Afrontando la revolución de los sistemas no tripulados en defensa

Los fabricantes de drones (específicamente los sistemas no tripulados (UxS) por aire, tierra y mar) deben moverse rápido, pero también deben tomar las decisiones correctas desde el principio. Cada cambio en la carga útil, propulsión, estructura, electrónica y equipo de comunicación puede afectar a la masa, el alcance, la autonomía, la resistencia, el comportamiento térmico, los costes y la fabricabilidad. Cometer errores al tomar estas decisiones podría prolongar el tiempo de comercialización y afectar a la entrega del producto a las partes interesadas del sector defensa.

Para las industrias emergentes, estas decisiones técnicas a menudo deben tomarse con recursos limitados y en unos plazos de desarrollo ajustados. Al mismo tiempo, la empresa debe prepararse para cumplir con las expectativas de los clientes, contratistas principales y organizaciones gubernamentales.

Por lo tanto, un prototipo inicial debe ser mucho más que un prototipo funcional. Debe evolucionar a un sistema controlado, trazable y optimizado que pueda integrarse en un entorno más amplio y producirse de manera consistente en volúmenes cada vez mayores.

Dassault Systèmes conecta requisitos, ingeniería, simulación, validación, fabricación y operaciones a lo largo de todo este proceso.

Una vez que una empresa emergente de UxS ha conseguido financiación, identificado una necesidad o carencia en una misión específica y comenzado a desarrollar su primer prototipo, el desafío inmediato es integrar estructuras, propulsión, sensores, electrónica, software y componentes de proveedores mientras el diseño continúa evolucionando. Esto es lo que se conoce como un modelo de ingeniería multifísica. 

El objetivo aquí es crear una línea base de ingeniería fiable que se convertirá en la misma columna vertebral digital más adelante. Los requisitos, las definiciones de productos, el software, la electrónica y la información del proveedor se pueden gestionar dentro de un entorno compartido en lugar de distribuirse en archivos desconectados y herramientas individuales. 

Mientras las cargas útiles, los componentes y las necesidades de la misión evolucionan rápidamente, la gestión estructurada de los cambios y configuraciones puede ayudar a los equipos a comprender el impacto de cada modificación y mantener una definición controlada de cada prototipo o variante. Estableciendo la continuidad digital en esta etapa también se garantiza que la información creada durante las primeras fases del desarrollo pueda apoyar más tarde la validación, la cualificación y la fabricación

Un prototipo funcional aún no es suficiente para un cliente importante, integrador o una organización de defensa. El fabricante debe demostrar que el sistema cumple con los requisitos definidos por la defensa, funciona como se espera dentro de un sistema de sistemas heredado y es interoperable dentro de una arquitectura más amplia.

La ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE) ayuda a definir la arquitectura UxS, las interfaces, los comportamientos y las interacciones con los sistemas de mando, los sensores, otras plataformas y los activos existentes. Esto proporciona una definición compartida más clara entre el fabricante, los proveedores, los integradores y el cliente.

Al mismo tiempo, los ingenieros también deben optimizar el sistema completo. Aumentando la resistencia puede afectar a la masa de la batería y la carga útil. Reduciendo el peso estructural puede influir en la robustez. La ubicación de la antena puede afectar a la calidad de la comunicación, mientras que las elecciones de potencia y térmica pueden afectar a la electrónica y los sistemas integrados.

La simulación multifísica y la optimización de diseño multidisciplinar (MDO) ayudan a los equipos a evaluar en fases más tempranas los compromisos de diseño interconectados y a centrar las pruebas físicas en las configuraciones más prometedoras. La validación virtual no reemplaza las pruebas físicas, pero ayuda a los equipos a centrar los prototipos y las pruebas en las configuraciones más prometedoras. Conectando los datos del gemelo virtual con los datos operativos reales ayuda a los equipos a tomar las mejores decisiones en tiempo récord.

Los requisitos, decisiones de arquitectura, simulaciones, cambios y registros de prueba/misión deben permanecer conectados. Esto facilita la demostración de cómo se abordan los requisitos y actualiza la evidencia relevante cuando el diseño evoluciona. Para un nuevo programa, también muestra a un usuario o contratista principal que el programa puede ser gestionado con la disciplina esperada de una organización industrial más grande.

La fabricación de sistemas no tripulados (UxS) trae nuevos desafíos. Una vez que lleguen los pedidos, el enfoque cambia de demostrar que un sistema funciona a asegurar que cada sistema pueda producirse de manera consistente.

Las plataformas UxS pueden necesitar soportar diferentes cargas útiles, sistemas de comunicación, opciones de propulsión y configuraciones específicas del cliente. Gestionar estas variantes a partir de una línea base de producto común permite a los equipos reutilizar elementos validados en lugar de tratar cada configuración como un programa aparte. 

La continuidad digital, implementada en las etapas más tempranas, conecta la definición de ingeniería con las listas de materiales de fabricación, los planes de proceso, las instrucciones de trabajo y la información de calidad. Esto limita la reinterpretación manual entre ingeniería y producción y ayuda a preservar la definición de producto validada cuando aumentan los volúmenes.

La planificación de producción virtual, la simulación de línea, la automatización y la gestión de la calidad también pueden ayudar a los fabricantes a preparar procesos industriales antes de que la producción se acelere y apoyar una mayor consistencia entre proveedores o lugares de fabricación. Esto también ayudará a las industrias a diseñar sus nuevas fábricas y optimizar el tiempo de producción con una conexión de la cadena de suministro. 

El desarrollo y escalado de UxS rara vez se realiza de forma aislada. A medida que los programas maduran, los fabricantes deben trabajar con proveedores, socios tecnológicos, integradores, organizaciones de defensa y usuarios finales mientras mantienen el control de sus datos de producto y propiedad intelectual.

Dassault Systèmes participa activamente en este ecosistema de innovación, que ayuda a los fabricantes a construir soluciones digitales de nueva generación para las capacidades de los UxS. A través de la plataforma 3DEXPERIENCE, startups, scaleups, empresas de doble uso, actores industriales consolidados y otras partes interesadas pueden trabajar sobre una base digital común, reducir el riesgo de desarrollo y convertir ideas innovadoras en una realidad operativa.