Wykorzystaj rozwiązania Teamcenter i NX do cyfrowej transformacji całego procesu inżynieryjnego, od koncepcji po produkcję

Modułowe podejście do projektowania statków powietrznych

W branżach lotniczej, kosmicznej i obronnej szkolenie pilotów może być bardzo długim i kosztownym procesem, który obejmuje wiele platform produkowanych przez różnych producentów. Statki powietrzne wyposażone w te platformy są coraz szybsze, większe i droższe, a każdy z nich ma własne procesy konserwacji, producentów, łańcuch dostaw, narzędzia itp. Może to znacznie zwiększyć obciążenia operacyjne, skutkując koniecznością wdrożenia bardziej elastycznego i przyszłościowego podejścia do projektowania statków powietrznych i procesu zakupu.

AERALIS, brytyjski producent lekkich odrzutowców wojskowych, zamierza zrewolucjonizować proces rozwoju statków powietrznych, oferując możliwości dostosowania floty do konkretnych wymagań misji. Firma pracuje obecnie nad opracowaniem pierwszego na świecie modułowego odrzutowca wojskowego o nazwie „Phoenix”, który ma odmienić krzywą kosztów cyklu życia zakupu lekkich odrzutowców i odrzutowców szkoleniowym. Zostanie on zaprojektowany z wykorzystaniem koncepcji Common Core Fuselage (CCF, wspólnego projektu kadłuba), który umożliwia stosowanie różnych silników i projektów skrzydeł oraz dostrojenie pod kątem różnych osiągów w zależności od wymagań misji.

Ta przełomowa oferta firmy AERALIS nosi nazwę AERSYSTEM i składa się z trzech podstawowych komponentów. Pierwszym z nich jest system Smart Integrated Digital Enterprise (AERSIDE), który obsługuje centralizację i wykorzystanie danych w całym cyklu życia statku powietrznego, ułatwiając bezproblemową współpracę i optymalizację od projektu do eksploatacji. Dzięki zastosowaniu kompleksowego cyfrowego bliźniaka AERSIDE dostarcza rozwiązania zwiększające efektywność szkoleń, zdolności operacyjne i efektywność kosztową flot sił powietrznych i organizacji obronnych na całym świecie. System Open Systems Avionics firmy AERALIS (AEROSA) umożliwia wymianę komponentów oprogramowania bez konieczności ponownej certyfikacji całego systemu. Takie rozwiązanie pozwala zastosować modułowe wyposażenie w sensory, co ułatwi w przyszłości wdrażanie nowych technologii. Ostatnim komponentem systemu AERSYSTEM jest AERCORE, który łączy wspólny podstawowy system kadłuba z szeregiem modułowych pakietów w celu tworzenia konfiguracji dostosowanych do poszczególnych ról.

Firma AERALIS oferuje również rozwiązanie AERFLEX, czyli odrzutowiec wojskowy o elastycznej konfiguracji w modelu „statek powietrzny udostępniany jako usługa”. AERFLEX to usługa wsparcia lekkich samolotów wojskowych, która w połączeniu z systemem AERSYSTEM może zapewniać klientom floty samolotów z możliwością rekonfiguracji, odpowiednio do wymagań, dzięki współpracy z zaufanymi partnerami serwisowymi. „AERFLEX zapewnia możliwość rozszerzenia usług o warianty Red Air, Surrogacy i Display Team w połączeniu z ogromną elastycznością i obniżeniem kosztów”, – mówi Charlie Jones, kierownik programu transformacji cyfrowej w AERALIS.

