La promesa de PLM para una industria manufacturera conectada

Los nuevos lanzamientos agregan versiones en la nube, simulación, realidad aumentada/realidad virtual y ofertas adicionales, mientras miran hacia el futuro de IIoT de fabricación

La complejidad es omnipresente en los procesos de fabricación y diseño de componentes de hoy en día. En el software de gestión del ciclo de vida del producto (PLM) más reciente, los fabricantes obtienen más opciones y se agregan nuevas funciones para ayudar a visualizar los procesos de fabricación con tecnologías que incluyen realidad aumentada (VR) y realidad virtual (VR). Estas capacidades permiten a los fabricantes gestionar la mayor complejidad de los diseños con el Internet industrial de las cosas (IIoT) y la Industria 4.0, ayudándoles a validar desarrollos de productos cada vez más complejos en las primeras etapas, ahorrando tiempo y costes de fabricación.

Las carteras de PLM de los fabricantes incluyen aplicaciones de gestión de datos de productos (PDM) más el espectro completo de CAD/CAM/CAE para capacidades de visualización, fabricación y diseño digital. Los principales desarrolladores, incluidos Siemens PLM Software (Plano, TX), Dassault Systèmes (París) y PTC (Needham, MA), incluyen la gama completa de herramientas PLM, pero algunos, como Aras Corp. (Andover, MA) y otros ofrecen Herramientas específicas de PDM que incluyen amplia integración y compatibilidad con CAD, pero no sistemas CAD/CAM/CAE independientes tradicionales. Muchas, pero no todas, las ofertas de PLM cuentan con versiones solo en la nube o, como Aras, están disponibles tanto en soluciones locales como basadas en la nube. PLM también incluye las herramientas críticas de fabricación digital que permiten a los fabricantes diseñar el equipo de la planta y probar los procesos de la planta antes de finalizar los diseños de la planta. Últimamente, los desarrolladores han agregado módulos o aplicaciones separadas que amplían su alcance en el campo de la fabricación aditiva (AM).

Visualización del proceso de fabricación

Acelerar los procesos de desarrollo de productos y mejorarlos con información más rápida, mejor y más precisa son objetivos importantes para PLM a medida que la industria avanza hacia IIoT. La realidad aumentada en la revisión del diseño está marcando la diferencia, según Francois Lamy, vicepresidente de gestión de soluciones PLM de PTC.

“A medida que los equipos se distribuyen más globalmente, a veces puede ser difícil involucrar a todos para revisar el diseño de un producto de manera oportuna, recopilar toda la información necesaria para la revisión y recopilar comentarios para acciones futuras”, observó Lamy. “Usando la realidad aumentada (AR), los miembros del equipo pueden visualizar, interactuar y proporcionar comentarios sobre los diseños de productos desde cualquier parte del mundo. AR hace posible que las partes interesadas interactúen con un modelo 3D del producto, como caminar alrededor de él y ver diferentes estados del modelo, incluido entrar al modelo mismo".

Con sus adquisiciones de aplicaciones Thingworx IoT (en 2013) y la plataforma Vuforia AR (en 2015), PTC ha estado construyendo constantemente una cartera de PLM habilitada para AR orientada a la era de la Industria 4.0.

“Para satisfacer suficientemente las expectativas de los clientes, los fabricantes deben transformar su proceso de desarrollo de productos para comprender y aprovechar los datos de los productos en el campo”, dijo Lamy. “Anotar la información del producto en un dibujo CAD ya no será suficiente a medida que los productos se vuelvan más complejos. Los fabricantes deberán organizarse más con su proceso de desarrollo de productos”.

Tener un sistema PLM integral proporciona una base sólida para aprovechar las capacidades de IoT, agregó. “Al consolidar toda la información del producto en una definición de producto digital de vista única, las organizaciones pueden asegurarse de que todas las partes interesadas accedan a la información de producto más precisa y actualizada”, dijo. "Con un sistema PLM, toda la información se simplifica en un único formato de lista de lista de materiales [BOM]".

Los clientes buscan soluciones para hacer frente a la creciente complejidad de sus sistemas, el impulso de soluciones personalizadas y la necesidad de una entrega más rápida al cliente, agregó Garth Coleman, vicepresidente de marketing de la marca Enovia de Dassault Systèmes. “Al mismo tiempo, necesitan acelerar su innovación y reducir los costos. Como resultado, las empresas buscan implementar plataformas de innovación de productos que transformen digitalmente sus empresas.

