Trasformare digitalmente l'intero processo di ingegnerizzazione, dall'ideazione alla produzione, con Teamcenter e NX

Adottare un approccio basato su velivoli modulari

Nel settore aerospaziale e della difesa (A&D), l'addestramento dei piloti può essere un processo molto lungo e costoso che coinvolge molte piattaforme diverse realizzate da vari produttori. I velivoli che incorporano queste piattaforme diventano sempre più veloci, più grandi e più costosi. Ogni velivolo ha i propri processi di manutenzione, produttori, supply chain, strumenti e così via. Ciò può comportare oneri operativi significativi, mettendo ulteriormente in luce la necessità di un approccio più adattabile e lungimirante alla progettazione e all'approvvigionamento degli aeromobili.

AERALIS, un'azienda britannica che sviluppa jet leggeri nell'ambito dell'esercito, intende rivoluzionare lo sviluppo degli aeromobili creando flotte personalizzabili in base a requisiti di missione specifici. L'azienda sta attualmente lavorando allo sviluppo del primo caccia militare modulare al mondo chiamato "Phoenix", che AERALIS ritiene interromperà la curva dei costi del ciclo di vita dell'approvvigionamento dei jet leggeri e dei jet da addestramento. L'azienda costruirà questo jet modulare attorno a un concept Common Core Fuselage (CCF), che può avere diversi attacchi per motore e ali ed essere messo a punto per avere diverse caratteristiche prestazionali a seconda dei requisiti di missione.

L'offerta innovativa di AERALIS si chiama AERSYSTEM e comprende tre componenti principali. Il primo è la Smart Integrated Digital Enterprise (AERSIDE) di AERALIS, che centralizza e sfrutta i dati durante l'intero ciclo di vita dell'aeromobile, facilitando collaborazione e ottimizzazione più fluide dalla progettazione al funzionamento. Con particolare attenzione al digital twin completo, AERSIDE offre soluzioni per migliorare l'efficacia dell'addestramento, la capacità operativa e l'efficienza dei costi per le forze aeree e le organizzazioni di difesa a livello globale. AERALIS Open Systems Avionics (AEROSA) offre un interscambio di componenti di sistema software eliminando la necessità di ricertificare l'intero sistema; questa soluzione consente la modularità della dotazione dei sensori e facilita l'adozione di nuove tecnologie in futuro. AERCORE è il componente finale di AERSYSTEM che combina il sistema di fusoliera a nucleo comune con una serie di suite di moduli per creare configurazioni di aeromobili specifiche per il ruolo.

L'altra offerta di AERALIS è AERFLEX, un jet militare flessibile “Aircraft-as-a-Service”. AERFLEX è un servizio di supporto aereo leggero per la difesa che, se utilizzato con AERSYSTEM, può fornire flotte di aeromobili riconfigurabili, come e quando richiesto, attraverso la collaborazione con partner di servizio fidati. "AERFLEX offre la possibilità di espandere il servizio alle varianti Red Air, Surrogacy e Display Team e offre un'enorme flessibilità e vantaggi in termini di risparmio sui costi", afferma Charlie Jones, responsabile del programma digitale di AERALIS.

AERALIS ha intrapreso una progettazione di dettaglio per la sua prima variante, che è la variante Advanced Jet Trainer. Negli ultimi anni di sviluppo di queste soluzioni e di lavoro per il progetto Phoenix, il team AERALIS si è reso conto che era possibile accelerare lo sviluppo degli aeromobili e ottimizzarne l'utilizzo. AERALIS collabora con Siemens Digital Industries Software per utilizzare varie soluzioni, come il software Teamcenter® e il software NX™ per raggiungere questi obiettivi. Teamcenter e NX fanno parte della piattaforma Siemens Xcelerator di software, hardware e servizi.

Attualmente, nel settore A&D, gran parte della manutenzione viene eseguita con più manuali e gran parte dell'ottimizzazione della flotta viene eseguita dall'operatore stesso, il che crea molti dati disaggregati che nessuno utilizza per ottimizzare i processi. AERALIS si è resa conto che diversi set di strumenti e formazione stavano iniziando a maturare nel settore A&D, ma l'adozione non avveniva perché molti dei grandi player avevano sistemi legacy che avrebbero reso l'adozione molto lenta. "In quanto startup, eravamo un sito greenfield. Siamo stati in grado di adottare processi digitali fin dal primo giorno", afferma Jones. Fin dall'inizio del processo, AERALIS può disporre di un digital twin completo e fornire ai clienti la stessa possibilità per ridurre la curva dei costi e aumentare la capacità dell'aeromobile consegnato. Per questo motivo, AERALIS era alla ricerca di un partner digitale che avesse le capacità di offrire la sua visione di un'ingegneria completamente digitalizzata con una vera ingegneria digitale end-to-end nell'intero programma. "L'integrazione di NX con Teamcenter ha permesso ad AERALIS di adottare un approccio collaborativo fin dall'inizio delle nostre attività di progettazione. Ora abbiamo iniziato a prendere in considerazione l'adozione di alcuni dei prodotti più recenti in materia di MBSE, sicurezza e ottimizzazione della progettazione che sembrano promettenti", afferma Jones.

