Case Study
General Atomics Aeronautical Systems

General Atomics Aeronautical Systems, Inc. (GA-ASI), producent bezzałogowych systemów lotniczych, wykorzystał rozwiązania Siemens do stworzenia zintegrowanego i zautomatyzowanego środowiska projektowego. Zastosowanie NX, Simcenter 3D, Fibersim i Teamcenter pozwoliło firmie skrócić czas szczegółowego projektowania konstrukcji o 25%, a w ramach pilotażowego projektu koncepcyjnego ograniczyć nakład pracy aż o 90%.

Czasochłonne, ręczne tworzenie modeli

Praca na rozproszonych modelach CAD i modelach analitycznych

Funkcjonowanie odrębnych procesów projektowych dla poszczególnych dyscyplin inżynierskich

Potrzeba wykonywania bardziej szczegółowych analiz na wcześniejszych etapach projektowania

Ograniczenie ryzyka późnego wykrywania problemów konstrukcyjnych

Stworzenie zautomatyzowanego środowiska projektowania statków powietrznych w oparciu o rozwiązania Siemens

Wdrożenie NX, Simcenter 3D oraz Fibersim do projektowania i analiz konstrukcji

Integracja narzędzi CAD i CAE za pomocą cyfrowego wątku

Zastosowanie Teamcenter jako centralnego środowiska zarządzania danymi

Automatyzacja powtarzalnych czynności projektowych i analitycznych z wykorzystaniem NX Open

Stworzenie jednego źródła aktualnych danych projektowych oraz zwiększenie możliwości ponownego wykorzystania modeli i informacji

Skrócenie czasu szczegółowego projektowania konstrukcji o 25%

Ograniczenie nakładu pracy o 90% w pilotażowym projekcie koncepcyjnym

Zmniejszenie ilości pracy związanej z tworzeniem i aktualizacją modeli oraz pre- i postprocessingiem

Możliwość wykonywania dokładniejszych analiz fizycznych na wcześniejszych etapach projektowania

Usprawnienie wymiany danych i współpracy między zespołami inżynierskimi

Więcej czasu inżynierów na analizę wyników, iteracje i rozwiązywanie problemów projektowych

General Atomics Aeronautical Systems to działająca od ponad 30 lat amerykańska firma z branży aerospace & defense, znana m.in. jako producent rodziny bezzałogowych statków powietrznych Predator. Przedsiębiorstwo specjalizuje się w rozwoju technologii i systemów bezzałogowych przeznaczonych m.in. do długotrwałych misji obserwacyjnych.

GA-ASI samodzielnie projektuje i produkuje około 90% komponentów wykorzystywanych w swoich statkach powietrznych – od struktur i awioniki, przez jednostki napędowe, aż po systemy mechaniczne. Zespoły inżynierskie odpowiadają również za rozwój stacji kontroli naziemnej, systemów zadaniowych oraz wyposażenia pomocniczego. Firma prowadzi ponadto produkcję i testy statków powietrznych we własnych zakładach i centrach testów.

Tak szeroki zakres kompetencji oznacza konieczność efektywnej współpracy specjalistów z wielu dyscyplin. GA-ASI zależało na skróceniu procesu projektowego, wykonywaniu bardziej szczegółowych analiz na wcześniejszych etapach oraz ograniczeniu ryzyka wykrywania problemów dopiero w zaawansowanej fazie projektu.

Rozwiązaniem miało być stworzenie zintegrowanego środowiska CAD/CAE wykorzystującego jedno źródło danych inżynierskich.

Przed wdrożeniem nowych rozwiązań inżynierowie GA-ASI w dużym stopniu polegali na ręcznym tworzeniu modeli. Modele CAD i analityczne funkcjonowały niezależnie, a wiele powtarzalnych czynności wykonywano manualnie. Poszczególne zespoły inżynierskie pracowały według własnych procesów i nie korzystały ze wspólnego, multidyscyplinarnego środowiska cyfrowego.

Znaczną część czasu pochłaniało więc nie samo rozwiązywanie problemów konstrukcyjnych, lecz przygotowywanie i obsługa modeli – m.in. pre- i postprocessing, tworzenie siatek oraz inne czynności charakterystyczne dla poszczególnych rodzajów analiz.

Po przeanalizowaniu dostępnych narzędzi GA-ASI zdecydowało się na wdrożenie portfolio rozwiązań Siemens obejmującego:

NX – do projektowania CAD i modelowania,

Simcenter 3D – do prowadzenia analiz inżynierskich,

Fibersim – do projektowania struktur kompozytowych,

Teamcenter – do zarządzania danymi projektowymi,

NX Open – do automatyzacji procesów i tworzenia wyspecjalizowanych narzędzi.

Połączenie tych rozwiązań pozwoliło stworzyć środowisko, w którym narzędzia CAD i CAE są ze sobą powiązane cyfrowym wątkiem. Już na pierwszym etapie wykorzystania nowego podejścia czas potrzebny na szczegółowe projektowanie konstrukcji oraz przygotowanie pakietu danych technicznych dla produkcji skrócono o 25%. W efekcie GA-ASI zdecydowało, że NX będzie podstawowym systemem CAD dla wszystkich jej nowych projektów.

