Una rivoluzione nella miscelazione: ottimizzazione dell'argilla per le ceramiche
Accelerare lo sviluppo con analisi prescrittive
Trasportatore di materiale in movimento per la lavorazione dell'argilla

La produzione di ceramica sta crescendo rapidamente e lo conferma il suo impiego che spazia dai materiali tradizionali come piastrelle, oggetti in ceramica, abrasivi, tubazioni e articoli sanitari alle nuove applicazioni nell’elettronica, nella stampa 3D e nei prodotti dentali.

Si prevede che entro il 2025 diventerà un settore globale da 400 miliardi di dollari, la produzione di ceramica usa come materia prima l’argilla — un terreno naturale a grana fine che deve essere estratto e miscelato per soddisfare precisi standard di produzione.

ESAN Eczacıbaşı Industrial Raw Materials Company (ESAN) è uno dei maggiori produttori turchi di argilla per la produzione di ceramiche. L'azienda esporta anche argilla di qualità ceramica in altri paesi. A causa delle specifiche di produzione mutevoli, delle fluttuazioni delle condizioni di mercato, delle variazioni nella composizione fisica dell'argilla estratta, dei costi energetici e di altre variabili, i pianificatori ESAN devono sviluppare costantemente nuove ricette per miscelare l'argilla e offrire una materia prima che soddisfi gli obiettivi di qualità e i costi.

Per anni, lo sviluppo di ricette per la miscelazione dell’argilla ha richiesto notevoli quantità di tempo e risorse di personale. "I 20 diversi tipi di materiali argillosi estratti dalle cave hanno ognuno specifiche proprie proprietà fisiche che devono, a loro volta, essere confrontate con 15 parametri di produzione", afferma Alper Şener, Data Analytics Head of IBM Business Partner Selco Consulting. “I pianificatori ESAN hanno usato fogli di calcolo per sviluppare diverse percentuali e opzioni di miscelazione. Tuttavia, potrebbe volerci una settimana prima che i pianificatori individuino quattro o cinque opzioni di miscelazione valide."

Risultati

Processo decisionale basato sui dati


I modelli di ottimizzazione delle decisioni riducono il processo di miscelazione dell'argilla da giorni a secondi attraverso analisi prescrittive e data science

Costo ridotto


Riduce il costo delle materie prime per le ceramiche elaborate nello stabilimento del 14% attraverso una miscela ottimizzata di argilla

Il processo precedente richiedeva una settimana per individuare 4-5 opzioni valide. Con IBM ILOG CPLEX, abbiamo sviluppato un modello di ottimizzazione per ESAN che viene eseguito in massimo 60 secondi per la creazione di una ricetta ottimale per la miscelazione dell'argilla con 50-150 suggerimenti di ricette alternative per diversi scenari in termini di efficienza e tempi di produzione. Ne siamo davvero orgogliosi. Alper Şener Data Analytics Head IBM Business Partner Selco Consulting

Un altro problema legato ai programmi di pianificazione era che, nel momento in cui era pronta una nuova ricetta per la miscelazione dell'argilla, le condizioni di mercato erano cambiate. I pianificatori dovevano riprendere i fogli di calcolo e ricalcolare tutto. Ulteriori ritardi si verificavano quando le ricette venivano testate in un ciclo di produzione pilota per confermare che la ricetta soddisfacesse gli obiettivi di qualità e i costi reali.

Come molte aziende del settore minerario e manifatturiero alla ricerca di un vantaggio competitivo, anche ESAN ha aggiunto funzionalità di analisi dei dati al proprio reparto IT a supporto della trasformazione digitale della propria attività. Alla ricerca di opportunità ad alto impatto per dimostrare come l'analisi dei dati potesse risolvere importanti problemi aziendali, ESAN e Selco si sono concentrati sull'impianto di arricchimento dell'argilla di ESAN nella città di Bozüyük.

