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Ingeniería y diseño para Lean Shipbuilding

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Un estudio de negocios de AVEVA

Ingeniería y diseño para Lean Shipbuilding – Un estudio de negocios de AVEVA

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Resumen

Introducción

Ingeniería y diseño integrados, la espiral de diseño

Controlar los cambios

La filosofía Lean

Alcanzar el objetivo Lean mediante el control de la espiral de diseño

Cerrar el bucle

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Contenido


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Resumen ejecutivoLos sectores de proyectos de capital llevan mucho tiempo intentando lograr una transformación en la eficiencia empresarial comparable a la que ha conseguido Lean Manufacturing en los sectores de fabricación de volumen. En este documento se describe cómo, actualmente, los avances en el software de ingeniería y diseño hacen posible el desarrollo de metodologías Lean en la ejecución de proyectos complejos y únicos, ejemplificados por los sectores naval y offshore.

Muestra cómo la progresión inherentemente iterativa de la “espiral de diseño”, desde las estimaciones iniciales aproximadas hasta el diseño final, se puede gestionar de manera flexible y bien controlada para lograr una eficiente ejecución Lean del proyecto.

“Los sectores de proyectos de capital llevan mucho tiempo intentando lograr una transformación en la eficiencia empresarial comparable a la que ha conseguido Lean Manufacturing en los sectores de fabricación de volumen…”


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Introducción La construcción naval abarca un amplio espectro de modelos de negocio. En uno de los extremos se encuentran un pequeño número de astilleros que producen de manera eficiente diseños estandarizados de buques y emplean un número limitado de metodologías Lean Manufacturing, adaptadas desde el sector aeronáutico y el de automoción. Sin embargo, la mayoría de los astilleros realizan proyectos únicos, a los que no se puede aplicar prácticas Lean de fabricación de volumen. La actual caída de la demanda de todo tipo de buques también está empujando a los astilleros a la diversificación, en especial en innovadores y complejos proyectos offshore de petróleo y gas. Aquí, cada proyecto no solo es único, sino que los incesantes aumentos de escala y complejidad, acompañados de exigentes requisitos sobre costes y plazos de entrega, convierten la ejecución eficiente en un reto aún mayor.

Los sectores de proyectos de capital, con su nada envidiable historial de retrasos e incumplimiento de presupuestos, llevan mucho tiempo intentando adoptar Lean Construction para replicar las radicales mejoras que ha aportado Lean Manufacturing al sector de la fabricación de volumen.

Hasta hace poco, no obstante, las herramientas tecnológicas necesarias estaban ausentes. Ahora, existen. La información de ingeniería y diseño se puede compartir fácilmente para hacer posible un diseño simultáneo y altamente eficiente, mientras que el escaneado láser 3D de alto rendimiento ofrece la clave para cerrar y acortar el bucle de realimentación que vincula el diseño con la fabricación y la construcción.

Ya existe el catalizador para la aplicación y el desarrollo progresivos de procesos empresariales Lean en los sectores de proyectos de capital. Aquí describiremos cómo aplicar metodologías Lean en la práctica, desde la perspectiva del armador.

“Hasta hace poco, no obstante, las herramientas tecnológicas necesarias estaban ausentes. Ahora, existen. La información de ingeniería y diseño se puede compartir fácilmente para hacer posible un diseño simultáneo y altamente eficiente, mientras que el escaneado láser 3D de alto rendimiento ofrece la clave para cerrar y acortar el bucle de realimentación que vincula el diseño con la fabricación y la construcción…”

Cambios evolutivosdel diseño

Notificación de cambioiniciada por el astillero

Cambios iniciadospor el cliente

Cambios operativos

CONSTRUCCIÓN NAVAL OPERACIÓN

Cambios debidos a la consolidación de datos provisionales, muy frecuentes, que se gestionan entre diversas disciplinas, típicos del diseño, informales pero que se convierten en formales a medida que el proyecto progresa.

