9 desafíos de producción que la Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE) puede resolver en la industria Aeroespacial y de Defensa

En nuestro primer artículo sobre el tema de la Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE), analizamos el panorama general: de dónde proviene la ingeniería de sistemas, cómo su evolución hacia MBSE se ha convertido en una oportunidad importante para los innovadores del sector Aeroespacial y de Defensa (A&D), y por qué también debería integrarse en sus entornos de producción.

En este artículo, vamos a profundizar en cómo MBSE puede ayudar a las empresas de A&D a resolver algunos de sus desafíos de producción más urgentes, destacando los nueve que nuestros clientes nos dicen que experimentan con mayor frecuencia.

1. Cerrar la brecha entre diseño y fabricación

MBSE ofrece a los ingenieros una forma de crear un único repositorio digital con toda la información relacionada con un proyecto. Este repositorio actúa como una fuente única de verdad y se utiliza para integrar a los equipos de diseño y fabricación, proporcionando a todos visibilidad y acceso a los datos de cada sistema y proceso involucrado. Esto garantiza que los equipos de fabricación cuenten con información precisa y actualizada sobre el producto, ayudando a evitar problemas como especificaciones incompatibles o instrucciones poco claras, que pueden provocar retrasos o errores en la producción. Además, proporciona un lenguaje común para que tanto ingenieros como equipos de producción puedan comunicarse, uniendo dos mundos muy distintos que tradicionalmente han tenido dificultades para entenderse.

MBSE también permite que los equipos de fabricación y producción aborden los desafíos desde una perspectiva de Sistema de Sistemas (SoS). Esto les da una visión del entorno más amplio en el que operan los sistemas de producción individuales, reconociendo cómo se conectan entre sí para crear integraciones complejas que trabajan en conjunto para lograr una capacidad superior que ningún sistema podría alcanzar por sí solo. A medida que los programas aeroespaciales y de defensa se vuelven más grandes, complejos e intrincados, esta es una forma de asegurar que los equipos sean conscientes de los desafíos globales de producción que podrían pasarse por alto si los productos o procesos individuales se analizan de forma aislada.

2. Mejorar la planificación de la producción

MBSE permite a los fabricantes del sector Aeroespacial y de Defensa simular el proceso de producción en un entorno virtual antes de que comience la fabricación física. Al crear una simulación digital integral en 2D de las líneas de ensamblaje, la asignación de recursos y el flujo de trabajo, los fabricantes pueden identificar desde el principio posibles ineficiencias, cuellos de botella o conflictos en el proceso de producción. Al aprovechar las capacidades predictivas de MBSE, los equipos de producción pueden probar diferentes escenarios, ajustando cronogramas, distribución del personal y uso del equipo para optimizar la eficiencia. Esto significa que los fabricantes pueden tomar decisiones basadas en datos sobre cómo asignar mejor los recursos, ya sea asegurando que los componentes críticos lleguen justo a tiempo o que el personal con la experiencia adecuada esté ubicado donde más se necesita.

3. Soporte al ensamblaje complejo

El alcance de los sistemas modernos en el sector Aeroespacial y de Defensa es cada vez más amplio. A menudo implican ensamblajes intrincados con miles de componentes, cada uno con tolerancias precisas, dependencias y relaciones funcionales. Además, requieren una combinación de múltiples tecnologías, incluyendo software, materiales avanzados, electrónica y sensores. Pequeños errores pueden derivar en problemas mucho mayores más adelante. Un solo desalineamiento, una especificación incorrecta o una pieza faltante puede causar retrasos costosos, retrabajos o incluso fallos críticos para la misión.

MBSE proporciona un enfoque estructurado y basado en modelos para gestionar esta complejidad, definiendo relaciones precisas entre componentes, sistemas y subsistemas, e integrando todos los subsistemas desde el inicio. Esto garantiza que cada parte esté correctamente posicionada, orientada e integrada dentro del sistema mayor o del Sistema de Sistemas (SoS). Los ingenieros y equipos de producción pueden utilizar estos modelos digitales para validar las interacciones entre componentes, identificar posibles problemas de ajuste o alineación antes de que comience la producción y simular el proceso de ensamblaje paso a paso.

