La ingeniería de sistemas basada en modelos mejora los procesos de planificación, la documentación y la seguridad de diseño

La ingeniería de sistemas se caracteriza por la necesidad de pensar de forma jerárquica. El proceso de planificación requiere desarrollar sistemas superiores y subordinados con niveles de edición en diferente detalle, desde la primera descripción funcional hasta el último detalle del mazo de cables. Normalmente suelen ser varios especialistas los que planifican y documentan estos sistemas, para lo que utilizan también distintas herramientas. Aquí se plantea el reto de, por una parte, mantener la vista general y, por otra, garantizar una consistencia continua de los datos.

El enfoque «Top-down» de la ingeniería de sistemas se utiliza sobre todo en sistemas complejos y muy caros con elevadas exigencias de tecnología y seguridad. Empezando por el borrador de sistemas compactos como las máquinas para resonancias magnéticas o los cajeros automáticos, pero especialmente en la industria aeroespacial y de defensa.

El desarrollo del sector espacial siempre se ha relacionado con las visiones de futuro y con la famosa expresión «ver más allá de sus narices». Lo que resulta aún más sorprendente es que, para la planificación de los satélites más modernos y la ingeniería de la tecnología de navegación espacial más avanzada, se sigan utilizando documentación en papel y listas Excel elaboradas a mano. Sus resultados se transmiten muchas veces manualmente y, en el mejor de los casos, a través de interfaces que siempre implican un considerable trabajo administrativo.

También los documentos digitales son a menudo meras listas o gráficos creados con ayuda de un ordenador, sin lógica ni información detallada detrás. Georg Hiebl, gestor de productos del Departamento de Movilidad en la empresa de desarrollo de software Aucotec, resume de la siguiente forma el famoso «wysiwyg» (what you see is what you get) con respecto a los documentos convencionales: «En este caso, lo que ves es, desafortunadamente, lo que hay. No existe una conexión continua en todo el proceso de ingeniería».

Por ello, Aucotec AG ha desarrollado un sistema que, gracias a su arquitectura de varios niveles y al hecho de consistir en bases de datos, por una parte apuesta por una ingeniería simultánea, multidisciplinar y estructurable de forma individual y, por otra, es continuo y claro y está a la altura de los requisitos de jerarquía de principio «Top-down». «Aquí la prioridad absoluta es la parte más valiosa de la ingeniería, es decir, los datos, no los documentos», dice Hiebl.

En la plataforma Engineering Base (EB) se han invertido más de 30 años de experiencia. Aquí un documento, no importa que sea una lista o un gráfico, es solo una de las múltiples representaciones de la información que contiene el modelo de datos centralizado. Y detrás hay mucho más de lo que parece a simple vista: todos los datos básicos de los objetos se pueden consultar a través de estos documentos, también los datos que no se ven, como detalles de cableado, y mucho más.

La ingeniería de sistemas clásica se divide en cuatro partes: empieza por la definición de los sistemas y subsistemas, sigue con la infraestructura y la posterior determinación de la información de cableado, y acaba con el diseño de los detalles mecánicos del mazo de cables. En EB, la información de cada parte se estructura sobre los datos elaborados previamente en el nivel jerárquico. Ya no es necesario introducir ningún dato múltiples veces. Los malentendidos y los largos ajustes entre las diferentes disciplinas pasan a ser cosa del pasado. Ello también se aplica a la información del sistema mecánico, ya que una conexión online bidireccional permite mantener la consistencia entre 2D y 3D.

«De este modo, EB consigue una consistencia y calidad extraordinarias, a la vez que dispone del gemelo digital de los mazos de cables del sistema. Desde la primera planificación previa hasta el cableado detallado, todo está disponible en el modelo digital de la base de datos, de forma que todas las personas implicadas en cualquier nivel jerárquico pueden navegar por la información de forma continua y pueden editarla», explica el gestor de productos. Así, las diferentes disciplinas pueden trabajar en el proyecto en paralelo y se evitan la información errónea, los problemas en los pasos del proceso y las inconsistencias en las denominaciones. Todas las relaciones lógicas son útiles, desde el esquema unifilar hasta el cableado detallado. Todos los conectores y cables se pueden seguir desde el principio hasta el final. Además, EB permite a los usuarios elegir si quieren trabajar de forma puramente gráfica, puramente alfanumérica o combinando las dos.

Un sistema completo puede procesarse y autorizarse en proyectos parciales claros e independientes. Todos los objetos que se han creado una vez se pueden reutilizar para el procesamiento en detalle de una subunidad y también se pueden usar como plantilla para un nuevo proyecto.

Una detección de errores temprana y automatizada garantiza la elevada calidad de los datos. Esto permite mantener la seguridad de diseño y cumplir con los plazos de forma fiable. De este modo, un constructor especializado en mecánica, por ejemplo, puede utilizar los datos 2D del sistema eléctrico para identificar los choques de los mazos de cables en el espacio de montaje. Una advertencia en el diagrama de bloques superior en caso de modificaciones decisivas en el nivel de diseño más profundo garantiza también la consistencia de los datos. El sistema de seguimiento de datos configurable de forma individualizada proporciona también una vista general de las modificaciones. Permite que varios usuarios editen los datos de forma simultánea y multidisciplinar, así como comprobar las especificaciones externas de los proveedores.

Entretanto, en la industria aeronáutica y de navegación espacial ya encontramos algunos usuarios de la plataforma que han pasado de pensar en los documentos a centrarse en los datos. En enero de 2017, en uno de los «Días de la tecnología» organizados por Aucotec y dedicados a la industria aeroespacial, expertos de Airbus Defense & Space, OHB System AG, Thales Alenia Space y Sysberry nos hablaron de cómo utilizan EB para enfrentarse a los retos cada vez más complejos de la ingeniería de sistemas y del desarrollo de mazos de cables.

La manipulación de grandes cantidades de macrodatos nos concierne a todos por igual. Todos estuvieron de acuerdo en que el hecho de que EB consista en bases de datos es, por así decirlo, el requisito más importante tanto para el enfoque «Top-down» requerido en la ingeniería de sistemas, como para la eficiencia (incluida la seguridad de datos garantizada de forma continua, también con grandes cantidades de datos). «Solo un modelo de datos abierto para todos los implicados permite contar con un proceso de ingeniería simultáneo y cooperativo que vaya más allá de las fronteras entre las disciplinas, las ubicaciones y los sistemas», explica Georg Hiebl. «De este modo, las modificaciones realizan únicamente en un lugar». El concepto de plataforma abierta de EB permite integrar en la ingeniería el ERP y otros sistemas externos, además de los datos 3D.

Como ventajas principales en la práctica, los expertos de la industria aeroespacial mencionaron, por ejemplo, la flexibilidad y la especial capacidad de adaptación de EB, que no obliga a los ingenieros a someter su flujo de trabajo a las limitaciones de un sistema. Otra ventaja mencionada fue la sustancial reducción de interfaces y transmisiones de datos, sobre todo manuales, gracias a la generación automática del gráfico de cableado. Por último, hablaron también del claro ahorro de tiempo y de la mayor seguridad de diseño, desde el primer diagrama de bloques hasta la emisión de los datos de fabricación, y no solo para los sistemas de satélites y navegación espacial.