Aprovechar Teamcenter y NX para transformar digitalmente todo el proceso de ingeniería, desde el concepto hasta la producción

Adoptar un enfoque de avión modular

En la industria aeroespacial y de defensa (A&D), la formación de pilotos puede ser un proceso largo y costoso en el que intervienen muchas plataformas diferentes de distintos fabricantes. Los aviones que incorporan estas plataformas siguen siendo más rápidos, más grandes y más caros. Cada aeronave tiene sus propios procesos de mantenimiento, fabricantes, cadena de suministro, herramientas, etc. Esto puede dar lugar a importantes cargas operativas, lo que afirma aún más la necesidad de un enfoque más adaptable y con visión de futuro para el diseño y la adquisición de aeronaves.

AERALIS, un desarrollador británico de aviones ligeros militares, se ha propuesto revolucionar el desarrollo de aeronaves creando flotas personalizables adaptadas a los requisitos de misiones específicas. La empresa trabaja actualmente en el desarrollo del primer avión militar modular del mundo, denominado «Phoenix», que AERALIS cree que superará el nivel promedio de los costes del ciclo de vida de los aviones ligeros y de entrenamiento. La empresa construirá este avión modular en torno a un concepto de fuselaje de núcleo común (CCF), que puede tener diferentes accesorios de motor y ala y ajustarse para conseguir diferentes características de rendimiento según los requisitos de la misión.

La innovadora oferta de AERALIS se denomina AERSYSTEM, que incluye tres componentes principales. El primero es la empresa digital integrada inteligente AERSIDE de AERALIS, que centraliza y aprovecha los datos a lo largo del ciclo de vida de la aeronave, lo que facilita una colaboración y optimización más fluidas desde el diseño hasta el funcionamiento. Centrada en el gemelo digital integral, AERSIDE ofrece soluciones para mejorar la eficacia de la formación, la funcionalidad y la rentabilidad de las fuerzas aéreas y las empresas de defensa de todo el mundo. AERALIS Open Systems Avionics (AEROSA) ofrece un intercambio de componentes de sistemas de software sin necesidad de volver a certificar todo el sistema; esta solución permite la modularidad de las cargas de sensores y facilita la adopción de nuevas tecnologías en el futuro. AERCORE es el componente final de AERSYSTEM, que combina el sistema de fuselaje de núcleo común con un conjunto de módulos para crear configuraciones de aviones específicas para cada función.

La otra oferta de AERALIS es AERFLEX, un «avión como servicio» militar flexible. AERFLEX es un servicio de asistencia aéreo ligero de defensa que, cuando se utiliza con AERSYSTEM, puede suministrar flotas de aviones reconfigurables, como y cuando sea necesario, mediante la asociación con partners de servicios de confianza. «AERFLEX ofrece la posibilidad de ampliar el servicio a las variantes Red Air, Surrogacy y Display Team, y proporciona una enorme flexibilidad y ahorro de costes», afirma Charlie Jones, gestor de programas digitales de AERALIS.

AERALIS se ha embarcado en el diseño detallado de su primera variante: el Advanced Jet Trainer. En los últimos años de desarrollo de estas soluciones y de trabajo para Phoenix, el equipo de AERALIS se dio cuenta de que había una oportunidad digital para acelerar el desarrollo de aeronaves y optimizar su uso. AERALIS está asociada con Siemens Digital Industries Software para utilizar diversas soluciones, como el software Teamcenter® y el software NX™ para conseguir estos objetivos. Teamcenter y NX forman parte de Siemens Xcelerator, la plataforma empresarial de software, hardware y servicios.

Actualmente, en la industria A&D, gran parte del mantenimiento se realiza con múltiples manuales y gran parte de la optimización de la flota la realiza el propio operario, lo que crea una gran cantidad de datos desglosados que nadie está utilizando para optimizar los procesos. AERALIS vio una oportunidad en la que los conjuntos de herramientas y el aprendizaje estaban comenzando a madurar en A&D, pero la adopción no se producía porque muchas de las empresas más grandes tienen sistemas heredados que harían que la adopción fuera muy lenta. «Como éramos una startup, éramos un terreno virgen. Fuimos capaces de adoptar procesos digitales desde el primer día», afirma Jones. Desde el inicio del proceso, AERALIS puede tener un gemelo digital completo y proporcionar a los clientes lo mismo para reducir la curva de costes y aumentar la capacidad de las aeronaves entregadas. Debido a esto, AERALIS buscaba un partner digital que tuviera las funcionalidades para ofrecer la visión de AERALIS de ingeniería digitalizada completa con auténtica ingeniería digital integral en todo el programa. «La integración de NX con Teamcenter permitió a AERALIS adoptar un enfoque colaborativo desde el inicio de nuestro trabajo de diseño. Ahora hemos empezado a considerar la adopción de algunos de los productos más nuevos en torno a MBSE, seguridad y optimización del diseño que parecen prometedores», dice Jones.

