Desbloqueando a Internet das Coisas Industrial com Software PLM

Com as ferramentas de PLM mais recentes, os fabricantes podem obter vantagem na implementação de soluções de design e visualização colaborativas de ponta de fabricação digital.

As soluções de manufatura digital com ferramentas de gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM) têm um grande potencial para os fabricantes eventualmente desbloquearem totalmente a promessa da Internet das Coisas Industrial (IIoT). Nos últimos anos, novas ferramentas virtuais colaborativas em soluções de PLM que incorporam visualizações altamente realistas, incluindo realidade aumentada (AR), ajudaram a mover a barra para uma maior realização da promessa da IIoT para fabricação.

Com as mais recentes ofertas de PLM, os fabricantes podem aproveitar as melhores ferramentas de CAD/CAM/CAE e gerenciamento de dados de produto (PDM) do PLM que implementam cada vez mais novas técnicas de projeto, como engenharia generativa, visualizações de RA e outras simulações fortemente vinculadas ao ciclo de vida do produto mais habilitada pelos equipamentos de automação avançados baseados em sensores e altamente conectados de hoje. Mais soluções de PLM no local e baseadas em nuvem agora podem criar um gêmeo digital que ajuda a vincular com precisão o mundo virtual aos ativos físicos dos fabricantes no chão de fábrica.

Além disso, o nível crescente de software e eletrônicos em produtos destinados à fabricação conectada exige que os desenvolvedores criem novas maneiras de criar e gerenciar conteúdo de firmware e eletrônicos.

Transformação Digital

A simulação desempenha um papel fundamental na transformação da fabricação digital, e a maioria dos principais desenvolvedores de PLM passou a incorporar totalmente ferramentas avançadas de visualização em suas caixas de ferramentas de PLM.

“Estamos começando a direcionar mais para soluções transformacionais que ajudam a trazer valor para nossos clientes. Claro, temos um grande investimento em ferramentas e produtos de simulação”, disse Jim
Rusk, diretor técnico da Siemens PLM Software, sediada em Plano, Texas, desenvolvedora do Teamcenter PLM e seus vários CAD/CAM/CAE relacionados. produtos. “Estamos descobrindo que os clientes estão procurando por declarações de valor sobre engenharia generativa, integração de eletrônicos nas soluções e como eles trazem dados de desempenho de produtos da Internet das Coisas [IoT], realmente aproveitando a nuvem e a colaboração para ter o fluxo de informações”.

A Siemens fez várias aquisições de simulação em larga escala nos últimos anos, bem como uma compra de US$ 4,5 bilhões em novembro de 2016 da Mentor Graphics, desenvolvedora de software de automação de design eletrônico (EDA).

“Não podemos fazer essas coisas sem as principais ferramentas subjacentes que produzimos”, disse Rusk sobre as peças CAD/CAM/CAE relacionadas à empresa. “O PLM tem um papel central nisso, e a automação de projetos eletrônicos é outra parte importante, com a aquisição da Mentor. Fizemos muitos progressos na forma como trazemos isso. Nossos clientes estão construindo produtos que têm não apenas uma quantidade enorme de conteúdo mecânico, mas também elétrico e software, então realmente temos que trazer muito mais recursos orientados a soluções, como como engenharia generativa, eletrônica integrada e [veículos] autônomos. Todos esses são elementos realmente críticos das soluções que estamos apresentando.”

O que também está impulsionando essa transformação digital é que os fabricantes estão revisando as operações, com vontade de mudar suas práticas básicas de negócios. “Todas as empresas com as quais estamos lidando, exceto nenhuma, em manufatura pesada, alta tecnologia e ciências da vida, têm iniciativas de transformação digital em que estão realmente tentando mudar fundamentalmente a maneira como operam e repensar a maneira como entregam valor para seus clientes”, disse Marc Lind, vice-presidente sênior da Aras Corp., Andover, Massachusetts, desenvolvedor do software Aras Innovator PLM.

“Todo mundo tem um nível de urgência que está forçando mudanças profundas nos negócios e nas operações. Portanto, não é apenas a tecnologia envolvida, mas a maneira como você faz negócios”, observou Lind. “No contexto do cenário de tendências de negócios, isso significa, por definição, que os processos digitais de amanhã não existem hoje”, disse Lind. “Não há software pronto para uso que você possa comprar para satisfazer processos e requisitos que não existem e estão surgindo.”

