Utilizando el portafolio Xcelerator de Siemens, Aerion aprovechó las tecnologías de digitalización en diseño avanzado y simulación para acelerar el desarrollo de las aeronaves.

 


En este nuevo año 2021, hay mucho que esperar, pero lo hacemos con un optimismo reservado. No hay duda de que la industria se recuperará de los obstáculos causados por la pandemia. Las empresas del sector aeroespacial y defensa que dieron los pasos iniciales para digitalizarse antes de la pandemia, ya sea para mejorar el desarrollo de productos, ser más ágiles, reducir sus perfiles de riesgo - o por cualquier otra razón - ya han recibido los beneficios de una fuerza de trabajo más ágil y receptiva.


Y mientras la pandemia continúa, el sector aeroespacial sigue superando retos nuevos y emergentes en un momento en el que hay tanta innovación. Esta innovación puede verse en la aparición de la movilidad aérea urbana (UAM), el renacimiento de los vuelos supersónicos, el impulso a un avión de "cero emisiones" y el uso continuo de drones autónomos para el transporte de mercancías, de búsqueda y rescate y, por supuesto, militar. En el ámbito del espacio, las compañías están desarrollando productos para la exploración comercial y el turismo del espacio, además de nuevas formas de lanzar satélites.


También está surgiendo una nueva generación de ingeniería en el sector de la defensa y su desarrollo, no sólo de aeronaves, sino también de barcos, tanqueros e incluso entrenadores de vuelo. De hecho, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos anunció recientemente un avance importante en la forma en que planea estandarizar muchos de sus procesos a través de la digitalización

 

Sí, la pandemia mundial ha mostrado su propio conjunto de retos, ya que las empresas aeroespaciales y de defensa están obligadas a repensar, reimaginar y reinventar su forma de desarrollar y construir productos, al mismo tiempo que garantizan la salud y la seguridad de todos los implicados, pero ha demostrado el valor de la digitalización.


Digitalización: la ventaja crucial

La digitalización ha surgido como la ventaja que los programas aeroespaciales modernos necesitan para transformar sus retos y la creciente complejidad en una oportunidad única. Simplemente, la digitalización aumenta la productividad facilitando la visibilidad de cómo los requisitos específicos repercuten en la ingeniería y manufactura posteriores. Esto puede lograrse utilizando un gemelo digital completo y un hilo digital (digital thread), que brindan una comprensión sólida de los productos y procesos en aeroespacial y defensa.


La complejidad no es algo que deba evitarse, sino que es algo que los equipos aeroespaciales y sus proveedores de primer nivel deben aprovechar. Las empresas tienen que avanzar más rápido. Deben reducir los costos de desarrollo para bajar los costos de producción y funcionamiento. Un ejemplo de cómo la digitalización está teniendo un impacto significativo es la manufactura inteligente.


La digitalización está impulsando el crecimiento de los nuevos materiales y los avances en la manufactura aditiva, material compuesto, en la realidad aumentada y virtual (RA/RV) en la planta de producción. Las empresas tienen la oportunidad de incorporar nuevas capacidades y procesos para lograr mayor productividad, menos riesgo y alcanzar un nivel totalmente nuevo de excelencia en los programas.


Según mi experiencia, las empresas de éxito son las que tienen la capacidad de evolucionar rápidamente sus modelos de negocio y de innovar más que la competencia.


El hilo digital entrelaza procesos y los datos relevantes

La digitalización, y el hilo digital, permiten a los clientes asumir la complejidad de forma directa, permitiendo una mayor productividad e innovación.

Un hilo digital es un conjunto de soluciones, software y mejores prácticas digitalizadas para ofrecer visibilidad, colaboración, automatización y trazabilidad dentro de un dominio clave, conectando con otros dominios digitalizados.

Las soluciones basadas en hilos digitales pueden permitir procesos multidisciplinarios y entrelazar los datos relevantes para presentar una visión completa del producto, la producción y el proceso de una manera accionable. Basándose en las tendencias y necesidades de la industria, hay siete hilos digitales que abarcan todo el ciclo de vida del producto, apoyando las cinco áreas funcionales clave (Figura 1) que se encuentran en la mayoría de las operaciones de aeroespacial y defensa hoy en día.

