Transformación de la fabricación con herramientas PLM

Con el software de gestión del ciclo de vida del producto (PLM), los fabricantes cuentan con potentes herramientas para gestionar las transformaciones masivas que afectan a sus industrias. El software PLM incluye todas las últimas herramientas de gestión de datos de productos (PDM) y CAD/CAM/CAE que los profesionales de la fabricación necesitan para hacer frente a fuerzas de trabajo y activos muy dispersos en todo el mundo.

Aprovechar el gemelo digital de PLM en la fabricación, con activos almacenados con mayor frecuencia en la nube, puede mejorar la capacidad de los trabajadores en el hogar para manejar la gestión diaria de la fabricación. Desde el comienzo de la pandemia de COVID-19, las operaciones de fabricación han tenido que volverse más creativas al tratar con operaciones de plantas virtuales. Muchos profesionales de PLM dicen que la tendencia llegó para quedarse.

Muchos factores están dando forma a los requisitos de los clientes de PLM, señaló Keri Bender, gerente sénior de estrategia comercial de PLM en Autodesk Inc., el desarrollador del software Autodesk Fusion Lifecycle PLM con sede en San Rafael, California. "Los productos son cada vez más inteligentes, por lo que PLM debe ser capaz de manejar datos mecánicos, electrónicos y de diseño de servicios", agregó. "Los procesos se están digitalizando, y cada vez más esa digitalización está cruzando líneas entre departamentos y expandiéndose a redes de socios y cadenas de suministro. La automatización se está apoderando de las fábricas y los fabricantes están repensando sus cadenas de suministro".

Bender dijo que los desarrolladores de PLM ven desafíos principalmente en dos niveles. El PLM de próxima generación, o "PLM 4.0", como ella lo expresa, debe ser más ágil que el PLM heredado y adaptarse a procesos, fuentes de datos y disciplinas en evolución. "Autodesk Fusion Lifecycle está diseñado para abordar esta situación", dijo Bender. "PLM 4.0 debe permitir una colaboración fluida entre departamentos y, lo que es más importante, entre ecosistemas de diversos socios, al tiempo que protege la integridad de los datos y la propiedad intelectual. Al estar basado en la nube, Fusion Lifecycle está diseñado para implementaciones en divisiones y cadenas de suministro".

La modernización y la transformación digital son imprescindibles, señaló Marc Taber, vicepresidente de marketing de PTC, con sede en Boston, desarrollador del software Windchill PLM. "Esto ha impulsado un cambio en la naturaleza de PLM, de ser visto como una herramienta de ingeniería para bóveda y control de versiones de datos CAD, a una verdadera gestión del ciclo de vida del producto colaborativo empresarial/multiempresarial", dijo Taber. "PLM se ha convertido en la base de estas iniciativas de transformación digital o subprocesos digitales. La infraestructura de aplicaciones existente compuesta por integración a través de Microsoft Office y/o aplicaciones propias ya no funciona con los nuevos niveles de complejidad".

Taber destacó tres factores clave anteriores a la COVID-19 (clientes, cadenas de valor y productos) que han cambiado. "Los gobiernos y los clientes han puesto altos requisitos operativos en la forma en que las empresas gestionan los datos", dijo. "Los clientes también exigen soluciones más personalizadas al mismo tiempo que amplían el número de variantes".

Las empresas buscan subcontratar grandes porciones de su producción y/o formar empresas conjuntas, lo que genera una mayor oportunidad de construir asociaciones con proveedores, agregó. El riesgo de interrupción de la cadena de suministro está impulsando la necesidad de componentes más estandarizados para permitir la eficiencia y la escala, señaló Taber, y los productos también han cambiado. "Los productos han evolucionado desde simples máquinas eléctricas/mecánicas hasta dispositivos conectados controlados por software", dijo. "Con las interrupciones causadas por COVID-19, la colaboración basada en PLM SaaS se considera esencial para el trabajo remoto global seguro las 24 horas del día, los 7 días de la semana".