Cambio en los que el astillero no puede satisfacer los requisitos del cliente, menos frecuentes a lo largo del proyecto, cambios de programas y contratos, de alto impacto, con cierta gestión formal.

Cambios debidos a cambios de requisitos del cliente o de la normativa, menos frecuentes a lo largo del proyecto, de alto impacto, que se gestionan formalmente.

Cambios en los requisitos operativos, razonablemente frecuentes a lo largo de la vida del activo, con gestión muy formal, típicos de la fase de operaciones.

Arriba: impacto del cambio a lo largo de las etapas CAPEX/OPEX.


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Ingeniería y diseño integrados, la espiral de diseñoResulta común encontrar el término “diseño correcto al primer intento” como un estado de perfección al que deberían aspirar los procesos de diseño de ingeniería. Es fácil apreciar el atractivo de este concepto cuando la experiencia diaria en un proyecto difícil parece demostrar, en ocasiones, que todo lo que puede ir mal irá mal. Sin embargo, también es evidente que no es posible realizar un diseño 100 % correcto de una entidad compleja al primer intento; el diseño es un proceso inherentemente iterativo.

Por ejemplo, la forma del casco afecta al diseño de la estructura del casco. Un buque más rápido requiere una forma de casco más estilizada y sofisticada, que necesita una estructura de casco más fuerte y sólida que aumenta el calado, lo que a su vez afecta a la forma del casco, lo que modifica la potencia necesaria del motor, lo que afecta al peso y así sucesivamente. Para deshacer tales nudos de incertidumbre, creamos estimaciones iniciales, a partir de las cuales refinamos el diseño global. Es inevitable que el diseño inicial no sea “correcto al primer intento”; nuestro objetivo debe ser que el resultado final sea “correcto y a tiempo”.

Este principio se aplica a todas las disciplinas implicadas en el diseño de un proyecto naval u offshore complejo. Cada disciplina coopera con las demás para refinar progresivamente todos los aspectos del diseño global. Este proceso gradual e interactivo se visualiza bien como una espiral, que comienza por el exterior con pasos relativamente grandes que se van convirtiendo en refinamientos cada vez menores y crecientes, hasta definir por completo el diseño.

Este concepto no es nuevo. Ya lo formuló J. Harvey Evans en 1959, en un artículo publicado en el ASNE Journal1 y, sin duda, tiene una historia mucho más larga. Evans también describió cómo se aplica la espiral de diseño, no solo en el nivel global del proyecto sino también en niveles más bajos y dentro de disciplinas individuales. Representa claramente la realidad, y la tecnología debe facilitarla en lugar de imponer restricciones.Hacer que la espiral de diseño funcione en la práctica es fácil cuando el diseño global es relativamente sencillo, los equipos de proyecto son pequeños y las líneas de comunicación son cortas.

No obstante, se convierte rápidamente en inmanejable a medida que los proyectos se hacen más grandes y complejos, con más interdependencias, líneas de comunicación más largas y, significativamente, cuando el uso de tecnologías incompatibles dificulta compartir la información.

Abajo: el descontrol de la información de ingeniería y diseño puede provocar costosos errores, retrasos del proyecto e imprecisiones.

Derecha: una solución integrada de ingeniería y diseño permite controlar la espiral de diseño.

1Basic Design Concepts, J.H. Evans, ASNE Journal, November 1959


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Controlar los cambiosLa solución para lograr un flujo de trabajo de espiral de diseño eficiente en un proyecto de ingeniería complejo es integrar la información de ingeniería y diseño para proporcionar tres capacidades esenciales:

z permitir que la información de ingeniería y diseño se comparta de manera cooperativa entre todas las disciplinas,

z garantizar que la propiedad de la información y los cambios se controlen de manera sólida y

z hacer claramente visible el estado de madurez de la información.

