Využití řešení Teamcenter a NX k digitální transformaci celého procesu inženýringu, od konceptu až po výrobu

Zavedení modulárního přístupu k leteckým systémům

V leteckém a obranném průmyslu může být výcvik pilotů velmi dlouhý a nákladný proces, při kterém se využívá celá řada platforem od různých výrobců. Letouny, které tvoří základ těchto platforem, jsou stále rychlejší, větší a dražší. Každý letoun navíc vyžaduje mimo jiné vlastní údržbu, nástroje, dodavatelský řetězec i podporu výrobce. To může vést ke značné provozní zátěži a potvrzuje to potřebu flexibilnějšího a pokrokovějšího přístupu k návrhu a nákupu letounů.

Britská společnost AERALIS, která se zabývá vývojem lehkých vojenských proudových letounů, si dala za cíl zásadně proměnit způsob, jakým jsou moderní letouny vyvíjeny. Chce vytvářet flexibilní flotily šité na míru specifickým požadavkům misí. Společnost v současné době pracuje na vývoji prvního modulárního vojenského letounu na světě s názvem „Phoenix“. Ten by mohl podle společnosti AERALIS zásadně snížit náklady na životní cyklus, pokud jde o nákup lehkých a cvičných proudových letounů. Společnost tento modulární proudový letoun postaví na konceptu společného jádra trupu (CCF), ke kterému lze podle potřeby připojit různé motory a křídla a dosáhnout tak specifických výkonových charakteristik pro různé mise.

Tento přelomový koncept společnosti AERALIS má podobu systému s názvem AERSYSTEM, který se skládá ze tří základních komponent. První z nich je AERSIDE (AERALIS Smart Integrated Digital Enterprise), která centralizuje a využívá data v průběhu celého životního cyklu letounu a umožňuje bezproblémovou spolupráci a optimalizaci od návrhu až po provoz. Díky využití digitálního dvojčete poskytuje komponenta AERSIDE řešení pro efektivnější výcvik, vyšší provozuschopnost a úsporu nákladů pro vzdušné síly a obranné organizace po celém světě. AEROSA (AERALIS Open Systems Avionics) zase umožňuje výměnu softwarových komponent bez nutnosti opětovné certifikace celého systému. Tento přístup podporuje modularitu senzorových systémů a usnadňuje budoucí zavádění nových technologií. Poslední komponentou systému AERSYSTEM je AERCORE, která propojuje systém společného jádra trupu s řadou modulárních sad za účelem vytvoření konfigurací letounů specifických pro jednotlivé role.

Další nabídkou společnosti AERALIS je služba AERFLEX, v rámci které je flexibilní vojenský proudový letoun poskytován jako služba. Služba AERFLEX pro podporu lehkých obranných letounů umožňuje při použití se systémem AERSYSTEM nasazovat flotily rekonfigurovatelných letounů podle potřeby, a to ve spolupráci s důvěryhodnými servisními partnery. „AERFLEX přináší možnost rozšířit službu na varianty Red Air, Surrogacy a Display Team a nabízí nebývalou flexibilitu a výrazné úspory nákladů,“ říká Charlie Jones, manažer digitálního programu společnosti AERALIS.

V současnosti se AERALIS zaměřuje na detailní návrh své první varianty – pokročilého cvičného proudového letounu. V posledních několika letech vývoje těchto řešení a práce na letounu Phoenix si tým společnosti AERALIS uvědomil, že digitalizace může celý proces vývoje letounu zásadně zrychlit a zefektivnit. Společnost AERALIS spolupracuje se společností Siemens Digital Industries Software a využívá k dosažení těchto cílů různá řešení, například softwarová řešení Teamcenter® a NX™. Řešení Teamcenter a NX jsou součástí obchodní platformy Siemens Xcelerator, která zahrnuje software, hardware a služby.

V odvětví letectví a obrany se v současné době velká část údržby provádí podle několika příruček a velkou část optimalizace flotily provádí sám provozovatel, což vede k roztříštěnosti dat a nevyužitému potenciálu. Společnost AERALIS v tom spatřila příležitost – sady nástrojů a znalosti v oblasti letectví a obrany již existují, ale jejich zavedení brání zastaralé systémy velkých hráčů, kvůli kterým by vše bylo velmi pomalé. „Protože jsme byli startup, stavěli jsme na zelené louce. Digitální procesy jsme mohli zavést prakticky ihned,“ říká Jones. Díky tomu může AERALIS už od začátku pracovat s digitálním dvojčetem a poskytovat ho i svým zákazníkům, což snižuje náklady a zvyšuje efektivitu dodávaných letounů. Společnost AERALIS proto hledala digitálního partnera, který by dokázal naplnit její vizi komplexního digitálního inženýringu napříč celým programem. „Integrace řešení NX s řešením Teamcenter umožnila společnosti AERALIS uplatňovat přístup založený na spolupráci už od samého počátku návrhové fáze. Nyní zvažujeme i zavedení některých novějších produktů v oblasti MBSE, bezpečnosti a optimalizace návrhu, které vypadají slibně,“ říká Jones.

