Los gemelos digitales de PLM ofrecen una vista virtual de la fabricación

Con las últimas herramientas de gestión del ciclo de vida del producto (PLM), los fabricantes apuntan a acelerar los desarrollos utilizando Digital Thread, un conjunto integrado de soluciones CAD/CAM/CAE y cPDM (gestión colaborativa de datos de productos) que entrelazan nuevos gemelos digitales de procesos de fabricación. Dado que las máquinas en la planta de producción están más conectadas que nunca en la era del Internet industrial de las cosas (IIoT), las aplicaciones de ingeniería en PLM están cada vez más estrechamente entrelazadas con el lado de la moneda de gestión de datos, lo que permite comunicaciones más rápidas y sencillas entre grandes empresas. organizaciones globales de fabricación.

Los sistemas PLM de la industria están creciendo a un ritmo saludable, según el último análisis realizado por la investigadora de mercado CIMdata Inc. (Ann Arbor, MI), que valoró PLM en general en casi $39 mil millones en 2015. “El mercado PLM creció a $38.7 mil millones en general en 2015, un crecimiento del 2,8 % con respecto a 2014”, señaló Stan Przybylinski, vicepresidente de investigación de CIMdata. "Cuando se analiza en monedas constantes, esa tasa de crecimiento sería del 8,2 % con respecto a 2014".

La mayoría de los líderes del mercado de PLM tuvieron un fuerte crecimiento en monedas constantes y todos continuaron realizando adquisiciones estratégicas para expandir sus carteras y, en algunos casos, para ingresar a nuevos mercados, dijo Przybylinski. "Mirando hacia 2020, CIMdata pronostica que el mercado de PLM crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesto [CAGR] del 6,3 % a $52,3 mil millones", dijo Przybylinski.

Las empresas invierten en PLM en muchos tipos de soluciones, incluidos CAD mecánico, simulación y análisis, visualización y colaboración, diseño de edificios y otros, señaló Przybylinski, y esta diversidad se refleja en el hecho de que ningún tipo de proveedor domina la industria. En 2015, una mayor cantidad de proveedores generó ingresos sustanciales que representan inversiones relacionadas con PLM, con 16 proveedores generando ingresos de PLM superiores a $ 500 millones de los segmentos de herramientas y cPDm, dijo Przybylinski. “Tres proveedores de soluciones, Dassault Systèmes, PTC y Siemens PLM Software, son proveedores importantes tanto de herramientas como de tecnología cPDm”, señaló, “mientras que otros, como Autodesk y Mentor Graphics, son principalmente proveedores de herramientas que se enfocan en segmentos específicos dentro de el mercado en general.”

Diseños de productos de exceso de velocidad

Trabajar con diseñadores automotrices en equipos de carreras de Fórmula 1 ayudó a los desarrolladores de Siemens PLM Software (Plano, TX) a aprender cómo implementar mejor los sistemas PLM utilizados por los corredores, señaló Jim Rusk, vicepresidente senior y director técnico de Siemens PLM. “Podemos aprender de ellos. Están luchando durante una semana para proporcionar los mejores componentes posibles a sus equipos”, dijo. "Realmente es un entorno muy dinámico y su competencia está haciendo lo mismo".

La aceleración de las iteraciones de productos permitió a Siemens ver cómo ayudar mejor a los equipos de carreras en la Fórmula 1 y también en las carreras de aviones con el equipo Red Bull. Siemens anunció recientemente que su software se ha utilizado durante los últimos tres años para ayudar a Land Rover BAR (Ben Ainslie Racing) a diseñar, evaluar, verificar y producir el catamarán británico America's Cup Class (ACC) a tiempo y dentro del presupuesto.

Más de 85 000 horas de diseño y construcción dieron como resultado una embarcación de 15 m que incluye 1200 m de cableado electrónico y eléctrico que conecta 190 sensores y cuatro cámaras de video. Al trabajar con Siemens, el equipo manejó con éxito su ambicioso cronograma utilizando un entorno de software integrado para PLM que une múltiples disciplinas sin problemas. Siemens y Land Rover BAR bautizaron el catamarán "Rita" en febrero en una ceremonia en la isla de las Bermudas, con el objetivo de devolver la America's Cup a donde comenzó todo en 1851.

“La tecnología de software de Siemens nos ha permitido simular, analizar y probar soluciones de diseño a lo largo del proceso de diseño y construcción”, dijo Andy Claughton, director de tecnología de Land Rover BAR. "El uso de este software ha ahorrado tiempo y nos permitirá seguir mejorando para la competencia, donde esperamos llevar la Copa a Gran Bretaña por primera vez en la historia de las carreras".