Además, MBSE permite una comunicación fluida entre los equipos involucrados en las distintas etapas del proceso de ensamblaje. Esto incluye la creación de una única fuente de datos que conecta la intención del diseño con el proceso físico de ensamblaje. Al proporcionar esta fuente única de “verdad”, todos los actores involucrados —diseñadores, ingenieros, técnicos y proveedores— están siempre alineados con las especificaciones e instrucciones de ensamblaje más recientes. Esto es especialmente valioso en programas de A&D a gran escala, donde diferentes equipos pueden estar trabajando en distintas secciones de una aeronave, nave espacial o sistema de defensa, a menudo desde múltiples instalaciones o incluso países.

4. Aseguramiento de la calidad y pruebas

MBSE integra el aseguramiento de calidad y las pruebas en el proceso de ingeniería digital para ayudar a los equipos a prepararse para la fabricación, asegurando que los defectos se identifiquen antes de que comience la producción. Al simular y validar procesos dentro de un entorno virtual, los fabricantes pueden detectar posibles debilidades, optimizar el rendimiento y reducir retrabajos costosos.

MBSE también estandariza los protocolos de prueba, proporcionando una referencia unificada para evaluar el cumplimiento y agilizar el control de calidad en los sitios de producción. Esto es especialmente importante en el sector Aeroespacial y de Defensa, donde la escala y complejidad de los sistemas implica que los equipos suelen estar distribuidos en múltiples ubicaciones y países, cada uno con infraestructuras distintas. Además, simplifica el proceso de cumplimiento normativo al mantener un registro digital completo de todas las pruebas y validaciones, asegurando la conformidad con los estándares de la industria y acelerando la certificación.

5. Facilitar la gestión del cambio

En la producción aeroespacial y de defensa, los cambios en los requisitos o diseños son inevitables debido a la evolución de las necesidades del cliente, actualizaciones regulatorias, restricciones en la cadena de suministro o avances tecnológicos. Gestionar estos cambios de manera eficiente es crucial para mantener los cronogramas de producción, garantizar la calidad y minimizar los sobrecostes. MBSE proporciona un enfoque estructurado y digital para la gestión de cambios al integrar actualizaciones en tiempo real dentro de una simulación digital unificada que ya es utilizada como fuente única de verdad por el equipo de producción.

En lugar de depender de documentación fragmentada y actualizaciones manuales, MBSE garantiza que cualquier modificación en el diseño o proceso se refleje instantáneamente en todos los componentes, sistemas y flujos de trabajo relacionados. Esta propagación automática de los cambios reduce el riesgo de inconsistencias, malentendidos e información desactualizada que llegue al área de producción. Y como ingenieros, equipos de producción y proveedores trabajan todos a partir del mismo modelo actualizado, se mantiene la alineación y se evitan errores costosos causados por especificaciones obsoletas.

MBSE también mejora el análisis de impacto al permitir a los fabricantes simular y evaluar las consecuencias de los cambios propuestos antes de implementarlos. Al analizar cómo afectan las modificaciones al rendimiento del sistema, las secuencias de ensamblaje o la logística de la cadena de suministro, los fabricantes pueden tomar decisiones basadas en datos que equilibren eficiencia, coste y viabilidad. Esta capacidad predictiva ayuda a prevenir interrupciones y garantiza que los cambios mejoren, en lugar de obstaculizar, la producción.

6. Integración de la cadena de suministro

La fabricación industrial a gran escala en el sector Aeroespacial y de Defensa depende de cadenas de suministro complejas y multinivel, con componentes provenientes de numerosos proveedores en distintas regiones. Asegurar que cada proveedor entregue las piezas a tiempo, con las especificaciones correctas y en sincronía con los cronogramas de producción es fundamental para mantener la eficiencia y evitar retrasos costosos.