En conjunto, se pueden considerar los radios que sustentan la forma de la espiral, de manera similar a la de una tela de araña. Como es evidente, cuanto mayor es el alcance de estas capacidades, mejor se puede controlar la espiral de diseño.

AVEVA Marine™ proporciona estas capacidades, que permiten que los armadores adopten sus estilos individuales de flujo de trabajo de espiral de diseño. Además, la integración de la información garantiza la transferencia eficaz de ingeniería y diseño integrados en los proyectos cooperativos entre armadores. Las barreras tecnológicas que en su día dificultaban los primeros proyectos FPSO se han eliminado en su mayor parte y, ahora, un proceso de espiral de diseño eficiente puede abarcar a todos los participantes en el proyecto.

La colaboración entre las diversas disciplinas de ingeniería y diseño se apoya en el uso de la exclusiva funcionalidad Compare & Update de AVEVA. Esto permite que todas las disciplinas trabajen eficientemente a su propio ritmo sin perder el paso, realizando comparaciones periódicas y controladas de su trabajo.

Los cambios se resaltan, lo que permite asignar prioridades eficazmente al trabajo de cada disciplina para eliminar las inconsistencias de manera controlada. Por ejemplo, cuando se diseñe un buque FLNG, un ingeniero de proceso desarrollará el esquema de diseño de, por ejemplo, el sistema de licuado del gas. El diseñador de armamento lo traducirá en un diseño de tuberías en 3D, que debe proporcionar conducciones de cableado para las necesidades del ingeniero de electricidad e instrumentación y negociar las penetraciones en mamparos con el diseñador del casco. Todos deben coordinar su trabajo con los diseñadores de los módulos principales, tales como la torre de amarre. Cada uno de estos especialistas tiene sus propias incertidumbres que eliminar y, al hacerlo, hará cambios que pueden afectar al trabajo de los demás.

Tal visibilidad de los cambios debe apoyarse en una gestión de cambios eficaz, si se desea lograr un flujo de trabajo eficiente. La espiral de diseño implica, por naturaleza, una gran cantidad de cambios, pero los cambios también pueden venir impuestos por factores externos al control directo del proyecto. Los más habituales suelen ser los siguientes:

z Peticiones del cliente: por ejemplo, cambios de última hora en las especificaciones de capacidad y cabina de un barco de cruceros.

z Nuevos requisitos normativos: habitualmente, con origen en sociedades de clasificación, autoridades de pabellón, normativas de la OMI, SOLAS, USPHS, el servicio de guardacostas de EE.UU., etc.

z Desacuerdos con el contratista sobre el diseño: en particular, cuando el proyecto es el primero de su tipo y existen pocos precedentes de diseño.

z Incumplimientos de proveedores: por ejemplo, es posible que un módulo o un elemento de equipamiento clave no esté disponible en una etapa avanzada del proyecto.

Derecha: trabajo multidisciplinar sustentado en la funcionalidad de comparación y actualización.

Electricidad

Tuberías

Estructura

Conducciones Casco


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z Información de diseño deficiente o fuera de secuencia: la información incorrecta, incompleta u obsoleta procedente de los proveedores o socios del proyecto puede provocar decisiones incorrectas y correcciones evitables.

A diferencia de otras herramientas de diseño que imponen reglas rígidas a cada paso, la flexibilidad que ofrece Compare & Update permite crear y revisar de manera controlada información de diseño provisional, no ajustada a reglas. Esto permite responder fácilmente a los cambios, sea cual sea la causa. Por ejemplo, se podría evaluar el impacto de una petición de uso de motores diferentes en una fase tardía del proyecto insertando modelos 3D importados del sistema CAD del proveedor. Las diversas interferencias con la estructura del casco y los accesorios se harían visibles inmediatamente, pero no impedirían que se añadieran los nuevos modelos de motores. Así se podrían realizar las revisiones eficazmente y todas las disciplinas afectadas podrían ver los cambios necesarios.