Poiché AERALIS ha trasformato digitalmente i propri processi, l'azienda riconosce che i partner e i fornitori con cui lavora potrebbero non essere ancora così avanti nel processo di trasformazione digitale. Ad esempio, AERALIS potrebbe aiutare un cliente a ottimizzare una flotta, inviargli i dati di volo e offrirgli consigli quando ha bisogno di fare manutenzione, ma il cliente è già pronto per l'adozione di questa tecnologia? Jones afferma che, per contrastare l'esitazione al passaggio al digitale, "la stretta collaborazione con Siemens ci ha aiutato a costruire un processo familiare alle autorità di regolamentazione e agli operatori di tutto il mondo, sfruttando al contempo le opportunità digitali esistenti tramite l'utilizzo di ingegneria digitale di livello mondiale e la creazione di modelli digitali sin dalle prime fasi".

Simulazione del flusso d'aria nel velivolo Phoenix di AERALIS. Immagine gentilmente concessa da AERALIS.

Espandere l'impresa digitale con Teamcenter

AERALIS utilizza varie soluzioni Siemens per espandere la propria impresa digitale, sfruttando in particolare Teamcenter come struttura del digital thread. AERALIS sta costruendo un'impresa digitale che consente di progettare, sviluppare, produrre e certificare in modo rapido ed efficiente una famiglia di jet modulari. Inoltre, deve essere un ecosistema che monitora il funzionamento di ogni sistema aereo per supportare il supporto nell'intero ciclo di vita al fine di garantire il mantenimento dell'aeronavigabilità. AERALIS ha scoperto che Teamcenter non possedeva soltanto il set di strumenti, ma anche l'ambizione e l'esperienza in materia per integrarsi completamente con AERSIDE e fare della gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM) il fondamento del digital thread. L'azienda prevede di avvalersi di Teamcenter per gestire le distinte base (BOM) di progettazione e ingegneria, inclusa la gestione delle varianti di prodotto.

"Siemens era anche chiaramente motivata a collaborare in modo intelligente e a contribuire efficacemente a facilitare il percorso di AERSIDE, come dimostrato attraverso il continuo supporto e la configurazione di Teamcenter in base alle nostre esigenze, con adattamento del thread digitale" sostiene Callum Watson, principale PLM a Design Tools Engineer for AERALIS. Attualmente, AERALIS ha diversi fornitori, appaltatori e partner di progettazione chiave che collaborano con gli ingegneri di AERALIS tramite Teamcenter e NX per eseguire la progettazione dal vivo sull'aeromobile. Hamble Aerostructures ha notato questa visione condivisa e ha adottato NX, sostituendo il prodotto di un concorrente per lavorare su AERALIS. "Possiamo lavorare con più partner che progettano diversi elementi del velivolo contemporaneamente tramite NX, aumentando l'efficienza", afferma Jones.

L'avvio di un lavoro di progettazione collaborativa con Hamble Aerostructures richiedeva l'integrazione di Teamcenter con la configurazione di progettazione assistita da computer (CAD) esistente, che poteva essere costosa e complessa, o un approccio completamente nuovo. AERALIS ha colto l'opportunità di provare NX con un team di progettazione più piccolo e agile, il che ha permesso loro di esplorare NX e le sue potenzialità. In
circa cinque mesi, AERALIS è passata dal semplice apprendimento dell'uso di Teamcenter all'avere un ambiente in cui il team poteva lavorare in collaborazione con i partner di progettazione e condividere i requisiti in modo efficiente.

Variante bimotore modulare di AERALIS. Immagine gentilmente concessa da AERALIS.

Utilizzo di NX per semplificare i processi CAD

Il team di AERALIS utilizza anche molte altre funzionalità di NX per semplificare i processi di progettazione CAD.