Los requisitos comerciales y del mercado en evolución están impulsando a los fabricantes a adoptar nuevas prácticas para transformar digitalmente la forma en que trabajan, dijo Bill Lewis, director de marketing, software de colaboración de ciclo de vida, en Siemens Digital Industries Software, Plano, Texas. "Los clientes buscan soluciones que los ayuden a abordar sus objetivos de transformación digital, y PLM es un facilitador clave. El software PLM actual debe admitir un gemelo digital integral que admita todos los aspectos de los productos, incluidos los componentes mecánicos, eléctricos y de software. Debe permitir para que la personalización se ajuste a las necesidades de todo tipo de usuarios, y debe ser abierto y flexible".

La realidad para muchos fabricantes hoy en día es que continúan trabajando en silos con poca colaboración real, señaló Lewis. "Esto puede crear traspasos manuales secuenciales y redundancias de datos significativas, así como inconsistencias. Esto crea la posibilidad de errores de comunicación, escapes de calidad y problemas de fabricación que se descubren demasiado tarde. Estos problemas pueden aumentar el tiempo de diseño, el esfuerzo y el costo en la reelaboración. ."

El software PLM para la fabricación puede desempeñar un papel clave, agregó. "Las empresas pueden cambiar sus actividades de planificación de la fabricación antes en el ciclo de vida del producto", dijo Lewis. "La colaboración temprana brinda visibilidad para resolver problemas y optimizar los planes de proceso mientras el costo del cambio sigue siendo razonable".

Con las soluciones PLM, los usuarios crean una lista de materiales de fabricación (mBOM) para una vista específica y una extensión de la lista de materiales de ingeniería (eBOM) que está completamente vinculada a los requisitos de diseño, dijo Lewis. Permite a los usuarios:

"La industria continúa transformándose y la demanda se está acelerando para llevar productos complejos al mercado más rápido", señaló Garth Coleman, vicepresidente de marketing de Enovia en Dassault Systèmes, con sede en Vélizy-Villacoublay, Francia, y Waltham, Massachusetts. La empresa desarrolló 3DExperience PLM plataforma. "La fabricación se ha expandido más allá de las cuatro paredes de una empresa hacia una red global", agregó Coleman. "La digitalización y la automatización permiten a las empresas reflejar su fabricación virtualmente, experimentando y creando nuevos conceptos rápidamente. Pero las nuevas soluciones van más allá de la digitalización para proporcionar tanto un sistema de operaciones para administrar un negocio como un modelo comercial para transformar un negocio".

El mundo virtual es esencial para ofrecer productos cada vez más innovadores, añadió Coleman. "Cuando observamos las tendencias en PLM, es fácil ver cómo construir el futuro depende de varios factores clave". Éstas incluyen:

Algunas de las mayores barreras para implementar PLM hoy en día siguen siendo herramientas aisladas. Estos silos impiden que los equipos unifiquen efectivamente la información de ingeniería en una única fuente de verdad, dijo Coleman. Otras barreras incluyen fuentes de datos dispares que bloquean el establecimiento de un hilo digital, la gestión del cambio organizacional, la instalación/actualización de tecnología, la migración de datos y la migración de herramientas. Otra barrera clave es tratar de innovar en todas las disciplinas, utilizando diferentes sistemas de diseño.

Taber de PTC dijo que los fabricantes se han dado cuenta de que se requiere transformación digital para aumentar la velocidad y la agilidad del desarrollo, mejorar la calidad y reducir los costos en millones de dólares. "Sin embargo, un cambio de esta magnitud no es fácil en tiempos normales y estos no son tiempos normales", afirmó Taber. "Los fabricantes están lidiando con la forma de unir a sus organizaciones cuando sus sistemas no se comunican entre sí. Viven en un paradigma en papel donde las claves de su organización están encerradas en archivos PDF. ¿Cómo se mantiene el control de la configuración sobre millones de cambios? ¿Objetos que tienen relaciones con documentos y modelos? ¿Cómo gestiona todas estas partes diferentes en cientos de programas y miles de personas? ¿Cuántos procesos de lanzamiento tienen que enfrentar? A esa complejidad se suma una miríada de desafíos de COVID-19 y Sistemas de TI que no están configurados o diseñados para trabajadores remotos. La transformación digital puede parecer abrumadora".

Siemens anunció Teamcenter X, su primera incursión en el mercado SaaS PLM, en junio pasado en su reunión virtual de analistas. La empresa ofrece a los posibles clientes una prueba gratuita de 30 días del software en su sitio web. "Siemens hace todo el trabajo para gestionar las implementaciones de Teamcenter X en la nube con la entrega de SaaS. Los clientes pueden pagar sobre la marcha y centrarse en la innovación de su producto", según Lewis de Siemens. "Teamcenter X es Teamcenter", lo que significa que los clientes de SaaS Teamcenter X obtienen todos los beneficios del ampliamente utilizado Teamcenter.

