuerpos extraños, como herramientas y desechos en el molde, y alerta de manera proactiva a nuestros equipos para que los eliminen, lo que nos ayuda a evitar costosos trabajos de reparación posteriores”.

Con base en el gran éxito de su proyecto piloto para una línea de producción en Aalborg, Siemens Gamesa tiene como objetivo la implementación de la nueva solución de fabricación en toda la empresa.

Beck agrega: “Debido a que Siemens Gamesa creó el núcleo de la solución en Microsoft Azure y utilizó las mejores prácticas de AI@Scale de IBM Consulting, el escalamiento horizontal es muy sencillo y rentable. Una vez que se finalice la implementación, predecimos que Siemens Gamesa mejorará significativamente la calidad y la regularidad de sus procesos de producción al tiempo que reduce los costos y protege sus márgenes”.

En la próxima fase del proyecto, Siemens Gamesa ampliará la solución para cubrir todas sus líneas de producción en Aalborg, su fábrica en Le Havre, Francia, y su fábrica en Hull, Reino Unido. De cara al futuro, la empresa está explorando la idea de implementar la solución en todas sus fábricas del mundo.

“Esperamos un periodo de amortización de aproximadamente dos años y medio para nuestro sistema de producción basado en Azure”, dice Kenneth Lee Kaser, vicepresidente ejecutivo de operaciones offshore de Siemens Gamesa. "Y esperamos que el caso de negocio mejore a medida que añadimos funcionalidad y que veamos más beneficios secundarios".

"Tener un sistema de apoyo para la toma de decisiones de este tipo traerá beneficios importantes al abrir nuevas fábricas, ya que reducirá drásticamente el tiempo para capacitar a los nuevos equipos de producción, y el tiempo de comercialización", concluye Mainstone. “IBM Consulting es uno de nuestros socios más confiables. Siemens Gamesa está preparada para llevar la próxima generación de tecnologías de energía renovable a clientes de todo el mundo, y esperamos trabajar con IBM a medida que implementamos nuestra solución de fabricación en todo el negocio”.

Siemens Gamesa (el enlace se encuentra fuera de ibm.com) es un líder tecnológico global en la industria de la energía renovable. Especializada en el desarrollo, fabricación, instalación y mantenimiento de turbinas eólicas, la empresa ha estado apoyando la transición global hacia la energía sostenible desde la década de 1980. Siemens Gamesa, un actor clave y pionero innovador en el sector de las energías renovables, ha instalado más de 107 GW de capacidad de generación en 75 países de todo el mundo.