Růst, optimalizace a digitalizace – tyto tři priority, které výrobní průmysl identifikoval jako hlavní pro nejbližší období, spolu těsně souvisejí. První dvě jsou přirozeným cílem společností, které chtějí zůstat konkurenceschopné a rychle reagovat na měnící se požadavky trhu. Digitální transformace přitom hraje klíčovou roli při dosahování úspěchu v obou oblastech. S využitím pokročilých řešení nabízených společností Siemens Digital Industries Software může obranný sektor modernizovat své provozy a čelit výzvám v inženýrských a konstrukčních procesech s využitím nástrojů pro podporu návrhu a vývoje.

Průmyslové podniky již léta investují do efektivního řízení zdrojů a zároveň jsou opatrné v oblasti digitálních a analytických technologií využívaných při navrhování produktů. Podle společnosti McKinsey pouze 35 % společností z leteckého a obranného průmyslu využívá tato řešení ke zlepšení kvality a efektivity inženýrských procesů. Je takováto opatrnost vhodná a prozíravá?

Simulace – nové bitevní pole 

Proces vývoje řešení v obranném sektoru je úzce spjat se specifickými požadavky na to, jak má výsledný produkt fungovat. Rámec návrhu stanovují taktické a technické směrnice, zatímco zákazníci požadují rychlejší procesy návrhu. Návrháři věnují velkou část svého času a zdrojů na to, aby zajistili splnění přísných požadavků na daný projekt – ať už mluvíme o bojovém vozidle nebo o části výstroje vojáka.

Současný globální trend naznačuje intenzivnější využití digitální analytiky a simulací v průmyslových organizacích. Ten se vyznačuje důsledným přechodem od fyzických prototypů k jejich digitálním alternativám. Díky sběru velkého množství potřebných informací v rané fázi jejich návrhu může organizace zkrátit dobu uvedení na trh a zároveň minimalizovat náklady a riziko neinformovaných rozhodnutí s ohledem na takticko-technické pokyny. To otevírá možnosti pro větší inovace, flexibilitu a produktivitu, což vede k lepší dostupnosti moderních produktů. Proces návrhu, který zohledňuje simulaci a analýzu, podporovaný digitálními řešeními umožňuje vyrábět bezchybně od samého počátku a minimalizovat problémy, které rané fáze vývoje produktu obvykle provázejí.

Navzdory těmto výhodám je oblast simulace a testování v České republice stále málo rozvinutá. To je do značné míry způsobeno nízkou informovaností lokálních firem o možnostech digitálních nástrojů. Přetrvává přesvědčení, že potřebné informace lze získat pouze při časově náročném fyzickém testování prototypů, které bylo donedávna nezastupitelným krokem inženýrských procesů.

Odborníci ze společnosti Siemens Digital Industries Software jsou přitom přesvědčeni, že změna přístupu k inženýrskému procesu se promítá nejen do vyšší efektivity, ale také výrazně zvyšuje návratnost investic organizace.

Moderní přístup k testování produktů

Ve světě nových technologií není produktové testování pomocí tradičních modelů již efektivní. Zastaralá schémata pro kontrolu shody produktu s požadovanými standardy zanedbávají řadu souvislostí, která jsou klíčová pro další rozhodování a vývoj kvalitního výrobku. Použití tradičních systémů vede k odhalení chyb až v pozdních fázích výroby, kdy jsou náklady na nápravu mnohem vyšší.

Pro oblasti, jako je obrana, kde je komplexnost samozřejmostí, je systémové inženýrství nepostradatelné. Využití model-based přístupu usnadňuje přesné řízení procesů a průběžné sledování rozhodnutí v každé fázi vývoje produktu. Model-based systémové inženýrství, založené na systémové metodice v souladu se standardy ISO, konsoliduje architekturu produktu, rozhraní, požadavky a parametry na jednom místě. Integrace modelů s dalšími digitalizačními řešeními Siemens zajišťuje ucelené řízení životního cyklu produktu.

Změna procesu, obrácení paradigmatu

To, jak vypadá tradiční inženýrský proces, je do značné míry dáno možnostmi a limity organizace. Obvykle začíná tzv. prvotním modelem: počáteční strukturou vytvořenou na základě předchozích inženýrských zkušeností. Odborníci vypracují model, který je následně kontrolován z hlediska různých parametrů podle takticko-technických požadavků, tj. pevnosti, akustiky, tepelného zatížení, elektromagnetických vlastností, spotřeby energie, dostupné výkonové kapacity atd. V této fázi se společnosti obvykle potýkají s velkou překážkou, kterou je omezená dostupnost lidí z analytických a simulačních oddělení.

