Tirer parti de Teamcenter et NX pour transformer numériquement l'ensemble du processus d'ingénierie, de la conception à la production

Adopter une approche modulaire de l'avion

Dans l'industrie de l'aéronautique et de la défense (A&D), la formation des pilotes peut être un processus très long et coûteux qui implique de nombreuses plateformes différentes fabriquées par différents fabricants. Les avions qui intègrent ces plateformes sont de plus en plus rapides, plus grands et plus chers. Chaque avion a ses propres processus de maintenance, fabricants, chaînes d'approvisionnement, outils, etc. Cela peut entraîner des charges opérationnelles importantes, ce qui renforce la nécessité d'adopter une approche plus adaptable et plus avant-gardiste pour la conception et l'acquisition des avions.

AERALIS, un développeur d'avions légers militaires britanniques, s'est fixé pour objectif de révolutionner le développement d'avions en créant des flottes personnalisables adaptées aux exigences spécifiques des missions. La société travaille actuellement au développement du premier avion militaire modulaire au monde nommé "Phoenix", qui, selon AERALIS, brisera la courbe des coûts d'approvisionnement des jets légers et des jets d'entraînement. La société construira ce jet modulaire autour d'un concept de fuselage à noyau commun (CCF), qui peut avoir différents moteurs et attaches d'aile et être réglé pour atteindre différentes caractéristiques de performance en fonction des exigences de la mission.

L'offre révolutionnaire d'AERALIS s'appelle AERSYSTEM. Elle comprend trois composants principaux. Le premier est AERALIS Smart Integrated Digital Enterprise (AERSIDE), qui centralise et exploite les données tout au long du cycle de vie de l'avion, facilitant une collaboration et une optimisation plus fluides, de la conception à l'exploitation. En mettant l'accent sur le jumeau numérique complet, AERSIDE fournit des solutions pour améliorer l'efficacité de la formation, la capacité opérationnelle et la rentabilité pour les forces aériennes et les organisations de défense du monde entier. AERALIS Open Systems Avionics (AEROSA) offre la possibilité d'échanger des composants logiciels sans avoir besoin de recertifier l'ensemble du système. Cette solution permet la modularité de la configuration des capteurs et facilite l'adoption de nouvelles technologies à l'avenir. AERCORE est le composant final d'AERSYSTEM qui associe le système de fuselage à noyau commun à une gamme de suites modulaires pour créer des configurations d'avion spécifiques à chaque rôle.

AERALIS propose également AERFLEX, un service flexible "d'avion à réaction militaire en tant que service". AERFLEX est un service d'appui aérien léger de défense qui, lorsqu'il est utilisé avec AERSYSTEM, peut livrer des flottes d'avions reconfigurables, selon les besoins, grâce à des partenaires de service de confiance. "AERFLEX offre la possibilité d'étendre le service aux variantes Red Air, Surrogacy et Display Team, et procure une grande flexibilité ainsi que des avantages en termes d'économies de coûts", déclare Charlie Jones, responsable de programme numérique chez AERALIS.

AERALIS s'est lancé dans la conception détaillée de sa première variante, qui est la variante Advanced Jet Trainer. Au cours des dernières années de développement de ces solutions et de travail en vue de Phoenix, l'équipe d'AERALIS a réalisé qu'il y avait une opportunité numérique d'accélérer le développement des avions et d'en optimiser l'utilisation. AERALIS est en partenariat avec Siemens Digital Industries Software pour utiliser diverses solutions telles que le logiciel Teamcenter® et le logiciel NX™ afin d'atteindre ces objectifs. Teamcenter et NX font partie de la plateforme commerciale Siemens Xcelerator, qui comprend des logiciels, du matériel et des services.

Dans l'industrie A&D, une grande partie de la maintenance est actuellement effectuée avec plusieurs manuels et une grande partie de l'optimisation de la flotte est effectuée par l'opérateur lui-même, ce qui crée beaucoup de données désagrégées que personne n'utilise pour optimiser les processus. AERALIS a vu une opportunité où les outils et l'apprentissage commençaient à mûrir dans l'A&D, mais l'adoption n'était pas au rendez-vous parce que beaucoup de grands acteurs ont des systèmes hérités qui rendraient l'adoption très lente. "Parce que nous étions une start-up, nous partions d'une page blanche. Nous avons été en mesure d'adopter des processus numériques dès le premier jour", explique M. Jones. Dès le début du processus, AERALIS peut disposer d'un jumeau numérique complet et fournir le même à ses clients pour réduire la courbe des coûts et améliorer les capacités de l'avion livré. Pour cette raison, AERALIS recherchait un partenaire numérique ayant les capacités nécessaires pour concrétiser sa vision d'une ingénierie numérique de bout en bout dans l'ensemble du programme. "L'intégration de NX avec Teamcenter a permis à AERALIS d'adopter une approche collaborative dès le début de nos efforts de conception. Nous avons maintenant commencé à envisager l'adoption de certains des nouveaux produits autour de l'approche MBSE, de la sécurité et de l'optimisation de la conception, qui semblent prometteurs", déclare M. Jones.

