Avance en la mezcla: optimización de la arcilla cerámica
Aceleración del desarrollo con analítica prescriptiva
Transportador para mover material para el procesamiento de arcilla.

Tanto si se utiliza para materiales tradicionales como azulejos, cerámica, abrasivos, tuberías y sanitarios como para nuevas aplicaciones en electrónica, impresión 3D y productos dentales, la producción de cerámica está creciendo rápidamente.

La fabricación de cerámica, que se prevé que sea una industria mundial de 400 000 millones de dólares en 2025, utiliza la arcilla como materia prima: un suelo natural de grano fino que debe extraerse y mezclarse para cumplir unas normas de producción precisas.

ESAN Eczacıbaşı Industrial Raw Materials Company (ESAN) es uno de los mayores productores de arcilla para la fabricación de cerámica de Turquía. La empresa también exporta arcilla de calidad de cerámica a otros países. Debido a los cambios en las especificaciones de fabricación, las fluctuaciones en las condiciones del mercado, las variaciones en la composición física de la arcilla extraída, los costos de energía y otras variables, los planificadores de ESAN deben desarrollar constantemente nuevas recetas para mezclar arcilla para ofrecer una materia prima que cumpla con los objetivos de calidad y costo.

Durante años, el desarrollo de recetas para mezclar arcilla requirió grandes cantidades de tiempo y recursos de personal. "Los 20 tipos diferentes de materiales de arcilla excavados de los pits cada uno tienen sus propias propiedades físicas que, a su vez, deben compararse con los 15 parámetros de producción", afirma Alper Şener, responsable de análisis de datos del socio comercial de IBM, Selco Consulting. "Los planificadores de ESAN utilizaron hojas de cálculo para desarrollar diferentes porcentajes y opciones de mezcla. Sin embargo, los planificadores pueden tardar una semana en crear cuatro o cinco buenas opciones de fusión".

Resultados

Toma de decisiones basada en datos


Los modelos de optimización de decisiones reducen el proceso de mezcla de arcillas de días a segundos a través de análisis prescriptivo y ciencia de datos

Coste reducido


Reduce el coste de las materias primas para la cerámica procesada en una planta en un 14 % mediante una combinación optimizada de arcilla

El proceso anterior tardaba una semana en dar con 4 o 5 buenas opciones. Con IBM® ILOG CPLEX, desarrollamos un modelo de optimización para ESAN que se ejecuta en solo 60 segundos o menos para crear la receta óptima de mezcla de arcilla con 50 a 150 sugerencias de recetas alternativas para diferentes escenarios de eficiencia y tiempo de producción. Estamos muy orgullosos de ello. Alper Şener Responsable de análisis de datos Selco Consulting, socio comercial de IBM

Otro problema relacionado con los cronogramas de planificación era que para cuando una nueva receta de mezcla de arcilla estaba lista, las condiciones del mercado habían cambiado. Los planificadores tenían que volver a sus hojas de cálculo y recalcular. Otros retrasos se produjeron cuando las recetas se probaron en una producción piloto para confirmar que cumplían los objetivos de calidad y coste del mundo real.

Al igual que muchas empresas mineras y manufactureras que buscan una ventaja competitiva, ESAN agregó capacidades de análisis de datos a su departamento de TI para respaldar la transformación digital de su negocio. Al buscar oportunidades de gran impacto para demostrar cómo la analítica de datos podía resolver importantes problemas empresariales, ESAN y Selco se centraron en la planta de enriquecimiento de arcilla de Bozüyük de ESAN.

En funcionamiento desde 1979, la planta de Bozüyük ofrecía varias ventajas para probar el uso de la analítica de datos en un entorno de producción. "Los productos producidos en Bozüyük son más complejos que los materiales procesados en algunas de nuestras otras plantas, pero los procesos y la logística de esta ubicación eran más favorables", afirma Sinan Türkmen, ingeniero industrial y gestor de análisis de datos para ESAN. "Una vez elegida la planta, fue el momento de elegir el software adecuado para ayudar a gestionar la transformación, y Selco ya tenía un comienzo en esta área".

De la prueba de concepto a la producción

Cuando ESAN comenzó a evaluar el software de análisis prescriptivo para aplicaciones de mezcla de arcilla, invitó a ocho proveedores a presentar propuestas de prueba de concepto. "Después de la primera iteración, el número de proveedores disminuyó a tres y Selco fue uno de ellos", dice Türkmen. "Estaba claro que eran expertos en logística, gestión de la cadena de suministro, ciencia de datos y modelado matemático".

"Al principio, examinamos su proceso e identificamos algunos problemas en la forma en que ESAN formulaba sus modelos matemáticos", dice Şener. "ESAN pronto se dio cuenta de que podíamos modelar sus problemas correctamente y eliminar los cuellos de botella. También vieron el rendimiento de nuestro software IBM® ILOG CPLEX Optimization Studio."

El departamento de TI de ESAN llevó a cabo su propia investigación en la plataforma IBM® ILOG CPLEX Optimization Studio. "En comparación con otro software de optimización, incluido el software de código abierto que vimos, concluimos que la solución IBM® ILOG CPLEX también podía resolver nuestros problemas no lineales con mayor facilidad", dice Türkmen.

Antes de la implementación, Selco y la oficina de IBM en Turquía desarrollaron un plan de licencias de software que podría resultar beneficioso para ESAN. "IBM trabajó muy duro para ofrecer el mejor precio en la licencia del software de optimización", afirma Şener. "Nuestro cliente no pensó ni un segundo en el precio del producto y pudo centrarse en la calidad del trabajo que le proporcionaría el producto".