Compare & Update proporciona la funcionalidad necesaria para un flujo de trabajo de espiral de diseño que abarque a todos los participantes en el proyecto. Es un importante factor facilitador de las metodologías Lean Construction y se puede ampliar a proyectos con múltiples ubicaciones mediante el uso de AVEVA Global™.

“A diferencia de otras herramientas de diseño que imponen reglas rígidas a cada paso, la flexibilidad que ofrece Compare & Update permite crear y revisar de manera controlada información de diseño provisional, no ajustada a reglas…”

P&ID

INSTRUMENTACIÓNY ELECTRICIDAD

MODELADO 3D

RESALTE DECAMBIOS

RESALTE DECAMBIOS

RESALTE DECAMBIOS

CO

MPA

RA

R YA

CTU

ALIZA

R

CO

MPA

RA

R Y A

CTU

ALIZA

R

CO

MPA

RA

R YA

CTU

ALIZA

R

Abajo: visualización de cambios en 1D, 2D y 3D.

Arriba: diferentes fuentes de información pueden desarrollarse eficazmente en paralelo.


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La filosofía LeanActualmente, Lean se ha aceptado ampliamente como una filosofía empresarial que sostiene a toda la empresa. Se basa en tres principios:

1. Respeto por las personas En la práctica, esto implica el empoderamiento de todos los

participantes, en todos los niveles de la organización. Hace que tanto los individuos como los grupos funcionales sean responsables de su trabajo y tengan capacidad para mejorar su calidad y la eficiencia con la que se lleva a cabo.

2. Eliminar derroches y actividades que no añadan valor Esto significa adoptar un enfoque de tolerancia cero

frente a toda forma de derroche. Incluye no solo el derroche visible de materiales, que se puede minimizar mediante herramientas específicas para tareas, tales como el software para el anidado eficiente de planchas y los sistemas de gestión de materiales, sino también el derroche invisible de tiempo y trabajo empleado en correcciones o retrasos evitables. En cada actividad, la mala calidad implica un derroche, así que la reducción del derroche y el aumento de la calidad son dos caras de la misma moneda.

3. Maximización de la eficiencia de la actividad de valor añadido

La eliminación del derroche garantiza que todo el trabajo añada valor real al proyecto; la mejora continua de la eficiencia aumenta la tasa a la que se puede añadir valor. Hace que aumente la capacidad de generación de ingresos del astillero.

“Actualmente, Lean se ha aceptado ampliamente como una filosofía empresarial que sostiene a toda la empresa…”


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Alcanzar el objetivo Lean mediante el control de la espiral de diseñoLean Construction no se limita solo a la fase de construcción; significa “metodologías Lean en los sectores de la construcción” y la ingeniería, el diseño y la fabricación también deben funcionar en modo Lean. No cabe duda de que la ingeniería y el diseño para Lean Construction desempeñan un papel clave en el éxito de un proyecto, pero para lograrlos es necesario controlar la espiral de diseño y garantizar que el enorme número de cambios de diseño se gestionen y compartan con eficacia a través del equipo multidisciplinar. Para ello, se requieren seis factores facilitadores:

1. All disciplines take part Como es evidente, coordinar solo la mitad del trabajo de

un equipo es inútil; todas las disciplinas de ingeniería deben participar en el mismo proceso integrado. El respeto por las personas se logra permitiendo que todas las disciplinas del diseño compartan información entre sí con confianza y funcionen como un equipo multidisciplinar.

2. Integración global La integración de la información debe ser una característica

inherente al proceso de ingeniería y diseño y que lo abarque por completo, no que lo complique o le añada más trabajo. Su uso debe ser transparente, de modo que el acceso a la información, la coordinación y el control se integren en las prácticas laborales cotidianas. Las prácticas de diseño eficientes exigen que esta integración tenga lugar en el nivel de objetos de diseño y que sea universal entre las aplicaciones de diseño, en lugar de basarse simplemente en la transferencia entre sistemas de archivos de modelos o planos.