El equipo de carreras de Land Rover BAR eligió las soluciones de Siemens para adoptar un entorno virtual integrado para el modelado y la simulación digital. Land Rover BAR utiliza Siemens NX para el diseño de productos, el software de gestión de datos Teamcenter, la cartera de software Fibersim para ingeniería de compuestos y la cartera de software Simcenter de Siemens, que incluye el software Femap y Star CCM+ para análisis de elementos finitos (FEA) y dinámica de fluidos computacional (CFD) análisis.

“Están luchando durante una semana para proporcionar los mejores componentes posibles a sus equipos. Realmente es un entorno muy dinámico y su competencia está haciendo lo mismo”.

Crear el entorno de diseño más rápido y eficiente es clave para los equipos de carreras, ya sea en tierra, aire o mar. Rusk señaló que los equipos de NASCAR funcionan de manera similar a los modelos de Fórmula 1, lo que requiere diseños rápidos y componentes de alta precisión, a menudo creados con materiales exóticos, incluidos compuestos avanzados fabricados con procesos de fabricación aditiva.

“También vemos esto en los EE. UU., donde hay varios equipos de NASCAR que realizan un trabajo similar. Pasan por lo mismo, preparándose para la próxima carrera”, dijo Rusk. "También estamos en implementaciones muy grandes en grandes empresas de fabricación global".

Impulsar estos desarrollos es una necesidad de ingeniería de sistemas avanzada, encontrando las formas más rápidas y eficientes de desarrollar diseños de productos innovadores. "Las empresas dicen 'Queremos llegar antes y antes' en sus diseños", dijo Rusk, "y ofrecemos simulación de diseño detallada y gestión de esos procesos".

“La definición más amplia de PLM es cómo podemos ayudar a las empresas en las primeras etapas de su ciclo de diseño. Quieren saber cómo se comportará el producto frente al diseño. Hacemos eso con una gran cantidad de conocimiento inicial, brindándoles buenas formas flexibles de colaborar”. Los elementos importantes para ayudar a los diseñadores incluyen las nuevas capacidades de diagrama de arquitectura agregadas en Siemens Teamcenter y capacidades de simulación adicionales, como la adquisición de LMS por parte de Siemens hace unos años que agregó Image Lab, brindando a los usuarios las pruebas necesarias en escenarios del mundo real, señaló. Siemens también adquirió recientemente CD-adapco, que incluye el software CCM+ utilizado para simulaciones térmicas 3D avanzadas. "Realmente es un producto que escala muy bien", dijo Rusk, señalando que CCM+ se usa en flujo subsónico y sónico para la industria aeroespacial, y para la mezcla de aire y combustible para motores de combustión interna.

Llamando a los Gemelos Digitales

Prácticamente todos los desarrolladores de PLM enfatizan este concepto de gemelo digital en las estrategias de software de desarrollo de productos, junto con muchos otros elementos, incluida la expansión continua del diseño colaborativo de productos y las funcionalidades de desarrollo.

Las tendencias clave respaldadas por la plataforma 3DExperience de Dassault Systèmes (París) y las aplicaciones de marca asociadas incluyen desarrollo orientado al cliente, simulación/prueba/optimización de experiencias virtuales, empresa basada en modelos, implementación en la nube con software como servicio (SaaS ), aplicaciones basadas en datos, subprocesos digitales, gemelos digitales y gemelos virtuales, big data, IoT, aplicaciones basadas en navegador sin complementos, paneles y widgets e inteligencia comercial con análisis PLM, señaló Eric Green, vicepresidente de Dassault Systèmes, Delmia Experiencia de usuario y promoción.

“La eficiencia de la innovación a menudo se ve obstaculizada por múltiples transferencias entre disciplinas y funciones, debido a la discontinuidad en los procesos y sistemas, lo que resulta en plazos prolongados y reelaboración”, dijo Green. “Los sistemas PLM electrónicos de la generación anterior conectaban los silos entre sí, mientras que en una plataforma digital, los silos se eliminan”. La arquitectura digital V6, presentada por Dassault en 2008, definió un modelo de datos común en CATIA para diseño, Simulia para simulación, Delmia para fabricación y Enovia para aplicaciones de gobierno, dijo Green, lo que permite a los usuarios conectarse en línea a una sola definición digital y colaborar en tiempo real.

La proliferación de datos ha hecho que todas las empresas dependan de los datos, y todas las empresas necesitan transformar sus metodologías para que se basen tanto en datos como en análisis para asegurarse de que cada decisión comercial maximice el rendimiento global, dijo Green. El desafío de los negocios de hoy es cómo manejar el caos de datos y la proliferación de nuevas fuentes de información, y cómo asegurarse de que cada decisión comercial se base en este caos de datos, dijo.

“Es por eso que el análisis de autoservicio está aquí para hacer cumplir el gobierno de datos en todos los niveles de la empresa, al permitir que cada usuario comercial analice las diferentes fuentes de datos y realice su propio análisis sin ningún tipo de soporte de TI”, dijo Green. “Los usuarios comerciales confían principalmente en los equipos de TI para proporcionar nuevas vistas de análisis que hacen que la capacidad de respuesta a la nueva información sea lenta e ineficaz. Además, aprovechan Excel para modificar los datos y generar informes que proporcionarán solo una parte de la realidad; no hay una única fuente de verdad”.