Jak společnost AERALIS své procesy postupně digitalizuje, uvědomuje si, že její partneři a dodavatelé ještě nemusí být s digitalizací tak daleko. Společnost AERALIS by například mohla zákazníkovi pomoci optimalizovat flotilu, poskytnout mu letová data a poradit mu, kdy provést údržbu, ale otázkou zůstává, jestli na to je zákazník připraven. Díky úzké spolupráci se společností Siemens jsme dokázali vybudovat proces, který regulační orgány a operátoři po celém světě dobře znají, a zároveň využíváme potenciál špičkového digitálního inženýringu a vytváření digitálních modelů už od samotného začátku návrhu,“ uzavírá Jones.

Simulace proudění vzduchu kolem letounu Phoenix společnosti AERALIS. Obrázek zveřejněn se svolením společnosti AERALIS.

Využití řešení Teamcenter k rozvoji digitálního podniku

Společnost AERALIS využívá k rozšiřování svého digitálního podniku různá řešení společnosti Siemens, přičemž páteř digitálního vlákna tvoří řešení Teamcenter. Společnost AERALIS buduje digitální podnik, který jí umožní efektivně a rychle navrhovat, vyvíjet, vyrábět a certifikovat řadu modulárních letounů. Kromě toho se musí jednat o ekosystém, který monitoruje provoz každého leteckého systému během celého životního cyklu, čímž podporuje provozuschopnost a zajišťuje dlouhodobou letovou způsobilost. Společnost AERALIS zjistila, že řešení Teamcenter nenabízí jen sadu nástrojů, ale také vize a odborné zázemí pro úplnou integraci s komponentou AERSIDE. Správa životního cyklu výrobků (PLM) se tak stala páteří digitálního vlákna. Společnost plánuje využít řešení Teamcenter ke správě svých konstrukčních a inženýrských kusovníků, včetně správy variant výrobků.

„Společnost Siemens byla také zjevně motivovaná k inteligentní spolupráci a efektivní podpoře cesty konceptu AERSIDE, což dokazuje její neustálá podpora a konfigurace řešení Teamcenter podle našich požadavků pomocí opravdu flexibilního digitálního vlákna,“ říká Callum Watson, hlavní inženýr pro PLM a návrhové nástroje ve společnosti AERALIS. V současné době má společnost AERALIS několik klíčových dodavatelů, zhotovitelů a konstrukčních partnerů, kteří společně s inženýry společnosti AERALIS pracují na návrhu letounu v reálném čase pomocí řešení Teamcenter a NX. Společnost Hamble Aerostructures si této společné vize všimla a zavedla řešení NX, které při spolupráci se společností AERALIS nahradilo konkurenční produkt. „Můžeme spolupracovat s mnoha partnery, kteří pomocí řešení NX současně navrhují různé části letounu, což zvyšuje naši efektivitu,“ říká Jones.

Zahájení spolupráce na návrhu se společností Hamble Aerostructures vyžadovalo buď integraci řešení Teamcenter s jejím stávajícím systémem pro počítačem podporované navrhování (CAD), což mohlo být drahé a složité, nebo zcela nový přístup. Společnost AERALIS vycítila příležitost a zahájila pilotní projekt s menším, flexibilním návrhářským týmem, který mohl řešení NX vyzkoušet a prozkoumat jeho možnosti.
Za přibližně pět měsíců se společnost AERALIS stihla s řešením Teamcenter nejen seznámit, ale začala jej využívat i jako prostředí, ve kterém může tým spolupracovat s partnery v oblasti návrhu a efektivně sdílet požadavky.

Varianta modulárního dvoumotoru společnosti AERALIS. Obrázek zveřejněn se svolením společnosti AERALIS.

Zefektivnění CAD procesů pomocí řešení NX

Tým společnosti AERALIS používá k zefektivnění svých procesů CAD inženýringu také několik dalších funkcí řešení NX.