Jednym z głównych celów zmiany było ograniczenie czasu przeznaczanego przez specjalistów na przygotowywanie modeli i umożliwienie im skoncentrowania się na właściwych zadaniach inżynierskich – analizie danych, poszukiwaniu wariantów konstrukcyjnych i rozwiązywaniu problemów.

GA-ASI rozpoczęło transformację procesów od identyfikacji wspólnie ze specjalistami z poszczególnych dziedzin najbardziej czasochłonnych etapów prac. Analizowano m.in., w jaki sposób inżynierowie wykorzystują dane CAD oraz które wykonywane przez nich czynności mogą zostać zautomatyzowane.

Możliwości nowego środowiska przetestowano w programach pilotażowych. W jednym z nich NX, NX Open, Simcenter i Teamcenter wykorzystano do przeprowadzenia analizy wariantów projektowych ogona oraz przygotowania projektu wstępnego. Dzięki powiązaniu modeli dane mogły być w dużym stopniu ponownie wykorzystywane w kolejnych etapach procesu.

Zastosowanie NX, Simcenter 3D i Fibersim pozwoliło ograniczyć czas potrzebny na szczegółowe projektowanie konstrukcji oraz przygotowanie wymaganych w produkcji danych technicznych o 25%.

Automatyzacja ograniczyła przede wszystkim pracę związaną z tworzeniem i aktualizacją modeli oraz wykonywaniem pre- i postprocessingu. Inżynierowie mogą dzięki temu poświęcać więcej czasu na analizę wyników i doskonalenie konstrukcji.

Dzięki wykorzystaniu zintegrowanego środowiska Siemens prace zaplanowaną początkowo na 1 000 roboczogodzin udało się wykonać w zaledwie 100.

Oznaczało to redukcję nakładu pracy o około 90% przy jednoczesnej możliwości przeprowadzenia kilku iteracji projektu prowadzących do opracowania wstępnej konfiguracji usterzenia.

Istotną zmianą było ograniczenie konieczności ręcznego przekazywania danych pomiędzy kolejnymi narzędziami. Wcześniej przejście od CAD do modelu analizy naprężeń wymagało m.in. eksportowania plików STEP oraz macierzy mas i sztywności.

Po wdrożeniu rozwiązań Siemens proces odbywa się w zintegrowanym środowisku. Simcenter 3D oraz NX Open pozwalają dodatkowo automatyzować przygotowywanie modeli – także w przypadku skomplikowanych konstrukcji zawierających setki lub tysiące elementów złącznych wymagających odpowiedniej idealizacji na potrzeby analiz.

Wysoka jakość modeli powierzchni tworzonych w środowisku Siemens ma znaczenie również dla kolejnych dyscyplin inżynierskich, m.in. analiz CFD czy tworzenia siatek obliczeniowych. Dobre przygotowanie geometrii ogranicza konieczność jej ręcznego poprawiania przed rozpoczęciem analiz.

Dzięki temu GA-ASI może wcześniej prowadzić dokładniejsze analizy oparte na fizyce i ograniczać ryzyko późnego wykrywania problemów wynikających z nieuwzględnienia określonych zjawisk w modelach.

Kolejnym krokiem GA-ASI jest przenoszenie dotychczasowych procesów do zintegrowanego środowiska projektowego, w którym istotną rolę będzie odgrywać Teamcenter.

Celem firmy jest dalsze ograniczanie ręcznej konwersji danych oraz czynności związanych z pre- i postprocessingiem. Centralizacja informacji ma umożliwić zespołom osiąganie wyższego poziomu dojrzałości konstrukcji już na wcześniejszych etapach programu.

Dzięki temu inżynierowie będą mogli wykonywać więcej iteracji, prowadzić większą liczbę analiz oraz poświęcać więcej czasu na rozwiązywanie właściwych problemów projektowych, zamiast na ręczne przygotowywanie i przenoszenie danych pomiędzy systemami.

Przykład GA-ASI pokazuje, jak integracja narzędzi CAD, CAE i zarządzania danymi oraz automatyzacja powtarzalnych czynności mogą usprawnić rozwój złożonych produktów w branży aerospace & defense.

Zastosowanie NX, Simcenter 3D, Fibersim, NX Open i Teamcenter pozwoliło firmie:

stworzyć spójne, oparte na modelach środowisko projektowe,

połączyć projektowanie CAD z analizami inżynierskimi,

zautomatyzować czasochłonne czynności związane z przygotowaniem modeli,

zwiększyć możliwości ponownego wykorzystania danych,

prowadzić dokładniejsze analizy wcześniej w procesie projektowym,

skrócić szczegółowe projektowanie konstrukcji o 25%,

ograniczyć nakład pracy w pilotażowym projekcie koncepcyjnym o 90%.