To má za následek delší dobu zpracování simulačně-analytických úloh, termín dodání a interpretaci výsledků. Je tedy běžné, že inženýři dostávají analytické závěry pro první revizi projektu ve chvíli, kdy jsou již ve třetí iteraci daného projektu, který po celou dobu vyvíjejí na základě vlastních zkušeností z předchozích projektů.

Takto fungující proces návrhu a vývoje se opakuje v rámci probíhajících vývojových prací. Doba zpracování simulací a analýz nestačí tempu vývoje. V důsledku toho musí týmy uvádět na trh neúplný či neodladěný produkt, který prošel jen částečným ověřením. Až 30 % realizovaných řešení nemusí být z důvodu zpoždění verifikováno. Fatální důsledky takového přístupu pro oblast komplexních obranných produktů pak není těžké si představit.

Softwaroví specialisté společnosti Siemens Digital Industries navrhují změnu paradigmatu a využití digitálních nástrojů pro analýzu a simulaci v raných fázích vývojového procesu. V situaci, kdy ještě nemáme k dispozici výchozí 3D model, můžeme realizovat proces komplexních simulací systému. To by mělo změnit způsob práce inženýrů, kteří budou moci na základě jednoduchých funkčních schémat určit, zda daný model splní počáteční takticko-technické požadavky.

Přístup k těmto datům nabízí inženýrům výraznou výchozí výhodu, která jim umožní obejít nákladné cesty vývoje produktu tím, že pomocí digitální analýzy předem vyhodnotí proveditelnost a dopady na zdroje zdánlivě slibných nápadů.

Optimalizuje procesy přepracování návrhu, kdy každá verze prochází analýzou a simulací, čímž se předchází zpožděním typickým pro tradiční model procesu návrhu a vývoje. Zpřehledňuje vývoj daného modelu a stanovuje limity inženýrské práce. Vyhýbá se riziku chyb včasným ověřením neobvyklých a testovacích řešení, která by mohla negativně ovlivnit výrobek v jakékoli další fázi procesu vývoje.

V důsledku toho se zkracuje doba realizace projektu. Máme-li k dispozici konkrétní výsledky simulací, posoudíme kvalitu projektu a eliminujeme neočekávané chyby související s využitím produktu, které mohou být v prvních fázích práce nepozorovatelné. To vše se promítá do citelného zrychlení inženýrských procesů organizace a zvýšení kvality a inovace výrobků.

Význam správných nástrojů

Změna zvyklostí v procesu návrhu a vývoje přináší také specifické požadavky. Pouze správné nástroje, které zajišťují dokonalou výměnu dat, umožňují skutečně zvýšit efektivitu tím, že eliminují zbytečné opakování chyb vzniklých při vývoji. Pozornost je třeba věnovat také dostupnosti analytických a simulačních zdrojů. Omezený počet simulačních specialistů je dnes jednou z hlavních překážek na cestě k optimalizaci vývojového procesu. Zlepšení v této oblasti vyžaduje implementaci nástrojů v jednotném prostředí, s nízkou vstupní bariérou a zároveň snadných na zaškolení.

Nástroje, které taková kritéria splňují a zároveň umožňují přístup k dostatečně velkému rozsahu informací, mohou výrazně zkrátit dobu vývojového procesu. Je možné provádět simulace na základě prvotního modelu, bez úplné dokumentace nebo 3D modelu. To se projevuje ve znatelném zrychlení práce a usnadňuje vývoj projektů v souladu s taktickými a technickými požadavky.

Trend „posunu doleva“ zaznamenal i český obranný sektor

Proces uvádění výrobku na trh v obranném průmyslu ovlivňuje mnoho proměnných, které organizace musejí zohledňovat. Výsledná doba a náklady na změnu jsou tím vyšší, čím v pozdější fázi dochází ke změně. S postupujícím projektem se zmenšuje prostor pro realizaci strukturálních změn a zvyšuje se náročnost nápravy zjištěných chyb a problémů. Z tohoto důvodu vznikl celosvětově trend „shift-left“, tedy „posun doleva“. Společnosti se snaží přijmout co nejvíce opatření hned na počátku inženýrského procesu, kdy jsou možnosti změn největší, úpravy nejméně komplikované a projekt může být podroben i zásadnímu re-inženýringu.

Investice do nástrojů pro návrh a konstrukci výrobků, včetně sady řešení pro simulaci a analýzu testů, jsou na velmi konkurenčním trhu obranného průmyslu klíčové. Tyto nástroje lze bezproblémově integrovat do různých prostředí, což zvyšuje jejich celkové schopnosti. To je pro český obranný sektor výborná příležitost, kterou stojí za to využít. Více informací o této problematice je na webu společnosti Siemens. 

Zdroj: defence-industry-space.ec.europa.eu, accenture.com