Firma AERALIS rozpoczęła szczegółowe prace nad projektem swojego pierwszego wariantu, czyli wariantu Advanced Jet Trainer. Na przestrzeni ostatnich kilku lat poświęconych rozwojowi tych programów i pracy nad projektem Phoenix zespół zdał sobie sprawę, że jest w stanie przyspieszyć proces rozwoju statku powietrznego i optymalizację jego wykorzystania dzięki rozwiązaniom cyfrowym. W rezultacie firma AERALIS nawiązała współpracę z Siemens Digital Industries Software, aby wykorzystać różne rozwiązania, jak np. oprogramowanie Teamcenter® i NX™, do osiągnięcia tego celu. Oprogramowanie Teamcenter i NX jest częścią platformy biznesowej Siemens Xcelerator obejmującej oprogramowanie, sprzęt i usługi.

Obecnie w branży lotniczej i obronnej wiele czynności konserwacyjnych przeprowadza się przy użyciu wielu podręczników, a znaczna część optymalizacji floty jest wykonywana przez samego operatora, co skutkuje tworzeniem wielu zdezagregowanych danych, których nikt nie wykorzystuje do optymalizacji procesów. Firma AERALIS dostrzegła szansę w sytuacji, w której zestawy narzędzi i rozwiązania sprzyjające nauce zaczynały osiągać dojrzałość w branżach lotniczej, kosmicznej i obronnej, ale ich wdrażanie było spowolnione w związku ze stosowaniem starszych systemów przez najważniejszych uczestników rynku. „Ponieważ byliśmy start-upem, działaliśmy od podstaw. i mieliśmy możliwość wdrożenia zwirtualizowanych procesów od samego początku”, – mówi Charlie. Firma AERALIS była w stanie wdrożyć kompleksowego cyfrowego bliźniaka na początku działalności i udostępnić go klientom, aby spłaszczyć krzywą kosztów i zwiększyć możliwości oferowanych statków powietrznych. W związku z tym poszukiwała partnera, który oferowałby rozwiązania cyfrowe obsługujące kompleksową wizję zwirtualizowanej inżynierii w całym programie. „Integracja NX z Teamcenter pozwoliła firmie AERALIS przyjąć podejście oparte na współpracy już od samego początku prac projektowych. Zaczęliśmy rozważać wprowadzenie nowych, obiecujących produktów z zakresu MBSE, bezpieczeństwa i optymalizacji projektu”, – mówi Charlie.

Chociaż firma AERALIS dokonała cyfrowej transformacji swoich procesów, zdaje sobie sprawę, że partnerzy i dostawcy, z którymi współpracuje, mogą nie być jeszcze na tak zaawansowanym poziomie. Mogą pomóc klientowi zoptymalizować flotę, przekazywać mu dane lotu i doradzać odnośnie do optymalnego harmonogramu konserwacji, pozostaje jednak pytanie, czy klient jest gotowy na wdrożenie tej technologii. Aby zmniejszyć chęć cyfrowej matury, Jones wspomina, że „bliska współpraca z firmą Siemens pomogła nam stworzyć proces znany organom regulacyjnym i operatorom na całym świecie, a jednocześnie wykorzystać możliwości cyfrowe, jakie daje światowej klasy inżynieria cyfrowa i tworzenie cyfrowych modeli od samego początku”.

Symulacja przepływu powietrza nad samolotem Phoenix firmy AERALIS. Zdjęcie za zgodą firmy AERALIS

Wykorzystanie rozwiązania Teamcenter, aby rozwinąć cyfrowe przedsiębiorstwo

Firma AERALIS używa różnych rozwiązań firmy Siemens, aby rozwijać się jako zdigitalizowane przedsiębiorstwo, wykorzystując w szczególności oprogramowanie Teamcenter jako ramy wątku cyfrowego, co pozwala sprawnie i szybko projektować, rozwijać, produkować i certyfikować całą gamę modułowych odrzutowców. Ponadto musi utworzyć ekosystem monitorujący działanie każdego układu statków powietrznych, aby zapewniać ich ciągłą sprawność dzięki odpowiedniemu wsparciu. Okazało się, że oprogramowanie Teamcenter nie tylko oferuje odpowiedni zestaw narzędzi, lecz także możliwości i wiedzę pozwalające na pełną integrację AERSIDE oraz zbudowanie ram wątku cyfrowego na podstawie procesu zarządzania cyklem życia produktu (PLM). Firma zamierza wykorzystać to rozwiązanie do zarządzania projektowymi i inżynieryjnymi listami materiałowymi (BOM), a także wariantami produktów.