Mientras AERALIS ha transformado digitalmente sus propios procesos, la empresa reconoce que los partners y proveedores con los que trabaja pueden no estar aún tan avanzados en el proceso de transformación digital. Por ejemplo, AERALIS podría ayudar a un cliente a optimizar una flota, pasarle los datos de vuelo y aconsejarle cuándo necesita hacer mantenimiento, pero ¿el cliente ya está preparado para esa adopción tecnológica? Para combatir esta irregularidad en la madurez digital, Jones comenta: «Trabajar estrechamente con Siemens nos ha ayudado a construir un proceso familiar para los reguladores y operarios de todo el mundo, a la vez que aprovechamos las oportunidades digitales que existen mediante el uso de ingeniería digital de primera clase y la creación de modelos digitales desde el principio».

Simulación del flujo de aire sobre el avión Phoenix de AERALIS. Imagen cortesía de AERALIS.

Aprovechar Teamcenter para ampliar la empresa digital

AERALIS está utilizando varias soluciones de Siemens para ampliar su empresa digital, en concreto aprovechando Teamcenter como estructura de su hilo digital. AERALIS está construyendo una empresa digital que le permite diseñar, desarrollar, fabricar y certificar de forma eficiente y rápida una familia de aviones modulares. Además, debe ser un ecosistema que controle el funcionamiento de cada sistema aéreo para ayudar a través del soporte vital a asegurar la aeronavegabilidad continuada. AERALIS descubrió que Teamcenter no solo tenía el conjunto de herramientas, sino también la ambición y la experiencia en la materia para integrarse por completo con AERSIDE, y así establecer la gestión del ciclo de vida del producto (PLM) como estructura del hilo digital. La empresa planea aprovechar Teamcenter para administrar sus listas de materiales (BOMs) de diseño e ingeniería, incluida la gestión de variantes de productos.

«Siemens estaba claramente motivada para colaborar de forma inteligente y ayudar eficazmente a facilitar el viaje de AERSIDE, como demuestra su continuo soporte y configuración de Teamcenter según nuestros requisitos, flexibilizando realmente el hilo digital», afirma Callum Watson, ingeniero jefe de PLM y herramientas de diseño para AERALIS. En la actualidad, AERALIS cuenta con varios proveedores, contratistas y partners de diseño clave que trabajan con los ingenieros de AERALIS utilizando Teamcenter y NX para realizar el diseño en directo de la aeronave. Hamble Aerostructures vio esta visión compartida y adoptó NX. Es decir, desplazó el producto de un competidor para trabajar en AERALIS. «Podemos trabajar con varios partners y diseñar diferentes elementos del avión simultáneamente utilizando NX, lo que ha mejorado nuestra eficiencia», dice Jones.

Embarcarse en un trabajo de diseño colaborativo con Hamble Aerostructures requería o bien una integración de Teamcenter con su configuración existente de diseño asistido por ordenador (CAD), que podría haber sido cara y compleja, o bien un enfoque totalmente nuevo. AERALIS vio la oportunidad de probar NX con un equipo de diseño más pequeño y ágil, lo que les permitió explorar NX y sus funcionalidades. En
unos cinco meses, AERALIS pasó de solo aprender a usar Teamcenter a tener un entorno en el que el equipo pudiera trabajar en colaboración con partners de diseño y compartir requisitos de manera eficiente.

Variante Modular Twin Engine (motor bicilíndrico modular) de AERALIS. Imagen cortesía de AERALIS.

Uso de NX para optimizar los procesos CAD

El equipo de AERALIS también utiliza otras figuras de NX para optimizar sus procesos de ingeniería CAD.