Dassault Systèmes amplió ampliamente sus ofertas de PLM, y solo Enovia agregó más de 100 nuevas funciones y mejoras en el lanzamiento de la plataforma R2021x 3DExperience recientemente anunciado, señaló Coleman de Dassault. "El nuevo rol de Collaborative Designer for Solid Edge extiende el poder de la plataforma 3DExperience a más usuarios de CAD mecánico tradicional basado en archivos", dijo Coleman. "Además, hay numerosas mejoras disponibles en las funciones de Collaborative Designer para CATIA V5, Solidworks, AutoCAD y Altium Designer en R2021x. Estas mejoras permiten a los diseñadores de CAD múltiples avanzar en la colaboración y la gestión de datos a través del acceso a las capacidades de la plataforma desde dentro de su diseño existente. ambientes".

Enovia R2021x también incluye mejoras que avanzan en un 3DExperience Twin holístico de un producto al mejorar la forma en que los usuarios administran definiciones de productos complejas, agregó Coleman. "Por ejemplo, el rol de ingeniero de lanzamiento de productos admite elementos alternativos para simplificar la provisión de opciones para elementos de ingeniería primarios", dijo. "Trabajar en aplicaciones 3DExperience también es más eficiente en R2021x. Un nuevo comando 'Abrir con' permite a los usuarios abrir una definición de producto en aplicaciones compatibles directamente desde la vista de tabla del ingeniero de lanzamiento de productos. Además, el contenido 3D y la información de soporte se cargan automáticamente cuando se pasa de Emita 3D Review para las aplicaciones 3D Markup, 3D Compose, 3D Annotation Insight y Interference Check".

Durante la actual crisis de COVID-19, ha habido un enfoque renovado en la movilidad y la resiliencia de la fuerza laboral, señaló Taber de PTC. Los desarrollos de PTC PLM incluyen "entregar más productos innovadores más rápido a través de ofertas de SaaS, donde los clientes no están controlados por TI (innovación atemporal)", dijo Taber. Otros entregables incluyeron "BOM de fabricación específicas de la planta, planes de proceso, instrucciones de trabajo, BOM único/diferentes vistas, y creación de contenido asociativo (no copiado) rastreable, visual (incluido GD&T) y comprensión de las configuraciones; aplicando IA a cada proceso, brindando más orientación ; diseño basado en simulación; y entrega de la tecnología digital adecuada para la generación nativa digital, con realidad aumentada".

Todos los principales desarrolladores de software PLM ofrecen nuevas simulaciones que ayudan a mejorar los mundos virtuales de los clientes, ajustándose mejor a lo que se encuentra en la planta o al visualizar los desarrollos de productos. "La simulación es mejor que nunca para contabilizar la fabricación, ya sea para predecir la capacidad de fabricación, generar diseños fabricables o evaluar el rendimiento de los productos fabricados", afirmó Bender de Autodesk. "La lista de procesos que se pueden evaluar para la capacidad de fabricación sigue creciendo, desde el moldeo por inyección con Moldflow hasta los aditivos metálicos con Netfabb y los compuestos con TruComposite. Y estamos agregando la simulación de máquinas-herramienta a Fusion 360".

El diseño generativo se centró inicialmente en la creación de diseños para aditivos, señaló Bender. "Las nuevas restricciones dentro de la tecnología ahora hacen posible generar diseños optimizados para mecanizado de 2,5, tres y cinco ejes, corte de dos ejes y fundición a presión, con más por venir", dijo. "Se debe tener en cuenta el efecto que tiene la fabricación en el rendimiento, especialmente en los compuestos. La combinación de tecnologías como Moldflow, Helius PFA y Autodesk Nastran significa que se puede realizar un análisis de rendimiento de los productos fabricados".