„Firma Siemens była chętna do prowadzenia inteligentnej współpracy i zapewnienia skutecznej pomocy w integracji z systemem AERSIDE, co znajduje swoje potwierdzenie w ciągłym wsparciu i skonfigurowaniu oprogramowania Teamcenter zgodnie z naszymi wymaganiami, aby ułatwić rozwój wątku cyfrowego”, – mówi Callum Watson, główny inżynier ds. zarządzania cyklem życia produktu i narzędzi do projektowania w firmie AERALIS. Obecnie AERALIS współpracuje z szeregiem kluczowych dostawców, podwykonawców i partnerów w zakresie projektowania, którzy korzystają z oprogramowania Teamcenter i NX, aby projektować statki powietrzne wspólnie z wewnętrznymi zespołami inżynieryjnymi. Firma Hamble Aerostructures dostrzegła tę wspólną wizję i wdrożyła system NX, zastępując konkurencyjny produkt na potrzeby pracy nad systemem AERALIS. Możemy współpracować z wieloma partnerami, projektując różne elementy samolotu jednocześnie przy użyciu systemu NX, co zwiększa naszą efektywność – mówi Jones.

Rozpoczęcie współpracy w zakresie projektowania z Hamble Aerostructures wymagało zintegrowania systemu Teamcenter z istniejącą konfiguracją rozwiązania CAD, co mogło okazać się kosztowne i bardzo złożone, albo zastosowania zupełnie nowego podejścia. Firma AERALIS dostrzegła możliwość przetestowania systemu NX z mniejszym, zwinnym zespołem projektowym, co pozwoliło na poznanie systemu NX i jego możliwości. W ciągu
około pięciu miesięcy firma AERALIS przeszła od zwykłej nauki obsługi oprogramowania Teamcenter do środowiska, w którym zespół może współpracować z partnerami projektowymi i efektywnie wymieniać się wymaganiami.

Modułowy wariant dwusilnikowego statku powietrznego AERALIS. Zdjęcie za zgodą firmy AERALIS

Oprogramowanie NX pozwala usprawnić procesy CAD

Zespół AERALIS wykorzystuje również inne funkcje oprogramowania NX, aby usprawnić procesy inżynierii CAD.

„NX to sprawdzone narzędzie CAD z ugruntowaną pozycją w branżach lotniczej i kosmicznej, a przy tym silnie ukierunkowane na dostosowanie do specyficznych wymagań tych branż”, – mówi Callum. „Możliwość wykorzystania rozwiązania CAD w ekosystemie zarządzanym przez system PLM pozwoliła nam stworzyć środowisko projektowe oparte na współpracy zarówno z krajowymi, jak i międzynarodowymi partnerami, przy jednoczesnym zachowaniu najlepszych praktyk dotyczących kontroli nad konfiguracją i dostępu opartego na komercyjnych zasadach. Ta integracja umożliwiła ponadto uwzględnienie
części, złożeń i list materiałowych BOM w wątku cyfrowym wraz z naszymi wymaganiami i modelami systemów oraz innymi elementami”.

Firma AERALIS używa też oprogramowania NX do uproszczenia modelowania konstrukcji lotniczych, ram, żeber i dźwigarów, co ułatwia realizację współpracę w zakresie projektowania. Używają również rozwiązania WAVE Geometry Linker do sterowania interfejsami geometrycznymi współdzielonymi przez partnerów projektowych, co zapewnia wspólne źródło informacji i ułatwia zarządzanie częściami LH/RH bez konieczności ich powielania.