Dependendo da empresa, essa transformação assume diferentes formas e estruturas, acrescentou Lind. “Estamos trabalhando intimamente com eles para repensar os processos até o que eles já sabem, o que estão tentando realizar [e como podem desenvolver] uma maneira de chegar lá muito mais rápido do que com um projeto de cinco anos. .”

A tecnologia digital, que permite experiências virtuais, está impulsionando um renascimento da indústria que está abalando todos os setores da sociedade com novas formas – reais e virtuais – de inventar, aprender, produzir e comercializar, de acordo com Garth Coleman, vice-presidente de marketing da Enovia da Dassault Systèmes, Waltham, Massachusetts, e Vélizy-Villacoublay, França.

“Em fablabs ao redor do mundo, qualquer pessoa pode criar um objeto inteligente e conectado em apenas algumas horas”, disse ele. “As startups estão revolucionando setores inteiros e os pilares tradicionais estão se reinventando com novos modelos de negócios orientados a serviços. Os OEMs estão criando conexões digitais profundas com seus fornecedores, transformando cadeias de suprimentos em redes de valor. O que está acontecendo é muito maior do que conceitos como ‘transformação digital’ podem explicar.”

Os mundos virtuais — ecossistemas digitais completos que permitem aos usuários estender e melhorar o mundo real — estão permitindo que os inovadores imaginem, mapeiem, modelem e projetem simultaneamente pela primeira vez ambientes inteiramente novos, de acordo com Coleman.

“E as plataformas de experiência digital são a infraestrutura desses mundos virtuais, reduzindo a zero a distância entre lugares, pessoas, ideias e soluções, permitindo novas formas de pensar, aprender, agir e interagir”, disse ele. “A IDC prevê que até 2020, pelo menos 55% das organizações serão determinadas digitalmente, transformando mercados e reimaginando o futuro por meio de novos modelos de negócios e produtos e serviços habilitados digitalmente.

“Oferecer experiências profundas e individualizadas requer uma sinergia perfeita de tecnologias”, continuou ele. Nessa sinergia, “o real e o virtual se fundem em plataformas de experiência virtual para estender a colaboração a ecossistemas completos de colaboradores, tanto dentro de uma empresa quanto para redes virtuais de fornecedores, parceiros, clientes e prospects. Este definitivamente não é o PLM do seu pai!”

Liderando o caminho

As ferramentas de visualização, principalmente o uso mais amplo de aplicativos AR e CAE, estão ajudando os fabricantes a transformar os processos de projeto e engenharia do PLM para se adaptar à nova era da Indústria 4.0 e da IIoT. Da mesma forma, a engenharia generativa ajuda a acelerar os projetos dos clientes e adiciona recursos de otimização ao mix para obter melhores resultados gerais.

Em janeiro de 2019, a Siemens lançou a atualização mais recente de sua série Simcenter 3D de aplicativos de simulação para aplicativos CAE, incluindo ferramentas de dinâmica de fluidos computacional (CFD) e análise de elementos finitos (FEA). No ano passado, a empresa comprou a Comsa Computer und Software GmbH, uma desenvolvedora de software com sede em Munique para projeto de sistemas elétricos e engenharia de chicotes elétricos. O conjunto de ferramentas de engenharia e design de chicotes automotivos LDorado da Comsa se juntará ao portfólio de aplicativos Mentor da Siemens.

“Estamos vendo mais interesse em trazer mais front-end, engenharia de conceito inicial – realmente engenharia de sistemas”, disse Rusk da Siemens, observando que os clientes estão procurando requisitos de produtos, parâmetros e modelos de simulação anteriores. No mundo automotivo, particularmente veículos autônomos, “há uma tremenda quantidade de engenharia de sistemas e elétrica envolvida nisso”, disse Rusk. “Queremos permitir que nossos clientes integrem perfeitamente esses sistemas.”

As simulações se estendem a aplicativos de manufatura aditiva, que fazem parte do Simcenter 3D, e ajudam a fechar o ciclo de fabricação, alimentando informações em torno de gêmeos digitais e de volta à fábrica, acrescentou.