“Vemos un gran interés en las empresas que buscan darse cuenta del valor de la implementación en la nube”, agregó Coleman. "Al usar una solución preparada para la nube, las empresas pueden abrir la empresa a las partes interesadas internas y externas que en cualquier momento y en cualquier lugar pueden participar en la colaboración, mientras tienen flexibilidad y escalabilidad para crecer a medida que avanzan".

Se está mostrando mucho interés en agregar valor a través de tecnologías como AM, dijo Coleman, y en realidad aumentada. “Nuestro Centro 3DExperience en Wichita, que es una colaboración entre WSU [Universidad Estatal de Wichita] y NIAR [Instituto Nacional para la Investigación de la Aviación], abrió el año pasado y tenemos visitas de empresas de todas las industrias para ver cómo pueden incorporar y aprovechar las tecnologías más nuevas. como parte de su transformación digital”, dijo. “Un ejemplo de esta colaboración es examinar y aprender cómo las células híbridas MRAM [Fabricación avanzada de fabricación robótica múltiple] pueden integrar de manera flexible diferentes tecnologías como VR/AR, IoT y aprendizaje automático para ayudar a las empresas a construir las fábricas del futuro con la máxima agilidad de producción. .”

Romper la complejidad

Los productos y sistemas complejos pueden desafiar a los ingenieros más inteligentes de hoy, y la industria necesita soluciones más creativas para ayudar a navegar esta complejidad creciente, que a menudo se debe al alto nivel de software inherente a los productos para IIoT.

“Tradicionalmente ha habido un énfasis desproporcionado en el lado CAD”, señaló Marc Lind, vicepresidente senior de estrategia de Aras. “Comenzamos con una perspectiva PLM, habilitando las capacidades multiplataforma para desarrollar productos sofisticados. En estos días, se trata más de productos inteligentes y conectados, en los que se ven sistemas de sistemas”.

Estos productos conectados pueden ser el software y la electrónica en componentes automotrices o piezas aeroespaciales, que requieren un sistema PLM como Aras Innovator que es capaz de manejar la compatibilidad entre plataformas, agregó. “El lado de la electrónica, el arnés de cables [en automoción] es igual, si no mayor, que otros aspectos”. La conectividad es clave, dijo Lind. “Lo que ves con los movimientos de Siemens, están directamente en el entorno de creación. Nos enfocamos en el nivel de proceso, en habilitar las capacidades multidisciplinarias interdisciplinarias, y estamos en el servicio de campo.

“Somos independientes de CAD”, agregó Lind. “Partimos de la perspectiva de que las empresas tienen muchas herramientas CAD diferentes y van a poder juntarlas y trasladarlas a la fábrica y a las operaciones con Digital Twin.

La complejidad está aumentando exponencialmente con productos inteligentes y conectados, dijo Lind. “Los productos están mal equipados para lidiar con eso. A lo que realmente se reduce es a que, en general, las empresas grandes y pequeñas están siendo interrumpidas”, agregó.

En enero, Aras anunció que había adquirido el negocio de software de mantenimiento, reparación y revisión (MRO) Impresa de Infospectrum, que según Aras proporcionaría un conjunto de capacidades complementarias de MRO para ayudar a los fabricantes a transformar digitalmente el desarrollo y el mantenimiento de productos complejos. El acuerdo le da a Aras la capacidad de entregar PLM y MRO en una sola plataforma y extender Digital Thread al campo.

Aras anunció recientemente que el fabricante de automóviles alemán BMW Group está implementando la plataforma Aras PLM como su columna vertebral para la gestión de datos de prueba. El sistema respaldará la planificación, programación, ejecución y documentación del fabricante de automóviles de las pruebas de vehículos y los resultados de las pruebas en varias etapas de desarrollo. El sistema Aras permite resultados de trazabilidad y desempeñará un papel importante en el desarrollo de vehículos de producción, según Aras.

Adición de EDA, diseño generativo y fabricación aditiva

En los últimos dos años, Siemens PLM ha ampliado considerablemente la amplitud de su cartera de simulación de automatización de diseño electrónico (EDA), adquiriendo Mentor Graphics, desarrollador de CAD/CAM electrónico, por 4500 millones de dólares en noviembre de 2016 y, más recientemente, comprando Solido Design Automation Inc. (Saskatoon, SK) por una suma no revelada. Siemens lanzó el otoño pasado una actualización de su cartera de software de simulación Simcenter CAE, casi al mismo tiempo que la nueva actualización CAD/CAM NX 12 de la compañía que incluye un módulo de fabricación aditiva.