3. Descripciones comunes del estado del diseño Para entender el uso adecuado de la información de

ingeniería y diseño, se debe presentar su estado de una manera consensuada. También se debe consensuar lo que se debe completar para alcanzar un determinado estado: una lista de comprobación de estado. Saber en qué punto se está en la espiral de diseño, es decir, si los datos con los que se está trabajando están aprobados o aún pueden variar, es esencial para la eficiencia del diseño.

4. Cada ingeniero puede ver rápidamente los cambios Dado que no es posible evaluar correctamente todos

los efectos de un cambio sin contar con la opinión del ingeniero de cada disciplina, todos los autores y revisores de información de ingeniería deben poder ver fácilmente los cambios de diseño a lo largo del tiempo. Poder realizar un seguimiento de los cambios realizados dentro de cada disciplina es esencial para garantizar que todas las contribuciones realizadas al diseño estén actualizadas y que los cambios sean claramente visibles.

5. Cada disciplina puede comparar y actualizar información La visibilidad del trabajo de otras disciplinas no es

suficiente, sin embargo. Cada ingeniero o diseñador debe poder controlar si los nuevos cambios se implementan o en qué momento se implementan, en lugar de dejar que se propaguen automáticamente a través del sistema. La clave para mantener la consistencia entre disciplinas es la capacidad de inspeccionar los cambios hechos por otros y, a continuación, realizar una actualización selectiva informada de la información propia. En muchas ocasiones, es muy posible que un cambio sea solo temporal, para afrontar una situación determinada; forzar a todas las disciplinas a realizar actualizaciones de manera innecesaria y, a continuación, volver a sus propios diseños, es un derroche de tiempo y trabajo. Los cambios de diseño realizados por otro contratista deben poder revisarse fácilmente antes de realizar cualquier actualización. Esta es la manera más rápida de controlar los cambios dentro de cada equipo.

6. Los derechos de acceso son esenciales Los diseños pueden cruzar muchos límites contractuales,

en particular en la construcción naval y cada vez más en proyectos complejos. La gestión de los derechos de acceso en un proyecto en el que intervienen varios contratistas resulta esencial para proteger la propiedad intelectual y mantener la correcta separación entre los elementos del diseño.


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Cerrar el bucleLa tendencia a trabajar de manera cada vez más simultánea en proyectos complejos ha alcanzado rápidamente un límite, impuesto por la incapacidad para compartir información de ingeniería y diseño. La tecnología de AVEVA elimina en gran medida esta limitación permitiendo el uso compartido global de los activos de información comunes entre todas las disciplinas y todos los participantes en un proyecto, incluso cuando está distribuido entre ubicaciones remotas. Proporciona los seis factores facilitadores antes mencionados. En particular, la exclusiva funcionalidad Compare & Update proporciona la necesaria combinación de flexibilidad en el trabajo y solidez en el control de cambios.

El uso del escaneado láser añade valiosas capacidades para extender las metodologías Lean a las etapas de construcción. Para la construcción naval, se utiliza sobre todo en proyectos de conversión y reacondicionamiento, donde el nuevo diseño debe ajustarse con precisión a la estructura o los equipamientos existentes. No obstante, es probable que cada vez se utilice más para comprobar la precisión de la construcción de nuevos edificios en el sector offshore, donde los proyectos son cada vez más complejos, cuentan con la participación de más socios y se distribuyen de manera más global, y donde el impacto económico de un retraso puede ser sustancial.

Para obtener información sobre cómo AVEVA puede proporcionar soluciones de ingeniería y diseño integrados y ayudar a su organización a cumplir la promesa de ingeniería y diseño para Lean Shipbuilding, vaya a www.aveva.com/marine

“La clave principal de las prácticas lean en los equipos de ingeniería y diseño consiste en poder controlar la espiral de diseño, para garantizar que un número enorme de cambios de diseño se gestionen correctamente y se compartan eficazmente entre el equipo multidisciplinar...”

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