Alors qu'AERALIS a transformé numériquement ses propres processus, l'entreprise reconnaît que les partenaires et fournisseurs avec lesquels elle travaille ne sont peut-être pas encore aussi avancés dans le processus de transformation numérique. Par exemple, AERALIS peut aider un client à optimiser sa flotte, lui transmettre les données de vol et le conseiller sur les moments opportuns pour effectuer la maintenance, mais le client est-il vraiment prêt pour cette adoption technologique ? Pour combattre cette hésitation face à la maturité numérique, M. Jones mentionne : "Notre étroite collaboration avec Siemens nous a permis de mettre en place un processus bien connu des organismes de réglementation et des opérateurs du monde entier, tout en tirant parti des opportunités numériques offertes par l'utilisation d'une ingénierie numérique de pointe et la création de modèles numériques dès le départ".

Simulation de l'écoulement de l'air au-dessus de l'avion Phoenix d'AERALIS. Image avec l'autorisation d'AERALIS.

Utiliser Teamcenter pour développer l'entreprise numérique

AERALIS utilise diverses solutions de Siemens pour développer son entreprise numérique, s'appuyant spécifiquement sur Teamcenter comme pilier de sa continuité numérique. AERALIS construit une entreprise numérique qui lui permet de concevoir, développer, fabriquer et certifier efficacement et rapidement une famille d'avions modulaires. De plus, il doit s'agir d'un écosystème qui surveille le fonctionnement de chaque système aérien afin d'assurer le maintien de la navigabilité de l'avion tout au long du maintien en vie. AERALIS a constaté que Teamcenter disposait non seulement de l'ensemble des outils, mais aussi de l'ambition et de l'expertise nécessaires pour s'intégrer entièrement à AERSIDE, établissant ainsi la gestion du cycle de vie des produits (PLM) comme pilier de la continuité numérique. La société prévoit d'exploiter Teamcenter pour gérer ses nomenclatures de conception et d'ingénierie, y compris la gestion des variantes de produits.

"Siemens était également clairement motivé à collaborer intelligemment et à faciliter efficacement le parcours d'AERSIDE, comme l'a démontré son support et sa configuration continus de Teamcenter en fonction de nos exigences, en mettant vraiment en œuvre la continuité numérique", explique Callum Watson, ingénieur responsable du PLM et des outils de conception pour AERALIS. Actuellement, AERALIS compte plusieurs fournisseurs, sous-traitants et partenaires de conception clés qui travaillent avec les ingénieurs d'AERALIS et utilisent Teamcenter et NX pour concevoir en direct sur l'avion. Hamble Aerostructures a compris cette vision partagée et a adopté NX, remplaçant ainsi le produit d'un concurrent pour travailler sur AERALIS. "Nous pouvons travailler avec plusieurs partenaires, tous concevant différents éléments de l'avion simultanément à l'aide de NX, ce qui améliore notre efficacité", déclare M. Jones.

Hamble Aerostructures a dû intégrer Teamcenter à sa configuration existante de conception assistée par ordinateur (CAO), ce qui aurait pu s'avérer coûteux et complexe, ou adopter une toute nouvelle approche. AERALIS a saisi l'opportunité de tester NX avec une équipe de conception plus petite et agile, afin d'explorer NX et ses capacités. En
environ cinq mois, AERALIS est passé d'un simple apprentissage de l'utilisation de Teamcenter à un environnement où l'équipe pouvait travailler en collaboration avec les partenaires de conception et partager efficacement les exigences.

Variante bimoteur modulaire AERALIS. Image avec l'autorisation d'AERALIS.

Utiliser NX pour optimiser les processus de CAO

L'équipe d'AERALIS utilise également plusieurs autres fonctionnalités de NX pour rationaliser ses processus d'ingénierie CAO.