Há um novo nível de ênfase na engenharia de sistemas, disse Aras' Lind, e particularmente na engenharia baseada em modelos, à medida que os fabricantes lidam com projetos, eletrônicos e sensores habilitados por software. “Com eletrificação e autonomia, a indústria automobilística está em turbulência, e a aviação também”, disse Lind. “É realmente transversal.”

A nova tecnologia incluída na mais recente plataforma PLM da Aras é a capacidade de lidar com variações e opções, disse Lind, permitindo grandes personalizações de opções em produtos automotivos, tanto mecânicos quanto em recursos habilitados por software, como unidades de controle eletrônico (ECUs) e outros softwares específicos. Itens. “O nível de variação está realmente subindo rapidamente”, disse ele. “Você precisa saber qual software instalar no chip [no firmware], para que o nível do software seja [personalizado] no nível VIN.”

Na frente de simulação, a Aras também adquiriu funcionalidades adicionais muito necessárias com a compra em setembro de 2018 da Comet Solutions Inc., uma desenvolvedora de ferramentas de processo de simulação e gerenciamento de dados (SPDM) com sede em Albuquerque, N.M., para conectar usuários de simulação à empresa. Oferecidos agora como parte da assinatura do PLM do Aras, os SimApps da empresa são aplicativos independentes de fornecedor que se unem à abordagem aberta do Aras para conectar usuários com uma variedade de ferramentas de simulação CAD, FEA, malha, 0D/1D e outros aplicativos para configuração de produtos de ciclo de vida e design interdisciplinar.

“Com todas as coisas de que estamos falando – MBE e MBSE, gêmeo digital, definição de fábrica – uma vez que você tenha uma configuração digital ou um modelo, o que você quer fazer é simulá-lo em condições do mundo real”, disse Lind . “Você quer saber se essa coisa vai funcionar, qual é o tempo médio previsto antes da falha [MTBF] e como eu prevejo falhas na fábrica ou com aeronaves em campo? Você quer ser capaz de simular isso.”

A simulação de processos com o SimApps da Comet oferece aos clientes da Aras uma nova ferramenta para gerenciar grandes volumes de dados de simulação, observou Lind. “A ideia de simulação também é muito especializada”, disse ele. “Assim como no projeto, esses recursos de simulação reais são tipos específicos de análise isolados, como FEA e CFD, que mostram turbulência ou ESD [descarga eletrostática]. É tão especializado e é o que nossos maiores clientes querem porque essas simulações aparecem por toda parte e não há uma boa maneira de gerenciar os dados gerados a partir deles.”

Os processos dos fabricantes geralmente envolvem grandes execuções de simulações incrementais, disse ele. “Não é uma corrida única. Altere um parâmetro, incremente-o e execute a simulação novamente. Você faz isso várias vezes e acaba com uma grande quantidade de entrada de dados”, disse Lind sobre processos que podem envolver de cinco a sete ambientes de solucionador diferentes. Adotar uma abordagem aberta também é uma vantagem, disse ele.

“Os principais fornecedores de simulações tendem a se organizar em torno de seus próprios conjuntos de ferramentas. Não há ninguém que diga 'vamos adotar uma abordagem aberta'. Estamos tornando isso um campo de jogo nivelado. Gerenciaremos todo o mercado, de maneira consistente, e você poderá processar várias disciplinas a jusante. A simulação de gêmeos digitais está chegando. Muitas pessoas não estão fazendo isso agora.”

A Dassault também fez um movimento recente em simulação com uma parceria anunciada em janeiro de 2019 para incorporar o Autonomous Vehicle Simulation Suite da Cognata Ltd., um desenvolvedor com sede em Rehovot, Israel, na plataforma 3DExperience PLM da Dassault Systèmes. A Dassault disse que a parceria oferecerá uma solução inédita para fabricantes de veículos autônomos definirem, testarem e experimentarem a condução autônoma durante todo o ciclo de desenvolvimento dentro da plataforma 3DExperience. Isso promete acelerar a adição de processos de desenvolvimento de veículos autônomos totalmente integrados para veículos autônomos mais precisos e seguros na estrada.

“A parceria com a Dassault Systèmes acelerará o desenvolvimento de veículos autônomos, tornando a simulação um componente integral e contínuo do processo de engenharia”, disse Danny Atsmon, CEO e fundador da Cognata, em comunicado. “Quanto mais cedo a simulação for utilizada, mais fácil será para os engenheiros modificarem cada componente do veículo autônomo e testá-lo por meio de um ambiente virtual, para ver como ele funciona uma vez incorporado ao veículo e confrontado com casos inesperados”.