A medida que los productos se vuelven más complejos, la simulación es fundamental para administrarlos, señaló Lewis de Siemens. "Un enfoque holístico de la simulación proporciona una mayor comprensión, ya que estos datos no están aislados. Están vinculados al gemelo digital y cada pieza de información tiene dependencias. Todos los datos deben ser recuperables y el contexto entendido", dijo Lewis. "Cuando no se gestiona, esta enorme cantidad de datos de simulación es difícil de buscar. La trazabilidad del trabajo y la gestión de cambios son críticas y difíciles. En la mayoría de las empresas, se pierde tiempo buscando datos o trabajando en una versión obsoleta de un diseño".

Él argumenta que Teamcenter Simulation ayuda a acelerar el desarrollo de productos. "Las ineficiencias se reducen mediante la automatización y reutilización de tareas de simulación masiva y la organización de los datos relevantes con trazabilidad. Esto hace que sea más fácil y rápido encontrarlos. Los procesos CAE que encadenan múltiples aplicaciones de software pueden organizarse para ejecutarse automáticamente mientras los datos se capturan en el sistema PLM. La visualización de los resultados ayuda a los no expertos a comprender la simulación, lo que amplía su uso a un público más amplio".

El software de simulación Simulia de Dassault proporciona funciones para los usuarios según la aplicación de la industria. Los diseñadores e ingenieros pueden usar la simulación en sus actividades diarias de diseño de productos, señaló Coleman. "La tecnología de simulación cubre estructuras, fluidos, moldeo por inyección de plástico, acústica, electromagnética y aplicaciones estructurales", dijo. "La capacidad correcta se entrega en un contexto de aplicación. También hay acceso guiado para usuarios ocasionales".

Los usuarios pueden simular el uso de la geometría del diseño dentro de un entorno de diseño totalmente integrado con PLM y CAD. Dado que las tareas y los atributos de la simulación están vinculados al diseño, la simulación es fácil de ejecutar cuando cambia el diseño subyacente, según Coleman.

"Simulia también simula ensamblajes complejos vinculados directamente con los datos del producto", dijo. "La tecnología de modelado, simulación y visualización está completamente integrada en la plataforma 3DExperience, incluida la captura, publicación y reutilización de procesos. El valor de la inversión existente de un cliente en simulación se maximiza al permitir que los datos, los resultados y la propiedad intelectual de la simulación se conecten a la plataforma ."

Él cree que el software de diseño asistido por computadora y la tecnología de simulación multifísica realista aceleran el diseño de un producto sustentable, validando su desempeño y ayudando a producirlo. "Con tantas variables que contribuyen a la composición final de un producto, la capacidad de aprovechar una sólida simulación multifísica permite a las organizaciones realizar optimizaciones oportunas mientras mantienen una línea de visión clara sobre los aspectos críticos del producto, incluida la seguridad, el peso, la resistencia, la vibración o incluso fidelidad de la señal electrónica".

Coleman agregó que con Simulia, Dassault ha tenido un enfoque unificado basado en modelos para la gestión del ciclo de vida de la simulación durante algún tiempo. Ahora está disponible en la nube pública. "La versión R2021x de 3DExperience tiene aplicaciones organizadas en roles específicos de la industria y el flujo de trabajo que ofrecen nuevas funciones que no estaban disponibles en versiones anteriores.

"Además de la simulación de los procesos de fabricación, la simulación también juega un papel integral en nuestro regreso al trabajo y la escuela como parte de nuestra 'nueva normalidad' provocada por la pandemia de COVID", continuó Coleman. "Por ejemplo, para ayudar a contribuir al regreso seguro de los estudiantes y el personal, Dassault Systèmes ha demostrado cómo la simulación, que se ha utilizado durante mucho tiempo para optimizar el diseño industrial, puede crear aulas más seguras y saludables".

A medida que el coronavirus se propaga por el aire, comprender la física del flujo de aire y hacia dónde viajarán las gotas en el aire potencialmente contaminadas ayuda a disminuir su impacto, dijo Coleman. "Para esto, Dassault Systèmes utilizó aplicaciones de Simulia impulsadas por la plataforma 3DExperience para demostrar la colocación efectiva de ventiladores dentro de un salón de clases y asientos óptimos en el salón de clases que minimizan la exposición".

Además de hacer que las aulas sean más seguras, Coleman dijo que las aplicaciones y los servicios de Simulia también se utilizan para ayudar a los ingenieros de edificios y administradores de instalaciones a reevaluar espacios en hospitales, aeropuertos, fábricas, oficinas y espacios habitables durante la pandemia.

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