Las siete ventajas clave que la ingeniería de sistemas basada en modelos puede ofrecer a los fabricantes de maquinaria pesada
La mayoría de las personas piensa que la maquinaria pesada consiste en enormes máquinas que funcionan en zonas industriales oscuras y neblinosas, y que suministran una potencia gigantesca impulsadas por motores diésel que consumen mucha energía. La imagen de la industria es cualquier cosa menos verde y limpia. Es una imagen que no se corresponde con la realidad. Cada día, los OEMs dedican muchos recursos en cuanto a eficiencia y sostenibilidad para reducir la huella medioambiental de las máquinas que ayudan a producir los alimentos, pavimentar las carreteras y extraer las materias primas que utilizamos cada día.
La evolución de la sociedad global, las demandas cambiantes de los clientes y las normativas cada vez más estrictas están transformando la industria. Digitalización, electrificación, conectividad, automatización e iniciativas sostenibles ya no son solo palabras de moda. Los OEMs fabrican productos diferentes y los venden de forma diferente mediante una amplia variedad de enfoques empresariales. Estos cambios están reconfigurando el panorama de la industria para incrementar la eficiencia, la sostenibilidad y el valor para el cliente. Al mismo tiempo, están posibilitando la innovación y nuevas oportunidades de negocio.
El impacto en el diseño y desarrollo de productos de maquinaria pesada es inmenso.
Casi todos los subsistemas de maquinaria pesada que se construyen hoy día contienen componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos y de software. Los fabricantes deben adaptar sus habilidades en nuevas áreas que, a menudo, están lejos de su legado y sus competencias básicas de siempre. Además, tienen que integrar esas nuevas disciplinas dentro de procesos establecidos que suelen ser rígidos y que existen desde hace décadas. No es una situación precisamente fácil. Por término medio, los OEMs dedican casi de la mitad del tiempo y los recursos de desarrollo a solucionar problemas de integración combinando las aportaciones de los equipos internos y de la cadena de suministro.
Para evitar la propagación de complejos problemas de diseño, tienen que integrar varias disciplinas en fases más tempranas, preferiblemente a partir de la fase de concepto. Solo tomando el control desde el principio, considerando todos los aspectos simultáneamente, descendiendo de forma sistemática en cascada desde los requisitos de alto nivel hasta los objetivos de dominio, así como verificando el impacto global de todas las decisiones de manera continuada, los fabricantes pueden seguir teniendo éxito ofreciendo productos cada vez más innovadores.
La clave de todo esto es adoptar la ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE)
Es la única metodología que les permitirá llevar a cabo todo lo anterior con la eficiencia y escala necesarias en la actualidad y a largo plazo. Sin embargo, implementar esta metodología en los actuales procesos de desarrollo no puede hacerse de la noche a la mañana porque requiere introducir cambios en el núcleo de las actividades. Con todo, cada paso adelante es un indicio de progreso que reportará beneficios inmediatos.
A continuación, se enumeran varias de las ventajas que un enfoque de MBSE puede ofrecer a los fabricantes de maquinaria pesada:
1. Mejor comprensión del sistema: la MBSE proporciona un enfoque integral del desarrollo de sistemas al capturar y representar las complejas interdependencias e interacciones entre todos los componentes. Esto posibilita la exhaustiva comprensión del sistema de maquinaria pesada en todos sus aspectos, desde la mecánica hasta los sistemas E/E, pasando por el software y los controles. Una mayor comprensión del sistema permite tomar decisiones de diseño mejor informadas y asegura que todos los requisitos se capturen y se tengan en cuenta correctamente.
2. Optimización multidisciplinar más rápida: los sistemas complejos suelen requerir numerosas iteraciones durante el diseño y el desarrollo. la MBSE elimina la necesidad de iteración porque los cambios en un aspecto del sistema se propagan automáticamente a todas las disciplinas. De este modo, los fabricantes identifican y resuelven con rapidez los conflictos y los problemas de diseño. Acelera el proceso de diseño, mejora la colaboración y facilita la rápida optimización del sistema.
