L’ingegneria dei sistemi basata su modelli migliora i processi di progettazione, la documentazione e la sicurezza della progettazione

L’ingegneria dei sistemi è caratterizzata dalla necessità di pensare gerarchicamente. Il processo di progettazione richiede lo sviluppo di sistemi principali e sottosistemi con fasi di elaborazione diversamente dettagliate, dalla prima descrizione funzionale fino all’ultimo cablaggio (harness). La progettazione e la documentazione di questi sistemi coinvolgono spesso più professionisti che lavorano con tool diversi. La sfida principale consiste nel mantenere una visione d’insieme, da un lato, e garantire la coerenza dei dati, dall’altro.

L’approccio top-down dell’ingegneria dei sistemi si applica principalmente a sistemi complessi e costosi con elevati requisiti in termini di tecnologia e sicurezza. Si tratta di un principio universale che vale per la progettazione di sistemi compatti come le macchine per la risonanza magnetica nucleare così come anche per quella dei bancomat, ma soprattutto per l’industria aerospaziale e per il settore della difesa.

La conquista dello spazio è sempre stata strettamente collegata a visioni futuristiche e al famoso modo di guardare oltre il proprio orizzonte. Per questo è ancora più sorprendente che la pianificazione di satelliti all’avanguardia e la progettazione di tecnologie spaziali orientate al futuro siano ancora in parte effettuate con l’aiuto di documenti cartacei o di liste Excel creati autonomamente. I risultati vengono spesso trasmessi manualmente, nel migliore dei casi attraverso interfacce, che tuttavia implicano sempre oneri amministrativi.

Anche i documenti digitali si limitano spesso solo a liste o a grafici creati al computer, privi al loro interno di qualsiasi logica o informazione dettagliata. Georg Hiebl, Mobility Product Manager presso l’azienda sviluppatrice di software Aucotec, esprime la sua opinione sul famoso “wysiwyg” (what you see is what you get) in relazione ai documenti tradizionali: “Purtroppo in questo caso quello che vedi è esattamente tutto quello che ottieni. Non c’è un collegamento coerente con l’intero processo di progettazione.”

La Aucotec AG ha quindi sviluppato un sistema che grazie alla sua architettura multilivello e al suo orientamento al database, da un lato rappresenta un’ingegneria simultanea, multidisciplinare e strutturata individualmente e dall’altro soddisfa i requisiti di gerarchia del principio top-down in modo chiaro e coerente. “Ciò ci consente di concentrarci sul bene più prezioso dell’ingegneria, vale a dire i dati, non i documenti”, afferma Hiebl.

La piattaforma Engineering Base (EB) è il frutto di oltre 30 anni di esperienza. In questo contesto, un documento, sia esso una lista o un grafico, è solo una delle possibili rappresentazioni delle informazioni contenute nel modello centrale di dati. È molto più di quello che sembra: tutti i dati di background relativi agli oggetti sono accessibili tramite questi documenti, compresi quelli non visibili, come i dettagli di cablaggio e molto altro ancora.

La classica ingegneria dei sistemi si suddivide generalmente in quattro aree: dalla definizione di sistemi e sottosistemi interessati all’infrastruttura delle costruzioni, passando per la successiva definizione delle informazioni di cablaggio, fino alla progettazione dei dettagli di cablaggio meccanico. In EB, le informazioni per ciascuna area si basano sui dati generati nel precedente livello gerarchico, per questo le immissioni di dati multiple non sono più necessarie. Le incomprensioni e le lunghe attività di coordinamento tra le discipline vengono meno. Questo vale anche per le informazioni meccaniche, poiché un collegamento online bidirezionale garantisce la coerenza tra 2D e 3D.

“EB garantisce una coerenza e una qualità uniche, creando allo stesso tempo il digital twin del cablaggio fisico del sistema. Tutto, dalla pianificazione preliminare iniziale fino ai dettagli del cablaggio in questione, è incluso all’interno del modello di database digitale e reso accessibile per la navigazione e ulteriori modifiche a tutti i soggetti coinvolti a ogni livello della gerarchia.”, spiega il Product Manager. Ciò consente di svolgere in parallelo attività legate ai progetti afferenti diverse discipline, evitando inserimenti errati, confusioni durante i passaggi tra processi e incongruenze nelle designazioni. È possibile utilizzare tutte le relazioni logiche, dallo schema unifilare al cablaggio dettagliato. Ogni connettore, ogni cavo è tracciabile dall’inizio alla fine. EB offre inoltre agli utenti la libertà di scegliere se lavorare in modo puramente grafico, alfanumerico o combinato.

Un intero sistema può essere sviluppato e approvato mediante sottoprogetti chiari e indipendenti. Una volta creati, tutti gli oggetti possono essere usati per l’ulteriore elaborazione dei dettagli in una sottounità, così come modello (template) per un nuovo progetto.

Il rilevamento automatico e tempestivo degli errori garantisce un’elevata qualità dei dati, salvaguardando la sicurezza della progettazione e il rispetto affidabile delle scadenze. Ad esempio, un progettista meccanico può utilizzare i dati 2D dell’impianto elettrico per identificare le collisioni dei fasci nello spazio di installazione. Un messaggio di avvertimento generato nello schema a blocchi in alto in caso di modifiche chiave nella progettazione al livello inferiore garantisce inoltre la coerenza dei dati. Inoltre, il sistema di tracciamento dei dati configurabile individualmente fornisce una panoramica delle modifiche e supporta sia l’elaborazione multiutente interdisciplinare e simultanea che la verifica delle specifiche di fornitori esterni.

Nel settore dell’industria aerospaziale ci sono già diversi utenti della piattaforma che hanno fatto il salto di qualità dall’approccio incentrato sui documenti a quello focalizzato sui dati. In occasione dell’Aerospace Technology Day organizzato da Aucotec a gennaio 2017, gli esperti di Airbus Defense & Space, OHB System AG, Thales Alenia Space e Sysberry hanno discusso su come stanno affrontando con EB le sfide sempre più complesse dell’ingegneria dei sistemi nell’ambito dello sviluppo dei cablaggi.

Tutti sono accomunati dal fatto di dover gestire enormi quantità di dati. Si è inoltre convenuto che l’orientamento al database di EB rappresenti per così dire IL prerequisito, sia in termini di approccio top-down richiesto nell’ingegneria dei sistemi sia in termini di efficienza, ivi compresa la costante garanzia della qualità dei dati anche in presenza di grandi volumi. “Solo un modello di dati aperto a tutti gli operatori coinvolti consente un’ingegneria simultanea e cooperativa al di là dei confini settoriali, di sede e addirittura di sistema”, ha spiegato Georg Hiebl. “Ciò significa che le modifiche vanno apportate in un unico punto”. L’apertura di EB può collegare strettamente all’ingegneria non solo i dati 3D, ma anche ERP e altri sistemi esterni.

Tra i maggiori vantaggi per la propria attività, gli esperti del settore aerospaziale hanno citato ad esempio, la flessibilità e la particolare adattabilità di EB, che non costringe gli ingegneri a subordinare il loro workflow ai limiti di un sistema; oppure la minimizzazione fondamentale delle interfacce e dei trasferimenti di dati, soprattutto quella manuale, come la grafica di cablaggio generata automaticamente; infine, il notevole risparmio di tempo e la maggiore sicurezza della progettazione, dal primo schema a blocchi fino all’emissione dei dati di produzione, e non solo per i sistemi satellitari e spaziali.