"NX est un outil de CAO qui a fait ses preuves et qui est déjà établi dans le domaine de l'aéronautique, et pourtant l'entreprise se concentre encore plus sur sa feuille de route pour mieux adapter NX aux exigences de l'industrie aéronautique", déclare M. Watson. "Le fait de pouvoir utiliser la CAO avec un écosystème géré par le PLM nous a permis de mettre en place un environnement de conception collaboratif avec des partenaires de conception nationaux et internationaux, tout en maintenant de bonnes pratiques en termes de contrôle de la configuration et d'accès commercial basé sur des règles. En outre, l'intégration relie nos pièces, nos
assemblages et nos nomenclatures dans la continuité numérique, aux côtés de nos exigences et de nos modèles de systèmes, entre autres éléments."

AERALIS utilise également NX pour simplifier la modélisation des structures aéronautiques, des cadres, des nervures et des longerons afin de soutenir les efforts de conception collaborative. L'entreprise utilise également WAVE Geometry Linker pour contrôler les interfaces géométriques partagées entre les partenaires de conception, garantissant ainsi une source unique de vérité et facilitant la gestion des pièces LH/RH sans duplication.

Un autre outil essentiel utilisé par AERALIS est l'organisation de l'assemblage, qui s'est avérée être une fonction incroyablement utile lors de la conception d'un produit multiconfiguration et multivariante. Elle permet aux ingénieurs CAO d'AERALIS d'assembler plusieurs solutions de conception pour chaque élément et de basculer rapidement entre elles dans leur navigateur d'assemblage. Qu'il s'agisse de différentes solutions de groupes motopropulseurs et de leur structure, d'une ou de deux masses, ou même de différents poids de compression du train d'atterrissage, l'équipe d'AERALIS peut rapidement modéliser et analyser des idées dans le même espace.

CheckMate a également joué un rôle déterminant dans l'application de normes de modélisation chez les partenaires de conception, l'automatisation des vérifications et la libération de ressources humaines pour des tâches de plus haut niveau. Les chemins d'extraction ont permis de mieux comprendre l'installation des systèmes et leur accessibilité pour la maintenance, ce qui est crucial pour concevoir des produits conviviaux. Les fonctionnalités de modélisation humaine ont facilité la conception du cockpit en fournissant des modèles liés anthropométriquement pour la simulation et les retours des pilotes d'essai, améliorant ainsi l'efficacité des itérations de conception. Les outils HD3D, en particulier le rapport visuel et la validation des exigences, facilitent l'analyse et la vérification des spécifications de conception. L'analyse de dégagement, un autre outil au sein de NX, fournit à l'équipe AERALIS des normes de sécurité en évaluant les distances de sécurité de conception du système. Les primitives Jonction/PMI de NX prennent en charge les processus en aval, améliorant ainsi l'efficacité de la fabrication et les efforts de conception collaborative. Dans l'ensemble, ces fonctionnalités permettent à AERALIS d'optimiser son flux de travail de conception, garantissant la précision, la collaboration et la conformité aux normes.

Le jet d'entraînement avancé AERALIS. Image avec l'autorisation d'AERALIS.

Vers une approche durable et numérique

AERALIS a utilisé et continuera d'utiliser les solutions de Siemens pour piloter son architecture avionique de systèmes ouverts en raison des processus rationalisés et des avantages en termes de durabilité. "Nous pouvons adopter de nouvelles technologies beaucoup plus rapidement et nous pouvons adopter à la fois du nouveau matériel et de nouveaux logiciels beaucoup plus rapidement en raison de la façon dont nous construisons cet avion dès le début, c'est-à-dire avec une architecture de systèmes ouverts", explique M. Jones. "Lorsque nous devons mettre à jour un logiciel ou qu'un nouveau composant matériel apparaît, l'adoption est beaucoup plus rapide, ce qui nous permet de réaliser d'énormes économies sur l'impact environnemental du transport aérien en général."

AERALIS prévoit de continuer à utiliser les solutions Siemens Xcelerator dans le cadre du développement de Phoenix et des offres futures. À l'avenir, l'offre d'AERALIS comprendra à terme une gamme complète d'avions avec ou sans équipage. L'entreprise continuera à adopter diverses solutions au sein de la plateforme commerciale Siemens Xcelerator, notamment Opcenter, HEEDS et d'autres solutions Siemens qui l'aideront à développer son pilier numérique. "AERALIS a une vision très forte qui s'aligne sur l'objectif de Siemens, à savoir une continuité numérique avec une source unique de vérité. Nous continuerons à travailler ensemble pour y parvenir", déclare M. Jones.