“Estamos viendo una serie de mensajes clave provenientes de nuestros clientes. En primer lugar, la continua expansión de la electrónica integrada y el software en los productos está creciendo más rápido que nunca; las empresas que solían clasificarse a sí mismas como ingeniería mecánica ahora se ven obligadas a competir en un mundo en el que gobiernan los sistemas integrados”, dijo Paul Brown, director sénior de marketing de productos de NX. “Como proveedores de herramientas PLM, tenemos que satisfacer esas demandas”.

Los fabricantes están ampliando el uso de AM, agregó Brown, y las empresas buscan desarrollar productos para mejorar el rendimiento, reducir el número de piezas o reducir el peso. “Esto es más que un simple problema de fabricación. Es un problema que tenemos que resolver durante todo el ciclo de vida, desde el diseño hasta la máquina”, dijo.

Las últimas herramientas NX aprovechan el modelado convergente de Siemens, señaló Brown. El nuevo NX 12 incluye nuevas herramientas que amplían las capacidades en el área del diseño generativo, basándose en soluciones como el modelado convergente y el uso de tecnologías como la optimización topológica.

“En la línea de productos NX, continuamos brindando nuevas soluciones como nuestras tecnologías de modelado convergente para permitir que las empresas utilicen nuevas técnicas de modelado para crear diseños complejos más rápido que nunca. El modelado convergente también ayuda a las empresas que utilizan enfoques de ingeniería inversa para el diseño al eliminar los elementos que requieren mucho tiempo para convertir los datos en formas utilizables para que funcionen las aplicaciones posteriores”, dijo Brown.

“Nuestros clientes aceptan y esperan técnicas de modelado generativo, ya que el sistema ayuda a sugerir soluciones para problemas de diseño que se pueden iterar. El uso de la potencia informática cada vez mayor en el escritorio para explorar más alternativas de diseño permite a los ingenieros adoptar nuevas soluciones a sus problemas de diseño”, agregó.

El mayor uso de AM también ha permitido a los ingenieros buscar nuevas soluciones en el diseño, enfoques que mejoran cosas como el peso ligero usando estructuras tipo celosía o nuevas formas que reducen el número de piezas y ofrecen ganancias en términos de cumplir con los objetivos del producto con menos material. y cosas como menos tiempo de montaje, según Brown. “Estos enfoques se relacionan con el uso de técnicas generativas en el diseño”, dijo.

Siemens continúa invirtiendo en AM, "tanto desde un aspecto de soporte de fabricación que busca nuevas tecnologías emergentes, como múltiples materiales y texturas, como en los aspectos de diseño con funcionalidades como estructuras de celosía y soporte", dijo Brown.

El NX amplía la nueva solución AM en NX al incluir el nuevo módulo, NX AM para HP Multi Jet Fusion, certificado por HP y con tecnología de Materialise, para preparar trabajos de impresión para las impresoras 3D HP Jet Fusion 4200, según Siemens. Se dice que el módulo NX permite a los clientes desarrollar y administrar piezas en un solo entorno de software para soluciones de impresión Multi Jet Fusion, evitar conversiones de datos costosas y lentas y herramientas de terceros, y mejorar el flujo de trabajo general desde el diseño hasta la pieza terminada. eficiencia.

Además, Siemens desarrolla aplicaciones para la simulación de procesos de AM en Simcenter 3D, que según la empresa es una herramienta fundamental para ayudar a los fabricantes a industrializar la AM mediante la impresión correcta de componentes desde la primera vez. Estas aplicaciones de simulación son una parte integral dentro de la solución AM de punta a punta de Siemens.
“Las tecnologías transformadoras como la fabricación aditiva y la robótica avanzada ofrecen un tremendo potencial para que los fabricantes de todos los tamaños obtengan una ventaja competitiva”, dijo Zvi Feuer. , vicepresidente senior de software de ingeniería de fabricación de Siemens PLM Software, en un comunicado. "NX proporciona una solución integrada para que los fabricantes de piezas utilicen estas potentes tecnologías, creando la capacidad de mejorar el rendimiento comercial general y ayudando a crear un taller de máquinas verdaderamente digital".

Hacer que todo funcione

Un problema importante para PLM es cómo extenderlo más allá de la organización de ingeniería donde nació PLM, señaló Bob Yancey, director de estrategia industrial de fabricación y producción de Autodesk Inc. (San Rafael, CA). “El desarrollo de productos abarca más que la ingeniería, y conectar el flujo de datos desde el diseño hasta la producción de fabricación es esencial para obtener el valor total de PLM”, dijo Yancey. “PLM ayuda a los fabricantes a garantizar que las personas y los sistemas comerciales reciban información de desarrollo de productos precisa y oportuna, lo que ayuda a las personas a tomar mejores decisiones más rápido”.