„NX je osvědčený CAD nástroj, který se již v oblasti letectví etabloval, a jeho další vývoj je navíc cíleně zaměřen na potřeby tohoto odvětví,“ říká Watson. „Využívání CAD systému v rámci spravovaného ekosystému PLM nám umožnilo vytvořit prostředí pro spolupráci s domácími i mezinárodními partnery v oblasti návrhu a zároveň zachovat osvědčené postupy v oblasti řízení konfigurace a přístupu založeného na obchodních pravidlech. Kromě toho tato integrace začleňuje do digitálního vlákna naše díly,
sestavy a kusovníky spolu s našimi požadavky, systémovými modely i dalšími prvky.“

Společnost AERALIS využívá řešení NX také ke zjednodušení modelování leteckých konstrukcí, rámů, žeber a vzpěr, čímž podporuje spolupráci při navrhování. Pomocí modulu WAVE Geometry Linker také spravuje geometrická rozhraní sdílená mezi partnery podílejícími se na návrhu a zajišťuje tak jediný směrodatný zdroj informací a usnadňuje správu levé a pravé varianty dílů bez zbytečného duplikování.

Dalším důležitým nástrojem, který společnost AERALIS využívá, je uspořádání sestavy, které se ukázalo jako neocenitelné při návrhu výrobků s více konfiguracemi a více variantami. Umožňuje CAD inženýrům ve společnosti AERALIS sestavit různé návrhové varianty a rychle mezi nimi v navigátoru sestavy přepínat. Ať už se jedná o různé pohonné jednotky (jedno či dvoumotorové), varianty podvozku nebo jiné konstrukční konfigurace, může tým společnosti AERALIS rychle modelovat a analyzovat nápady ve stejném prostředí.

Při prosazování standardů modelování u všech partnerů v oblasti návrhu, automatizaci kontrol a uvolňování lidských zdrojů pro složitější úkoly pomohl také nástroj CheckMate. Funkce přístupových drah usnadňují návrh systémů z hlediska přístupnosti při instalaci a údržbě, což je zásadní pro navrhování uživatelsky přívětivých výrobků. Při návrhu kokpitu pomáhají funkce pro modelování lidského těla, které poskytují antropometricky propojené modely pro simulaci a vstupy od testovacích pilotů, čímž se zvyšuje efektivita iterací návrhu. Nástroje HD3D, zejména vizuální výkazy a ověřování požadavků, pomáhají usnadnit analýzu a ověřování specifikací návrhu. Analýza bezpečného prostoru, což je další nástroj v rámci řešení NX, umožňuje hodnotit bezpečnostní vzdálenosti v návrhu systému a pomáhá týmu společnosti AERALIS zajistit soulad návrhu s bezpečnostními normami. Funkce NX Join/PMI podporují navazující procesy, čímž se zvyšuje efektivita výroby a zlepšuje spolupráce při navrhování. Díky těmto funkcím dokáže společnost AERALIS optimalizovat celý pracovní postup návrhu a zajistit přesnost, spolupráci i soulad s normami.

Pokročilý cvičný proudový letoun společnosti AERALIS. Obrázek zveřejněn se svolením společnosti AERALIS.

Perspektiva udržitelnosti a digitálního přístupu

Společnost AERALIS k podpoře své otevřené architektury systémů letecké techniky využívá a i nadále bude využívat řešení společnosti Siemens, a to díky efektivním procesům a přínosům v oblasti udržitelnosti. „Díky tomu, že při návrhu tohoto letounu již od prvního dne stavíme na architektuře otevřených systémů, můžeme mnohem rychleji zavádět nové technologie – jak hardwarové, tak softwarové,“ říká Jones. „Když potřebujeme aktualizovat software nebo se objeví nový typ hardwaru, zvládneme jeho integraci výrazně rychleji. A právě to nám v budoucnu přinese zásadní úspory v oblasti dopadu létání na životní prostředí.“

Společnost AERALIS plánuje využívat řešení Siemens Xcelerator při vývoji letounu Phoenix a dalších budoucích výrobků i nadále. Do budoucna chce společnost AERALIS nabídnout kompletní portfolio pilotovaných i bezpilotních letounů. Bude i nadále zavádět různá řešení z obchodní platformy Siemens Xcelerator, včetně řešení Opcenter, HEEDS a dalších, která jí pomohou digitální páteř dále rozvíjet. „Společnost AERALIS má silnou vizi, která se shoduje s cílem společnosti Siemens spočívajícím v digitálním vláknu s jediným směrodatným zdrojem informací. Budeme i nadále spolupracovat, abychom toho dosáhli,“ říká Jones.