In funzione dal 1979, lo stabilimento di Bozüyük offriva diversi vantaggi nel pilotare l'uso dell'analisi dei dati in un ambiente di produzione. "I prodotti fabbricati a Bozüyük sono più complessi rispetto ai materiali lavorati in alcuni dei nostri quattro stabilimenti, ma i processi e la logistica in questa sede erano più favorevoli", afferma Sinan Türkmen, Industrial Engineer and Data Analytics Manager per ESAN. “Una volta scelto l’impianto, era il momento di scegliere il software giusto per aiutare a gestire la trasformazione e Selco aveva già un vantaggio in questo ambito."

Dalla prova di concetto alla produzione

Quando ESAN ha iniziato a valutare il software di analisi prescrittiva per applicazioni per la miscelazione dell'argilla, ha invitato otto fornitori a inviare proposte a prova di concetto. "Dopo la prima iterazione, il numero di fornitori è diminuito a tre e Selco era uno di questi," afferma Türkmen. "Era evidente che fossero esperti in logistica, gestione della supply chain, di data science e modellazione matematica".

“All’inizio abbiamo esaminato il loro processo e individuato alcuni problemi relativi al modo in cui ESAN formulava i suoi modelli matematici," afferma Şener. “ESAN si è resa conto subito che potevamo intervenire sui loro problemi ed eliminare i colli di bottiglia. Hanno anche osservato le prestazioni del nostro software IBM ILOG CPLEX Optimization Studio."

Il reparto IT di ESAN ha condotto una propria ricerca sulla piattaforma IBM® ILOG® CPLEX® Optimization Studio. "Rispetto ad altri software di ottimizzazione, incluso il software open source che abbiamo esaminato, siamo arrivati alla conclusione che la soluzione IBM ILOG CPLEX poteva anche risolvere più facilmente i nostri problemi non lineari," afferma Türkmen.

Prima dell'implementazione, Selco e l'ufficio IBM in Turchia svilupparono un piano di licenze software che poteva rivelarsi vantaggioso per l'ESAN. "IBM ha lavorato davvero duramente per offrire il prezzo migliore per le licenze software di ottimizzazione", afferma Şener. "Il nostro cliente non si è fatto condizionare dal costo del prodotto, ma si è concentrato sulla qualità del lavoro che il prodotto avrebbe fornito."

Subito dopo aver scelto la soluzione IBM ILOG CPLEX fornita da Selco, ESAN ha condotto un test preliminare di un modello matematico sviluppato da Selco. "Selco ci ha dato la sua prima ricetta per la miscelazione dell'argilla e l'abbiamo provata nei laboratori," afferma Türkmen. "Il nostro team di ricerca e sviluppo ci ha detto che questa ricetta per la miscelazione consentiva un risparmio sui costi rispetto ad altre ricette. Inoltre, i tempi di produzione erano molto più brevi."

Oltre a implementare la soluzione IBM ILOG CPLEX per ESAN, Selco ha anche sviluppato un'interfaccia utente che i pianificatori possono utilizzare per creare scenari misti e gestire i dati. "Configuriamo applicazioni, database e server web: un'architettura completa che include front-end e back-end", afferma Şener. "Il software IBM ILOG CPLEX ci fornisce e ci supporta con le API necessarie per integrare il sistema e fornire un'esperienza fluida ai nostri clienti."

Entro un mese dall'avvio del progetto di ottimizzazione, ESAN ha iniziato a notare miglioramenti significativi in termini di sviluppo accelerato delle ricette di miscelazione e del numero di opzioni di ricette generate. «Con IBM ILOG CPLEX, abbiamo sviluppato un modello di ottimizzazione per ESAN che funziona in massimo 60 secondi per creare la ricetta ottimale per la miscelazione dell'argilla con 50-150 suggerimenti di ricette alternative per diversi scenari in termini di efficienza e tempi di produzione per massimizzare la capacità di produzione dell'impianto," afferma Şener. "Ne siamo davvero orgogliosi."