La fidelidad de los datos y el rendimiento del proceso mejorados a lo largo del ciclo de vida pueden reducir significativamente el tiempo total de comercialización, y los clientes de Autodesk informan mejoras del 50 % o más. Por ejemplo, el proceso de cambio de Mesa Labs, cliente de Autodesk Fusion Lifecycle, se redujo de dos semanas a dos días desde que implementó Autodesk PLM en la nube, dijo Yancey. “Esa es una mejora del 80 %, lograda mediante la conexión de los datos de sus productos con su sistema ERP. Antes del PLM, los clientes de Autodesk informaron que hasta el 90 % de los errores en la fabricación se deben a información faltante o incorrecta, lo que crea problemas de calidad y altas tasas de desechos”.

Otro cliente, Novacentrix, un desarrollador de soluciones de curado fotónico, implementó Fusion Lifecycle y vio reducciones en los desechos del 84 %, dijo Yancey. Willerby, un fabricante de alojamientos y casas de vacaciones, observó una reducción de los NCR de 54 por mes a seis, con índices de precisión de la lista de materiales superiores al 99 %, una mejora del 20 % con respecto a los 12 meses anteriores, dijo.

“Se seguirán cometiendo errores y se necesitarán cambios, pero cerrar el ciclo entre la fabricación, el desarrollo de productos y los sistemas comerciales empresariales con PLM aumenta la capacidad de aprendizaje de una empresa”, señaló Yancey. "Este aprendizaje se basa en datos agregados [hechos frente a mitos] y crea un entorno de mejora continua y garantiza la mejor ejecución de su clase".

Autodesk se enfoca en conectar el diseño con los procesos de fabricación posteriores, dijo Yancey, y tanto la simulación de productos como la simulación de fabricación son parte de conectar el diseño con la fabricación. “Autodesk tiene una amplia cartera de soluciones de diseño, simulación, fabricación y gestión de datos, y ha estado a la vanguardia en el uso de soluciones basadas en la nube para conectar mejor el diseño con la fabricación a lo largo de una cadena de suministro de desarrollo de productos distribuidos. La nube ha cambiado las reglas del juego, haciendo que PLM sea alcanzable para fabricantes de todos los tamaños, eliminando barreras tecnológicas y de recursos y brindando colaboración segura y conectada en tiempo real en cualquier parte del mundo a través de un navegador web”.

Con tecnologías emergentes como AM, Industria 4.0 e IoT, aprendizaje automático e inteligencia artificial, la naturaleza de PLM y lo que debe ofrecer están cambiando, dijo Yancey. “PLM necesita ir más allá del simple archivo de datos para analizar datos, aprender de los datos y [extraer] tendencias predictivas de los datos para aprovechar la gran cantidad de información que existe ahora o que existirá en el proceso de desarrollo de productos”.

Inicialmente, PLM se centró principalmente en la gestión de datos de productos, pero su papel se está expandiendo con el uso de AR, señaló Stuart Weiler, director de PLM en Elite Aerospace Group (EAG; Irvine, CA), un fabricante de componentes aeroespaciales y usuario del software PTC Windchill PLM. . Weiler abordó recientemente el tema en un artículo, "PLM, la realidad aumentada agudiza la vanguardia", Ingeniería de fabricación , marzo de 2017.

“Diría que originalmente se trataba solo de PDM”, dijo Weiler. “Con el tiempo, [PLM se ha] convertido en la única fuente de verdad. Pero todavía no se integra de la manera que necesita”.

La integración de PLM se está volviendo más fácil a medida que más fabricantes utilizan los últimos estándares abiertos, como STEP 242, dijo. “En el futuro, habrá mucha gente usándolo:el PASO 242 se está convirtiendo en el estándar aceptado. La mayoría de los sistemas CAD funcionarán bien con él”.

Las herramientas más nuevas como AR con PLM representan una gran ayuda para los usuarios en ubicaciones remotas de operaciones globales. “Todo el mundo necesita acceder a la información”, dijo Weiler. “PTC tiene [Thingworks] Navigate y no es necesario que conozca PLM. Puede acceder a él desde cualquier lugar, y esa es realmente la tendencia que necesitamos”.

La última versión 1.6 de Navigate ofrece a los usuarios “una especie de tablero para IoT. Lo llaman mashup”, agregó Weiler. El software es como un solo panel de vidrio de todas las cosas en el sistema, agregó, y EAG acaba de comenzar a usar algunas de sus capacidades AR.

“Estamos usando un poco de realidad aumentada”, dijo. “Nuestro objetivo es comenzar a usar eso en la planta de producción”.