 

Figura 1: Los siete hilos digitales de Siemens cubren las cinco áreas funcionales clave. 

Las cinco áreas funcionales y los hilos digitales:

 

Ingeniería:


A medida que crece la complejidad, aumenta la información que hay que manejar. Los procesos del pasado basados en documentos o sistemas desconectados ya no son capaces de llevar esta complejidad, causan retrasos en los ciclos de entrega, aumentos de costos y pérdida de oportunidades por nombrar algunos. Las empresas buscan procesos basados en modelos para automatizar las actividades y simplificar el manejo de los datos del producto PLM y del programa. El hilo digital de MBSE orquesta el programa técnico y su alcance, ofreciendo la plataforma para un desarrollo de productos más rápido y eficiente, incluso ante la creciente complejidad.


Facilitando los análisis en las primeras etapas del ciclo y la simulación vinculada a los requisitos y las funciones, las empresas pueden reducir la consecuencia y el impacto de los "problemas" que históricamente surgen en la integración y evaluación del sistema. El MBSE ayuda a las empresas a pasar del primer modelado del sistema a la construcción del hilo digital para todo el ciclo de vida del programa, y ofrece una mejor experiencia de desarrollo y prepara a los equipos aeroespaciales para tener éxito más rápido en el futuro.


La necesidad de diseñar y desarrollar nuevos productos con mayor rapidez y menor costo está llevando a las empresas de aeroespacial a buscar nuevos procesos de diseño y construcción de aviones. En muchos casos, las empresas buscan adoptar procesos ágiles de desarrollo de productos. Además, las empresas deben replantearse sus enfoques de diseño de productos para innovar y colaborar más rápidamente para llegar antes a los mercados especializados. A medida que nuevos materiales y tecnologías están disponibles, se requieren soluciones para implementar rápido estas tecnologías y ser más competitivas, en semanas, no en años.


Un hilo digital de diseño e ingeniería de productos puede introducir la ingeniería ágil en una empresa. Este hilo digital encapsula un ecosistema de diseño integrado y abierto para acelerar el desarrollo de productos abordando los problemas de diseño e ingeniería con las mejores soluciones para sistemas eléctricos y mecánicos e ingeniería de rendimiento. Además, este hilo digital tiene la capacidad de transformar los enfoques clásicos de la ingeniería para incluir nuevos materiales (compuestos, impresión 3D, electrónica) y experiencias de usuario avanzadas (realidad virtual, aumentada, mixta).


Lo complejo de los productos implica nuevos requisitos normativos, lo que aumenta la carga de las empresas para certificar los productos, incrementa los costos y los plazos de entrega. Para complicar las cosas, los costos de verificación y certificación han seguido aumentando, y ahora representan hasta el 75 por ciento de los costos de desarrollo del producto. Un hilo digital para el manejo de la verificación puede ayudar a convertir la certificación a una parte integral del proceso general de desarrollo de productos y dar a las empresas del sector aeroespacial, un sólido plan de ejecución de la certificación e incorpora todas las actividades necesarias dentro del plan general del programa. Este hilo digital permite a las empresas crear una relación de cooperación con la autoridad reguladora. Donde pueden incluir más fácilmente a las autoridades dentro de las actividades de planeación, ejecución y auditoría a través de un portal dedicado dentro del sistema de manejo del ciclo de vida del producto o PLM.


Manejo de programas


Los problemas de planeación y ejecución de programas causan retrasos significativos en los plazos y sobrecostos, lo que afecta a los ingresos y a la capacidad de la empresa para invertir y ganar futuros programas. La excelencia en la ejecución de programas es esencial para el éxito de la empresa a largo ciclo, ya que las empresas pueden evitar sobrecostos y retrasos. El hilo digital de planeación y ejecución integrada de programas ofrece a los equipos un enfoque basado en sistemas de proyectos. Integra los costos, el plazo, los riesgos y los requisitos técnicos en una solución de gestión de programas totalmente planeado, con recursos y presupuesto.