Poco después de elegir la solución IBM® ILOG CPLEX proporcionada por Selco, ESAN realizó una prueba preliminar de un modelo matemático desarrollado por Selco. "Selco nos dio su primera receta de mezcla de arcilla y la probamos en los laboratorios", dice Türkmen. "Nuestro equipo de investigación y desarrollo nos dijo que esta combinación ofreció ahorros de costos en comparación con otras recetas. También tenía un plazo de producción mucho más corto".

Además de implementar la solución IBM® ILOG CPLEX para ESAN, Selco también desarrolló una interfaz de usuario que los planificadores podían utilizar para crear escenarios de combinación y gestionar los datos. "Configuramos servidores web, de bases de datos y de aplicaciones, una arquitectura completa con una interfaz y una parte trasera", afirma Şener. "El software IBM ILOG CPLEX nos proporciona y apoya las API necesarias para integrar el sistema y ofrecer una experiencia perfecta a nuestros clientes".

En un mes después de comenzar el proyecto de optimización, ESAN comenzó a ver mejoras significativas en términos de desarrollo acelerado de recetas de fusión y el número de opciones de recetas generadas. "Con IBM® ILOG CPLEX, desarrollamos un modelo de optimización para ESAN que se ejecuta en sólo 60 segundos o menos para crear la receta óptima de mezcla de arcilla con 50 - 150 sugerencias de recetas alternativas para diferentes escenarios de eficiencia y tiempo de producción para maximizar la capacidad de producción de la planta", dice Şener. "Estamos realmente orgullosos de ello".

Durante la prueba de concepto, comparamos el software IBM® ILOG CPLEX con otros siete productos, incluido el software de código abierto. La solución de IBM resolvió nuestros problemas de optimización mucho más fácilmente, especialmente cuando se trataba de problemas no lineales. Sinan Türkmen Ingeniero industrial y director de análisis de datos ESAN Eczacıbaşı Compañía de materias primas industriales
Éxitos que se pueden compartir

Además de reducir el ciclo de proceso de mezcla de clay de días a segundos, la solución IBM® ILOG CPLEX implementada por Selco en la planta ESAN Bozüyük ha dado lugar a importantes mejoras empresariales, como:

• Una reducción del 14 % en el coste de las materias primas procesadas por la planta mediante análisis predictivo y optimización.
• Una reducción del 10 % en el coste de la energía mediante la optimización de procesos que utilizan menos energía

"También hay algunas mejoras de rendimiento no cuantificables que han surgido al usar este software de optimización", dice Türkmen. "Por ejemplo, el sistema demuestra que en realidad podemos producir materiales que el equipo de I+D dijo que no eran posibles, porque las recetas antiguas no incorporaban estas propiedades físicas o químicas. En el futuro, podemos obtener ingresos de estos nuevos productos".

Un objetivo a largo plazo de la prueba piloto del software IBM® ILOG CPLEX en la planta de Bozüyük es implementar la solución en las otras nueve plantas que ESAN opera en Turquía. "Debido al éxito que hemos obtenido con el enriquecimiento de la arcilla", afirma Türkmen, "planeamos empezar a utilizar esta herramienta de optimización en nuestras otras instalaciones que tienen más capacidad de producción".

ESAN también planea compartir lo que aprendió en la planta de Bozüyük con su organización matriz, el grupo Eczacıbaşı Holding. "ESAN quiere iniciar tres proyectos este año con análisis predictivos y prescriptivos, y creemos que el análisis de datos es algo que puede ayudar al holding", afirma Türkmen. "La empresa ahora ve la analítica como una herramienta de apoyo a la toma de decisiones y se anima mucho más a tomar medidas al respecto".

"Cuando hablamos con nuestros clientes sobre cómo invertir en analítica, les decimos que deben optar por una empresa sólida con una amplia gama de productos", dice Şener. "La estrategia de IBM, en la que conectan sus diferentes componentes analíticos a IBM® Cloud Pak for Data y watsonx, soporta la estrategia que recomendamos a nuestros clientes. IBM® ILOG CPLEX también es un producto escalable en el que puede utilizar diferentes componentes cuando sea necesario y aumentar las capacidades cuando tenga más soluciones".

"Como gestor de análisis de datos, era la única persona en este puesto en la empresa", dice Türkmen. "Ahora estamos ampliando este departamento y fundando un Centro de Excelencia con científicos de datos. IBM y su solución ILOG CPLEX serán una herramienta para nosotros en nuestros proyectos y estoy contento con eso".

logotipo de esan
Acerca de ESAN Eczacıbaşı Industrial Raw Materials Company

Fundada en 1978 y con sede en Estambul, ESAN (enlace externo a ibm.com) extrae y procesa arcilla y otras materias primas para la fabricación de cerámica. Con 10 instalaciones en Turquía y más de 2500 empleados, ESAN es uno de los principales exportadores de la industria minera turca. ESAN es una filial de Eczacıbaşı Holding, uno de los mayores grupos industriales de Turquía, con una facturación neta combinada de 11 100 millones de TRY en 2020.

Acerca de Selco Consulting

Con sede en Estambul, Turquía, el socio comercial de IBM Selco Consulting (enlace externo a ibm.com) es una empresa de consultoría con amplias capacidades en la gestión logística y de la cadena de suministro. Al combinar tecnología de la información y análisis avanzados, Selco proporciona experiencia multidisciplinaria para consultoría de cadena de suministro, análisis empresarial, consultoría de software, logística de manejo de materiales y logística de almacenes.

De el siguiente paso
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Producido en los Estados Unidos Unidos de América, mayo de 2021.

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