Muitas empresas estão utilizando simulação de computador para testar novos conceitos em ambientes virtuais, trabalhando mais rápido e garantindo resultados otimizados antes de lançar produtos no mundo real, acrescentou Coleman, da Dassault.

“A simulação agiliza o planejamento, reduz custos e auxilia na tomada de decisões com maior precisão”, disse ele. “This allows researchers to test, verify and quickly optimize a design for manufacturability to reduce materials; for safety in manufacturing to protect workers; for long-term maintenance to extend the product’s useful life; and for environmental impact, including factors such as minimizing the total amount of material consumed, finding alternatives to hazardous materials and designing to simplify recycling.”

AR-Enabled Visualizations

Another key technology in simulations is a wider deployment of AR-enabled PLM applications like the Vuforia lineup from CAD/CAM/CAE/PLM developer PTC, Needham, Mass. “PLM is continuing to evolve to bring about manufacturers’ digital transformations,” said Francois Lamy, vice president of PLM solutions management for PTC. “In fact, without a solid PLM system in place to ‘put your digital house in order,’ it can be difficult to integrate smart, connected capabilities or get better insight and analytics.”

To improve the way product designs are shared, PTC developed ThingWorx and Vuforia applications into its software after acquiring the technologies a few years ago.

“We are constantly making improvements to our PLM portfolio to make PTC the PLM vendor that will kickstart our customers’ digital transformations,” Lamy said. “We are leveraging Vuforia, PTC’s augmented reality technology, to publish multi-CAD data. With AR, the need for building expensive prototypes is virtually eliminated. And the risk of sharing valuable company IP with external stakeholders, such as the supply chain, disappears when you are sharing an AR experience of a product design rather than the actual CAD data itself.”

PTC’s ThingWorx Navigate out-of-the-box role- and task-based applications make it easier for “lightweight” users who don’t typically interact with PLM to get the product data that they need, Lamy added. “Customers are focused on building a consistent and modern digital backbone of processes, data, and systems, incorporating state-of-the-art technologies [smart connected products, smart connected machines, artificial intelligence, augmented reality] for cross-discipline collaboration through engineering, manufacturing, operations, service, and supply chain apps,” Lamy said.

Last summer, PTC and simulation developer Ansys Inc., Canonsburg, Pa., announced the companies were partnering to bring Ansys’ real-time simulation to customers through PTC’s Creo CAD software. “This new solution, Creo Simulation Live, gives engineers fast, easy-to-use simulation that is fully integrated into the CAD modeling environment,” Lamy said. “It eliminates the back and forth between design and simulation. When changes are made to models, engineers get real-time feedback on their design decisions, enabling them to iterate more quickly and design with greater confidence.”

Access Anywhere, Anytime

Increased accessibility to manufacturing data via the cloud has fast become the norm rather than the exception, driven by the inherent cost advantages of cloud-based PLM systems over those available solely as on-premise versions. Autodesk’s cloud offering is Fusion Lifecycle PLM, which offers users a highly collaborative environment for sharing manufacturing data.

“One of the underlying trends we see in manufacturing is the convergence of design and make, even for customers that do not manufacture [products] themselves,” said Charlie Candy, senior manager, global GTM [Go to Market] business strategy for design at Autodesk Inc., San Rafael, Calif. “Line of sight to the manufacturing process is helping customers increase innovation by experimenting more, taking greater risks in design by rapidly iterating between digital and physical. At the same time, they’re able to maintain better cost control and scope by simulating product performance and the manufacturing process. Autodesk has invested more than $1 billion in manufacturing technologies to connect design to make and help our customers stay ahead.”

The impact of this trend on PLM is that businesses need to connect with more people, across more disciplines, earlier in the process, Candy said. “To compete and differentiate, manufacturers are looking to evolve the ways they work, as well as the supporting tools and processes. This requires a digital strategy.”

He noted Autodesk’s PLM approach focuses on five pillars that form the foundation of a customer’s digital strategy:mass customization; collaboration; customer experience; flexible manufacturing; and connected services. “Of these five pillars, collaboration is consistently ranked by customers as the highest priority,” Candy said. “Involving the right people at the right stage to drive critical decisions is what defines the success of a project or product.”