Kolejnym istotnym narzędziem stosowanym przez AERALIS jest funkcja organizowania złożeń, która jest niezwykle przydatna podczas projektowania produktów o wielu konfiguracjach i wariantach. Dzięki temu inżynierowie CAD mogą utworzyć szereg rozwiązań projektowych dla każdego wariantu i szybko przełączać się między nimi w oknie Assembly Navigator. Niezależnie od tego, czy chodzi o różne jednostki napędowe i ich konstrukcję, pojedynczą lub podwójną, a nawet różne masy kompresji podwozia, zespół AERALIS może szybko modelować i analizować koncepcje we wspólnej przestrzeni.

Rozwiązanie CheckMate również odegrało istotną rolę w egzekwowaniu standardów modelowania u partnerów w zakresie projektowania dzięki zautomatyzowaniu kontroli i umożliwieniu inżynierom przeznaczenie czasu na zadania wyższego poziomu. Ścieżki ekstrakcji pozwoliły lepiej zrozumieć zagadnienia dotyczące montażu układów i ich dostępności serwisowej, co ma kluczowe znaczenie dla projektowania produktów przyjaznych dla użytkownika. Funkcje modelowania ludzkiego ciała wspomagają projektowanie kokpitu dzięki dostarczaniu modeli połączonych antropometrycznie na potrzeby symulacji i danych wejściowych od pilotów-oblatywaczy, zwiększając w ten sposób efektywność tworzenia iteracji projektu. Narzędzia HD3D, a w szczególności raportowanie wizualne i sprawdzanie wymagań, ułatwiają analizę i weryfikację specyfikacji projektowych. Clearance Analysis, kolejne narzędzie dostępne w ramach oprogramowania NX, dostarcza zespołowi informacji dotyczących zgodności z normami bezpieczeństwa dzięki analizom bezpiecznych odległości w projekcie. Funkcje NX Join / PMI obsługują dalsze procesy, zwiększając wydajność produkcji i współpracy w zakresie projektowania. Ogólnie rzecz biorąc, cechy te umożliwiają firmie AERALIS optymalizację procesu projektowania, zapewniając dokładność, współpracę i zgodność z normami.

Zaawansowany odrzutowiec szkoleniowy AERALIS Zdjęcie za zgodą firmy AERALIS

Przyszłościowe ukierunkowanie na zrównoważony rozwój i wirtualizację

Firma AERALIS zamierza w dalszym ciągu korzystać z rozwiązań firmy Siemens do opracowywania otwartej architektury statków powietrznych ze względu na usprawnianie procesów i korzyści w zakresie zrównoważonego rozwoju. „Możemy znacznie szybciej wdrażać nowe technologie i zarówno nowy sprzęt, jak i nowe oprogramowanie, dzięki temu, jak budujemy ten samolot od pierwszego dnia, czyli z zastosowaniem otwartej architektury systemów”, mówi Jones. „Jeśli musimy zaktualizować oprogramowanie lub zastosować nowy sprzęt, możemy to zrobić znacznie szybciej, co pozwala nam znacząco zmniejszyć ogólny wpływ statków powietrznych na środowisko”.

Firma AERALIS planuje w dalszym ciągu używać rozwiązań Siemens Xcelerator do nad rozwojem statku powietrznego Phoenix i kolejnych zamówień. Jej oferta ma docelowo obejmować pełną gamę samolotów załogowych i bezzałogowych. Firma zawierza wdrażać różne rozwiązania w ramach platformy biznesowej Siemens Xcelerator, w tym Opcenter, HEEDS i inne rozwiązania firmy Siemens, które pomogą im zbudować ramy strukturalne transformacji cyfrowej. „AERALIS ma bardzo silną wizję, która jest zgodna z celem firmy Siemens, jakim jest cyfrowy wątek ze wspólnym źródłem informacji. Będziemy kontynuować naszą współpracę, aby je realizować”, – mówi Charlie.