Durante la prova di concetto, abbiamo confrontato il software IBM ILOG CPLEX con altri sette prodotti, incluso il software open source. La soluzione IBM ha risolto i nostri problemi di ottimizzazione molto più facilmente, soprattutto quando si trattava di problemi non lineari. Sinan Türkmen Industrial Engineer and Data Analytics Manager ESAN Eczacıbaşı Industrial Raw Materials Company
Un successo che può essere condiviso

Oltre a ridurre il ciclo del processo per la miscelazione dell'argilla da giorni a secondi, la soluzione IBM ILOG CPLEX implementata da Selco presso lo stabilimento ESAN di Bozüyük ha prodotto significativi miglioramenti aziendali, tra cui:

• Riduzione del 14% dei costi delle materie prime elaborate dallo stabilimento attraverso l'ottimizzazione e l'analisi predittiva
• Riduzione del 10% dei costi energetici ottimizzando i processi che usano meno energia

"Ci sono anche alcuni miglioramenti non quantificabili delle prestazioni derivanti dall'uso di questo software di ottimizzazione," afferma Türkmen. "Ad esempio, il sistema dimostra che possiamo effettivamente produrre materiali che il team di ricerca e sviluppo una volta non riteneva fosse possibile, in quanto le vecchie ricette non incorporavano queste proprietà fisiche o chimiche. In futuro, potremo generare ricavi da questi nuovi prodotti."

L'obiettivo a lungo termine della sperimentazione del software IBM ILOG CPLEX presso lo stabilimento di Bozüyük è quello di estendere la soluzione agli altri nove stabilimenti che ESAN gestisce in Turchia. “Visto il successo che abbiamo riscontrato con l’arricchimento dell’argilla”, afferma Türkmen, “prevediamo di iniziare a utilizzare questo strumento di ottimizzazione negli altri stabilimenti che hanno una maggiore capacità produttiva”.

ESAN prevede inoltre di condividere ciò che ha appreso nello stabilimento di Bozüyük con la sua organizzazione madre, il gruppo Eczacıbaşı Holding. "Quest'anno ESAN vuole avviare tre progetti di analisi predittiva e prescrittiva e pensiamo che l'analisi dei dati sia qualcosa che può aiutare la holding," afferma Türkmen. "L'azienda ora vede l'analisi come uno strumento di supporto alle decisioni ed è molto più incoraggiata a intraprendere azioni in merito."

"Quando parliamo ai nostri clienti di come investire negli analytics, diciamo loro che dovrebbero scegliere un'azienda forte con un'ampia gamma di prodotti", afferma Şener. La strategia di IBM, che collega i suoi diversi componenti analitici a IBM Cloud Pak for Data e Watson, supporta la strategia che raccomandiamo ai nostri clienti". IBM ILOG CPLEX è anche un prodotto scalabile in cui è possibile utilizzare diversi componenti quando necessario e aumentare le capacità quando si hanno a disposizione più soluzioni."

"In qualità di responsabile dell'analisi dei dati, all'interno dell'azienda ero l'unica persona in questo ruolo", afferma Türkmen. "Ora stiamo ampliando questo reparto e fondando un centro di eccellenza con i data scientist. IBM e la sua soluzione ILOG CPLEX saranno uno strumento nei nostri progetti e di questo ne sono felice."

logo esan
Informazioni su ESAN Eczacıbaşı Industrial Raw Materials Company

Fondata nel 1978 e con sede a Istanbul, ESAN (link esterno a  ibm.com) estrae e lavora argilla e altre materie prime per la produzione di ceramica. Con 10 strutture in Turchia e oltre 2.500 dipendenti, ESAN è uno dei principali esportatori del settore minerario turco. ESAN è una sussidiaria di Eczacıbaşı Holding, uno dei maggiori gruppi industriali della Turchia con un fatturato netto complessivo di 11,1 miliardi di lire turche nel 2020.

Informazioni su Selco Consulting

Con sede in Turchia, a Istanbul, IBM Business Partner Selco Consulting (link esterno a ibm.com) è una società di consulenza con ampie funzionalità nella gestione della supply chain e della logistica. Combinando tecnologie informatiche e analisi avanzate, Selco fornisce competenze multidisciplinari per la consulenza sulla supply chain, l'analisi aziendale, la consulenza software, la logistica di movimentazione dei materiali e la logistica di magazzino.

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Legale

© Copyright IBM Corporation 2021. IBM Corporation, Hybrid Cloud, New Orchard Road, Armonk, NY 10504

Prodotto negli Stati Uniti d'America, maggio 2021.

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