Al ofrecer análisis de autoservicio, los usuarios pueden acelerar el tiempo del ciclo para crear nuevas vistas, dijo, donde cada usuario empresarial puede arrastrar y soltar cuadros para crear nuevas vistas basadas o directamente vinculadas al sistema de información.

El surgimiento de nuevas tecnologías para la fabricación está aprovechando los avances técnicos de PLM, especialmente en las áreas de nuevos materiales y procesos de fabricación aditiva, afirmó Green. “Las ganancias económicas de la fabricación aditiva son dramáticas y los cambios en el diseño son aún más significativos”, dijo Green. “La fabricación aditiva permite crear tipos de piezas y productos completamente nuevos. Los diseñadores tendrán tableros de dibujo en blanco, por así decirlo, que les permitirán preguntarse:"En un mundo ideal, ¿cómo debería ser esta parte?" Los diseñadores están descubriendo que las formas orgánicas que se encuentran en la naturaleza a veces son mejores y más aerodinámicas que las toscas formas industriales. -estilo formas que han prevalecido en el pasado.

"Este tipo de 'diseño generativo y funcional' impulsa la economía de la experiencia y revolucionará la fabricación, lo que requerirá que los fabricantes rediseñen la producción y la planificación de procesos y la forma en que se lleva a cabo la ingeniería de materiales", dijo Green. “Tener las capacidades para habilitar esta nueva forma de pensar, desde las ciencias de los materiales hasta el diseño 3D, la simulación y el funcionamiento con fabricación aditiva, ayuda a las empresas a transformar su negocio”.

Integración de PLM en el proceso

Con el surgimiento de IIoT, las empresas con productos complejos buscan mejores formas de integrar sus operaciones de fabricación, señaló Doug Macdonald, director de marketing de productos, Aras Corp. (Andover, MA), desarrollador de la plataforma Aras Innovator PLM. Pero con los sistemas desconectados de hoy en día, crear y reconciliar MBOM, planes de procesos e instrucciones de trabajo, y garantizar la sincronización con los diseños de productos en evolución puede llevar mucho tiempo y ser propenso a errores.

Los fabricantes pueden obtener una ventaja competitiva cuando la planificación del proceso de fabricación (MPP) está integrada y es capaz de realizar un seguimiento continuo de los datos y procesos de fabricación, señaló. “La clave es aprovechar una plataforma PLM que admita el plan de proceso gráfico y concurrente, la MBOM [Lista de materiales de fabricación] y la creación de instrucciones de trabajo, además de la reconciliación automática EBOM/MBOM [BOM electrónica/MBOM] en tiempo real”.

Algunas capacidades nuevas de Aras abordan estos desafíos, con una nueva funcionalidad que integra PLM y MPP. Estas nuevas funciones incluyen planes de procesos controlados por versiones que detallan operaciones, pasos, piezas consumidas, recursos utilizados, habilidades, documentos a los que se hace referencia; creación simultánea de instrucciones de trabajo electrónicas visualmente ricas; MBOM controlado por versión derivado de EBOM mediante la edición de arrastrar y soltar; plan de proceso concurrente y creación de MBOM; reconciliación automática EBOM/MBOM y MBOM y planes de proceso específicos de la planta.

Aras cita una investigación del Instituto de Innovación de Diseño y Fabricación Digital (DMDII; Chicago) que muestra que el 81 % de las empresas reconocen que la transformación digital en la fabricación es un elemento clave para su competitividad futura, pero solo el 14 % dice que están adecuadamente equipados hoy en día con la tecnología necesaria. tecnologías y experiencia. Aras MPP se basa en una plataforma única que es flexible, escalable y actualizable, y proporciona capacidades conectadas para EBOM, gestión de configuración y cambios, requisitos, calidad y otras áreas. Aras MPP también está diseñado para integrarse con entornos ERP, MES y PDM heredados existentes para proporcionar estas nuevas capacidades de proceso además de los sistemas empresariales existentes. Al superponer la plataforma Aras a los sistemas existentes, las grandes empresas pueden evitar el riesgo y la interrupción de un enfoque de "quitar y reemplazar" e impulsar la transformación digital más rápidamente.

“Creemos que los procesos que abarcan el desarrollo de productos y la ingeniería de fabricación son una base necesaria que debe abordarse desde el principio para que la Industria 4.0 o IoT funcione”, dijo el CEO de Aras, Peter Schroer. “Las empresas con fábricas en todo el mundo necesitan una mejor manera de impulsar la transformación más rápido, por lo que puede superponer el legado existente con nuestra plataforma y obtener nuevas capacidades de inmediato que respalden directamente su estrategia”.