«NX es una herramienta CAD probada y ya establecida en el ámbito aeroespacial, pero con el objetivo de adaptar NX a los requisitos de la industria aeroespacial», dice Watson. «Poder utilizar CAD con un ecosistema gestionado por PLM nos ha permitido establecer un entorno de diseño colaborativo con partners nacionales e internacionales. Al mismo tiempo, mantenemos buenas prácticas en cuanto al control de la configuración y el acceso comercial basado en reglas. Además, la integración enhebra nuestras piezas,
ensambles y listas de materiales en el hilo digital junto con nuestros requisitos y modelos de sistemas, entre otros elementos».

Además, AERALIS también aprovecha NX para simplificar el modelado de aeroestructuras, cuadernas, refuerzos y largueros y, con ello, apoyar el diseño colaborativo. También utiliza WAVE Geometry Linker para controlar las interfaces geométricas compartidas entre partners de diseño, lo que asegura una única fuente de información y facilita la gestión de piezas de izquierda/derecha sin duplicaciones.

Otra herramienta fundamental que utiliza AERALIS son los ordenamientos de ensamble, que demostraron ser una función increíblemente útil a la hora de diseñar un producto multiconfiguración y multivariante. Permite a los ingenieros CAD de AERALIS ensamblar varias soluciones de diseño para cada uno y pasar rápidamente de una a otra en su navegador de ensamble. Tanto si se trata de diferentes soluciones de grupos motopropulsores y su estructura, individuales o dobles, o incluso de diferentes pesos de compresión del tren de aterrizaje, el equipo de AERALIS puede modelar y analizar rápidamente las ideas en el mismo espacio.

CheckMate también ha sido fundamental para hacer cumplir los estándares de modelado entre los partners de diseño, automatizar las comprobaciones y liberar recursos humanos para tareas de mayor nivel. Las vías de extracción permitieron comprender mejor la accesibilidad a la instalación y el mantenimiento de los sistemas, algo crucial para diseñar productos fáciles de usar. Las figuras de modelado humano ayudaron en el diseño de la cabina proporcionando modelos antropométricamente vinculados para la simulación y las aportaciones de los pilotos de prueba, lo que mejoró la eficiencia de la iteración del diseño. Las herramientas HD3D, en particular los informes visuales y la validación de requisitos, facilitan el análisis y la verificación de las especificaciones del diseño. El análisis de seguridad, otra herramienta de NX, proporciona al equipo de AERALIS estándares de seguridad al evaluar las distancias de seguridad del diseño del sistema. Las figuras NX Join/PMI son compatibles con los procesos downstream, lo que mejora la eficiencia en las tareas de diseño colaborativo y de fabricación. En general, estas figuras permiten a AERALIS optimizar su flujo de trabajo de diseño, y asegurar la precisión, la colaboración y el cumplimiento de las normas.

El Advanced Jet Trainer de AERALIS. Imagen cortesía de AERALIS.

Mirada hacia la sostenibilidad y un enfoque digital

AERALIS ha utilizado y seguirá utilizando las soluciones de Siemens para impulsar su arquitectura de aviónica de sistemas abiertos por la agilización del proceso y las ventajas de sostenibilidad. «Podemos adoptar nuevas tecnologías mucho más rápido y podemos adoptar tanto hardware como software nuevos mucho más rápido debido a la forma en que estamos construyendo este avión desde el primer día, que es con una arquitectura de sistemas abiertos», dice Jones. «Cuando tengamos que actualizar algún software o aparezca un nuevo hardware, será mucho más rápido adoptarlo y eso nos proporcionará un ahorro masivo en el impacto medioambiental de los vuelos en general».

AERALIS tiene previsto seguir utilizando las soluciones de Siemens Xcelerator mientras trabaja en el desarrollo de Phoenix y de futuras ofertas. De cara al futuro, la oferta de AERALIS incluirá una gama completa de aviones con y sin tripulación. Continuará adoptando diversas soluciones dentro de la plataforma empresarial Siemens Xcelerator, como Opcenter, HEEDS y otras soluciones de Siemens, que le ayudarán a impulsar su núcleo digital. «AERALIS tiene una visión muy convincente que se alinea con el objetivo de Siemens de un hilo digital con una única fuente de información. Seguiremos trabajando juntos para lograrlo», afirma Jones.