Cadena de suministro


Las fuerzas de la globalización siguen afectando a la cadena de suministro, los socios y la mano de obra. Las cadenas de suministro están distribuidas por todo el mundo, lo que dificulta la colaboración y el manejo eficaz de la cadena de suministro. La colaboración interna dentro de los equipos de producto también es más difícil a medida que la mano de obra se dispersa más y hay más empleados que trabajan a distancia. La colaboración y la innovación se ven obstaculizadas por procesos aislados o basados en archivos, y las certificaciones de productos se vuelven inviables sobre la base de procesos ineficientes y obsoletos. Un hilo digital para la colaboración y gestión de proveedores brinda una interfaz entre los dominios funcionales, los proveedores y puede automatizarse para mejorar la colaboración. Como proceso basado en un modelo, el gemelo digital completo vincula los requisitos con la selección de fuentes y los entregables del contrato a lo largo del ciclo de vida del producto.


Producción


A medida que las empresas buscan optimizar sus procesos de producción para mejorar la calidad y reducir los costos, los centros de producción requieren la capacidad de compartir los datos de los procesos actuales y convertirlos en información procesable con un gemelo digital.


Las empresas buscan una mejor manera de gestionar los recursos y procesos de manufactura que requieren mucho capital, para acelerar su aumento de producción, y buscan incorporar nuevas tecnologías o conceptos de fabricación más rápidamente. El hilo digital de manufactura inteligente organiza los procesos de producción y aporta datos relevantes a todos los aspectos del desarrollo del programa. Demuestra la viabilidad del concepto de los productos mediante la inclusión de análisis de viabilidad de la fabricación a través de la simulación en una fase temprana del proceso de diseño utilizando el gemelo digital de producción. Valida la preparación de la producción con una planeación de fabricación detallada, un comisionamiento virtual, e incorporar los cambios de diseño rápidamente a la planta de producción para reducir la repetición del trabajo.

 
Soporte de productos


Uno de los principales impulsores de los costos operativos es el mantenimiento no programado. El mantenimiento programado también aumenta los costos operativos. El cliente final busca procedimientos de supervisión predictiva de la salud y de mantenimiento en condiciones que puedan reducir el costo y el impacto del mantenimiento programado y no programado.

Para proporcionar previsibilidad a los costos operativos, muchas empresas están adoptando el "pago por uso" de los productos. Esto está impulsando la necesidad de una mayor confiabilidad y de mejores métodos para estimar los costos operativos para que los proveedores puedan obtener beneficios. El hilo digital de soporte, planeación y manejo de productos ofrece a los fabricantes, propietarios y organizaciones de servicios un medio para dar soporte a productos complejos dentro de un contexto de manejo de servicios. Este gemelo digital puede planar todo el sistema de soporte, incluida la provisión de repuestos y los planes de servicio unidos a la configuración basada en el modelo.

 

Ahora es el momento de afinar su ventaja competitiva


La industria aeroespacial y de defensa está teniendo problemas con la aceleración del desarrollo de productos, fabricación y los programas de certificación -y al mismo tiempo trata de gestionar programas y una base de suministro global- se enfrenta a la necesidad de cambiar los fundamentos sobre cómo se llevan a cabo los negocios hoy en día.


Ahora es el momento en el que la industria está encontrando un nuevo punto de apoyo, una nueva forma de avanzar, para introducir la digitalización en una organización o reforzar los procesos de digitalización actuales. Se trata de desarrollar y certificar productos más rápidamente y con menos riesgo. Es poder acelerar el aumento de la producción para poder empezar a obtener ingresos más rápidamente, mejorar el soporte de los productos y reducir los costos operativos para los clientes. Es llegar al mercado más rápido con productos de mayor rendimiento. Todo esto se puede lograr con los hilos digitales de Siemens.


La innovación comienza con usted en la forma en que planea desarrollar y mantener sus programas de desarrollo de productos. La digitalización puede ayudarle a conseguirlo y a garantizar el éxito de sus operaciones a medida que avanza hacia el futuro.

 


Por: Dale Tutt, VP de sector aeroespacial y de defensa en Siemens Digital Industries Software