MBSE mejora la integración de la cadena de suministro al proporcionar un enfoque estandarizado de modelado de sistemas y crear un marco común de comunicación. Esto no solo alinea a los proveedores con los requisitos de fabricación, sino que también les ofrece una forma sencilla de interactuar a lo largo de toda la cadena de suministro, garantizando una colaboración y coordinación fluida entre todas las partes interesadas.

Esto es posible en parte gracias a la capacidad de MBSE para integrar los datos de los proveedores directamente en el flujo de trabajo de diseño y producción. Al vincular los modelos digitales proporcionados por los proveedores con la arquitectura general del sistema, los fabricantes pueden realizar pruebas virtuales de ajuste y rendimiento antes de que las piezas lleguen a la línea de ensamblaje, lo que reduce la probabilidad de problemas de integración y asegura que todos los componentes funcionen juntos como se espera.

MBSE también fortalece la resiliencia de la cadena de suministro al permitir el monitoreo en tiempo real y el uso de análisis predictivos. Los fabricantes pueden rastrear el impacto de interrupciones en la cadena de suministro —como escasez de materiales, retrasos en el envío o cambios regulatorios— sobre los cronogramas de producción y el rendimiento del sistema. Al simular diferentes escenarios de abastecimiento dentro de un gemelo digital de todas las operaciones de fabricación, las empresas pueden identificar proveedores alternativos o ajustar los plazos de producción con antelación, mitigando riesgos antes de que se conviertan en problemas mayores.

7. Aceleración del aumento de producción y escalabilidad

Cumplir con los cronogramas de entrega para capacidades críticas es fundamental en los programas aeroespaciales y de defensa. Los fabricantes recurren cada vez más a MBSE para reducir significativamente el tiempo desde el concepto inicial hasta la entrega de un producto funcional al cliente. MBSE facilita iteraciones de diseño más eficientes y precisas, lo que permite una entrada más temprana en la fase de producción. Este enfoque permite a las empresas aumentar las tasas de producción más rápidamente y con mayor seguridad.

8. Cumplimiento normativo y trazabilidad

En la mayoría de los grandes proyectos aeroespaciales y de defensa, cada parte del proceso de fabricación debe cumplir con estrictas regulaciones y estándares. MBSE proporciona un registro digital detallado y trazable de cómo los diseños y procesos cumplen con estos requisitos, lo que facilita las auditorías y certificaciones. Esto es invaluable para el cumplimiento normativo, la certificación y el aseguramiento de la calidad, especialmente en industrias altamente reguladas como la aeroespacial y de defensa. Además, mejora la colaboración entre equipos al ofrecer una visibilidad clara sobre la evolución de los diseños de producto y los procesos de fabricación.

9. Control de costes y reducción del riesgo

MBSE contribuye a ahorros significativos de costes durante todo el ciclo de vida del producto. Al detectar errores de diseño en etapas tempranas y reducir la necesidad de retrabajos, las empresas pueden evitar cambios costosos en fases avanzadas del desarrollo. Esta metodología también agiliza el cumplimiento de las normativas del sector, ayudando a los fabricantes a evitar sanciones económicas y paradas en la producción.

Además, al identificar posibles desafíos de producción desde la fase de planificación, MBSE permite anticipar y abordar limitaciones de materiales, ineficiencias en los procesos y problemas de integración antes de que se conviertan en obstáculos costosos. En la práctica, al simular distintos escenarios y evaluar el impacto de diversas restricciones, MBSE permite a los equipos tomar decisiones informadas que optimicen la eficiencia y la asignación de recursos.

Este enfoque proactivo garantiza que los procesos de producción se mantengan dentro del cronograma, reduciendo la probabilidad de retrasos inesperados o rediseños de última hora que pueden tener consecuencias financieras tanto a corto como a largo plazo.

Muchos de estos desafíos ya son una realidad para las empresas del sector aeroespacial y de defensa, y solo se volverán más exigentes a medida que los productos y sistemas sigan aumentando en complejidad. Actúa ahora y comienza a desarrollar tus capacidades MBSE para los equipos de producción antes de que sea demasiado tarde.