3. Detección precoz de problemas de diseño: con la MBSE, los OEMs pueden simular y analizar virtualmente el comportamiento del sistema multidisciplinar y la seguridad funcional antes de crear prototipos físicos. Esta funcionalidad permite la detección en fases tempranas y la mitigación de los problemas de diseño, lo que reduce el tiempo y el coste asociados a la corrección de errores durante las fases posteriores del ciclo de desarrollo. La MBSE ayuda a identificar problemas potenciales, como conflictos funcionales, problemas de interfaz, problemas de seguridad y cuellos de botella en el rendimiento. De esta forma, disminuye el riesgo de problemas de calidad y permite mejoras proactivas del diseño.
4. Mejor interoperabilidad y colaboración: el éxito en el diseño de maquinaria pesada innovadora depende de una colaboración eficaz. La MBSE proporciona una plataforma y un lenguaje comunes para la comunicación a fin de que los equipos multidisciplinares, incluidos los de los proveedores, colaboren de forma más eficiente. Al utilizar modelos y notaciones estandarizados del sistema, las partes interesadas de todos los dominios pueden entender las perspectivas de los demás, lo que reduce interpretaciones erróneas y mejora la comunicación.
5. Gestión continua de requisitos y trazabilidad: la MBSE permite capturar los requisitos y enlazarlos a los modelos del sistema para disponer de cobertura y trazabilidad completas durante el ciclo de vida del producto. La MBSE también asegura que el enlace entre el trabajo en curso y los datos liberados se comprenda completamente durante todas las etapas, y que la correlación entre la representación digital del producto y el producto real sea completa y satisfactoria. Esto mejora el cumplimiento de la normativa, potencia la gestión de la configuración y facilita un mejor análisis y una implementación más fluida de las solicitudes de cambio.
6. Preparación para una mayor fiabilidad, disponibilidad, mantenimiento y seguridad (RAMS): una vez que se entrega la máquina, la gestión eficaz del ciclo de vida y el mantenimiento resultan fundamentales. La MBSE proporciona una base para crear gemelos digitales, que son modelos virtuales que representan los activos físicos. Mediante la integración de datos y análisis en tiempo real, la MBSE permite el mantenimiento predictivo, la optimización continua del rendimiento y la resolución de problemas. De esta manera, se reducen los tiempos de inactividad y el coste total de propiedad.
7. Mayor eficiencia en todos los programas: la MBSE promueve la normalización y el intercambio de conocimientos y datos en toda la empresa. Esto aporta presenta ventajas que van más allá de los programas de desarrollo individual. Al poner a disposición de todos los grupos de productos descripciones de sistemas y subsistemas basadas en modelos, los fabricantes impulsarán la reutilización en todos los programas. Esto se traduce en ventajas de costes al trabajar con proveedores y mejora la eficiencia general. También ayudará a los fabricantes a planificar mejor sus recursos y a lograr el nivel de optimización necesario para adaptarse al rápido ritmo actual de innovación.
Cómo y dónde empezar la MBSE con maquinaria pesada
Las ventajas enumeradas antes que pueden obtener los OEMs de un enfoque MBSE son claras y bien conocidas. La industria en general es consciente de que no hay más remedio que subirse al carro. La cuestión clave es cómo y por dónde empezar. Es la pregunta que más he oído en los últimos 25 años al trabajar con muchos clientes de todo el mundo.
La respuesta depende mucho de cada caso porque cada cliente define sus propios objetivos empresariales y establece sus prioridades estratégicas. Los casos más exitosos que he presenciado siempre han comenzado con una evaluación de la madurez en colaboración con un partner dedicado y experimentado, seguida de la definición e implementación conjuntas de su hoja de ruta digital única. Este enfoque aborda sus retos más acuciantes y alinea su estrategia para obtener los máximos beneficios.
Recursos adicionales de MBSE para maquinaria pesada
Vídeo: Solución integrada de ingeniería de sistemas multidominio
E-book: Acorta el tiempo de desarrollo eliminando problemas de integración del sistema
Para ver cómo Siemens ayuda a los OEMs de maquinaria pesada a iniciar y avanzar en el proceso de la MSBE, consulta esta página de recursos: Ingeniería de sistemas basada en modelos para maquinaria pesada.