"NX è uno strumento CAD già affermato nel settore aerospaziale, eppure l'azienda si è concentrata ancora di più sulla propria roadmap per adattare meglio NX ai requisiti del settore aerospaziale", afferma Watson. "La possibilità di utilizzare il CAD in un ecosistema PLM gestito ci ha permesso di creare un ambiente di progettazione collaborativo con partner di progettazione nazionali e internazionali, mantenendo al contempo le buone pratiche in termini di controllo della configurazione e accesso commerciale basato su regole. Inoltre, l'integrazione unisce le nostre parti,
gli assiemi e le nostre distinte base nel thread digitale, insieme ai nostri modelli di requisiti e sistemi, tra gli altri elementi".

Inoltre, AERALIS si avvale di NX anche per semplificare la modellazione di aerostrutture, telai, centine e longheroni per supportare le attività di progettazione collaborativa. L'azienda utilizza anche WAVE Geometry Linker per controllare le interfacce geometriche condivise tra i partner di progettazione, garantendo un'unica fonte di verità e facilitando la gestione delle parti LH/RH senza duplicazioni.

Un altro strumento fondamentale utilizzato da AERALIS è la disposizione degli assiemi, che si è rivelata una funzione incredibilmente utile nella progettazione di un prodotto multiconfigurazione e multivariante. Consente agli ingegneri CAD di AERALIS di assemblare una serie di soluzioni di progettazione per ciascuna di esse e di passare rapidamente dall'una all'altra nel navigatore assiemi. Che si tratti di diverse soluzioni di propulsori e della loro struttura, singola o gemella, o anche di diversi pesi di compressione del carrello di atterraggio, il team AERALIS può modellare e analizzare rapidamente le idee nello stesso spazio.

CheckMate è stato determinante anche nell'applicazione degli standard di modellazione tra i partner di progettazione, automatizzando i controlli e liberando risorse umane per attività di livello superiore. I percorsi di estrazione hanno permesso una migliore comprensione dell'installazione dei sistemi e dell'accessibilità alla manutenzione, fondamentali per la progettazione di prodotti di facile utilizzo. Le funzionalità di modellazione umana hanno agevolato la progettazione della cabina di pilotaggio fornendo modelli antropometrici collegati per la simulazione e input dai piloti collaudatori, migliorando così l'efficienza dell'iterazione progettuale. Gli strumenti HD3D, in particolare il report grafico e la validazione dei requisiti, aiutano a facilitare l'analisi e la verifica delle specifiche di progettazione. Clearance Analysis, un altro strumento di NX, fornisce al team AERALIS gli standard di sicurezza valutando le distanze di sicurezza nella progettazione del sistema. Le funzionalità NX Join/PMI supportano i processi a valle, migliorando l'efficienza nella produzione e le attività di progettazione collaborativa. Nel complesso, queste funzionalità consentono ad AERALIS di ottimizzare il flusso di lavoro di progettazione, garantendo precisione, collaborazione e conformità agli standard.

L'Advanced Jet Trainer di AERALIS. Immagine gentilmente concessa da AERALIS.

Uno sguardo alla sostenibilità e all'approccio digitale

AERALIS ha utilizzato e continuerà a utilizzare le soluzioni Siemens per guidare la sua architettura avionica a sistemi aperti sfruttando il processo semplificato e i vantaggi in termini di sostenibilità. "Possiamo adottare la nuova tecnologia, il nuovo hardware e il nuovo software molto più rapidamente grazie al modo in cui stiamo costruendo questo velivolo fin dal primo giorno, ovvero con un'architettura a sistemi aperti", afferma Jones. "Quando abbiamo bisogno di aggiornare un software o un nuovo hardware, l'adozione è molto più rapida e questo ci darà enormi risparmi nell'impatto ambientale del volo in generale".

AERALIS prevede di continuare a utilizzare le soluzioni Siemens Xcelerator mentre lavora allo sviluppo di Phoenix e delle offerte future. Guardando al futuro, l'offerta di AERALIS includerà una gamma completa di aeromobili con e senza equipaggio. L'azienda continuerà ad adottare varie soluzioni all'interno della piattaforma aziendale Siemens Xcelerator, tra cui Opcenter, HEEDS e altre soluzioni Siemens che li aiuterà a promuovere la propria struttura digitale. "La visione di AERALIS è molto forte, in linea con l'obiettivo di Siemens di creare un thread digitale con un'unica fonte di verità. Continueremo a lavorare insieme per raggiungere questo obiettivo", afferma Jones.