MBSE可以帮助航空航天和国防行业应对9大生产挑战
从设计集成到供应链弹性，了解 MBSE 如何重塑制造业。
在我们的第一篇博客在基于模型的系统工程 （MBSE） 这一主题上，我们着眼于更大的图景 - 系统工程从何而来，它如何演变为 MBSE 成为 MBSE 的重要机会航空航天和防御（A&D）创新者，以及为什么也应该将其集成到他们的生产环境中。在这篇博客中，我们将更深入地探讨 MBSE 如何帮助 A&D 公司解决他们最紧迫的生产挑战 - 概述了我们的客户告诉我们他们最常遇到的九项挑战，以及CATIA 系统工程支持这种转变。
1. 弥合设计和制造之间的差距
MBSE 为工程师提供了一种创建与项目相关的所有信息的单一数字存储库的方法。它充当单一事实来源，用于集成设计和制造团队，让每个人都能看到和访问来自所涉及的每个系统和流程的数据。这可确保制造团队能够获得有关产品的准确、最新信息。它有助于避免规格不匹配或说明不明确等问题，这些问题可能导致生产延迟或错误。它为工程师和生产团队提供了一种通用语言，将传统上难以相互理解的两个截然不同的世界聚集在一起。
MBSE 还使制造和生产团队能够从系统系统 （SoS） 的角度应对挑战。这使他们能够了解各个生产系统发生的更广泛环境，从而认识到它们如何连接以创建复杂的集成，共同实现单个系统无法单独实现的更高级别能力。随着A&D项目变得更大、更复杂、更复杂，这是一种确保团队了解全球生产挑战的方法，如果简单地孤立地看待单个产品或流程，可能会错过这些挑战。
2. 加强生产计划
MBSE允许A&D制造商在物理制造开始前在虚拟环境中模拟生产过程。通过创建装配线、资源分配和工作流程的全面数字仿真，制造商可以及早发现生产过程中潜在的低效率、瓶颈或冲突。
通过利用 MBSE 的预测功能，生产团队可以测试不同的场景，调整计划、员工分配和设备使用情况，以优化效率。这意味着制造商可以就如何最好地分配资源做出数据驱动的决策，无论是确保关键组件及时到达，还是将具有适当专业知识的人员安置在最需要的地方。
3. 支持复杂装配
现代A&D系统的范围正在变得巨大。它们通常涉及具有数千个组件的复杂组件。每个都具有精确的公差、依赖关系和功能关系。它们还需要多种类型的技术，包括软件、先进材料、电子和传感器。单个未对准、不正确的规格或缺失的部件都可能导致代价高昂的延误、返工，甚至关键任务故障。MBSE 通过定义组件、系统和子系统之间的精确关系，从一开始就集成所有子系统，提供了一种结构化的、模型优先的方法来管理这种复杂性。这确保了每个部件都被正确定位、定向和集成到更大的系统或 SoS 中。工程师和生产团队可以使用这些数字模型来验证组件交互，在生产开始之前识别潜在的配合或对齐问题，并模拟分步装配过程。
此外，MBSE 支持在装配过程的不同阶段参与的团队之间实现无缝沟通。这包括创建数字线程 – 将设计意图与物理装配过程联系起来的单一数据源。通过以这种方式提供单一的“事实”来源，所有利益相关者（设计师、工程师、技术人员和供应商）始终与最新的规范和装配说明保持一致。这在大规模的A&D项目中尤其有价值，在这些项目中，不同的团队可能在飞机、航天器或防御系统的不同部分工作，通常在多个设施甚至国家之间进行工作。
4. 质量保证和测试
MBSE 将质量保证和测试集成到数字工程流程中，帮助团队为制造做好准备，确保在生产开始之前识别缺陷。通过在虚拟环境中仿真和验证流程，制造商可以检测潜在的弱点、优化性能并减少代价高昂的返工。
MBSE 还对测试协议进行了标准化，为评估合规性和简化整个生产站点的质量控制提供了统一的参考。这在 A&D 中尤其重要，因为系统的规模和复杂性意味着团队通常分布在多个地点和国家 - 所有这些都具有不同的基础设施。它通过维护所有测试和验证的全面数字记录来简化监管合规流程，确保遵守行业标准，同时加快认证速度。
5. 促进变更管理
在A&D生产中，由于不断变化的客户需求、监管更新、供应链限制或技术进步，需求或设计的变化是不可避免的。有效管理这些变化对于维持生产计划、确保质量和最大限度地减少成本超支至关重要。MBSE 通过将实时更新集成到统一的数字模拟中，提供了一种结构化的数字化变更管理方法，该模拟已被生产团队用作单一事实来源。
MBSE 不依赖于零散的文档和手动更新，而是确保任何设计或流程修改都能立即反映在所有相关组件、系统和工作流程中。这种更改的自动传播降低了不一致、沟通不畅和过时信息到达工厂车间的风险。而且，由于工程师、生产团队和供应商都使用相同的更新模型工作，因此可以保持一致并避免因使用过时的规格而导致的代价高昂的错误。
MBSE 还使制造商能够在实施之前模拟和评估拟议更改的后果，从而改进影响分析。通过分析修改如何影响系统性能、装配顺序或供应链物流，制造商可以做出数据驱动的决策，以平衡效率、成本和可行性。这种预测功能有助于防止中断，并确保变化可以增强而不是阻碍生产。
6. 供应链整合
A&D行业的大规模工业制造依赖于错综复杂、多层的供应链，这些组件来自不同地区的众多供应商。确保每个供应商按时、按照正确的规格交付零件并与生产计划同步，这对于保持效率和避免代价高昂的延误至关重要。MBSE 通过提供标准的系统建模方法和创建通用通信框架来增强供应链集成。这不仅使供应商与制造要求保持一致，而且为他们提供了一种在供应链上下游参与的简单方法，以确保所有利益相关者之间的无缝协作和协调。
这在一定程度上归功于 MBSE 能够将供应商数据直接集成到设计和生产工作流程中。通过将供应商提供的数字模型与整体系统架构链接起来，制造商可以在零件到达装配线之前进行虚拟装配和性能测试，从而减少集成问题的可能性，并且所有组件都能按预期协同工作。
MBSE 还通过启用实时监控和预测分析来支持供应链弹性。制造商可以跟踪供应链中断（例如材料短缺、运输延迟或法规变化）对生产计划和系统性能的影响。通过在所有制造业务的虚拟孪生中模拟不同的采购场景，公司可以确定替代供应商或提前调整生产时间表，从而在风险升级之前降低风险。
7. 更快的产量提升和可扩展性
遵守关键任务能力的交付时间表对于A&D项目至关重要。制造商越来越多地转向 MBSE，以显著缩短从初始概念到向客户交付功能性产品的时间。MBSE 有助于更高效、更准确地进行设计迭代，从而更早地投入生产。这种方法使公司能够更快速、更有把握地提高生产率。
8. 合规性和可追溯性
在大多数大型A&D项目中，制造过程的每一个部分都必须满足严格的规定和标准。MBSE 提供详细、可追溯的数字记录，说明设计和流程如何满足这些要求，从而简化审核和认证。这对于监管合规、认证和质量保证非常宝贵，尤其是在像A&D这样高度监管的行业中。它还通过提供对产品设计和制造流程演变的清晰可见性来改善团队之间的协作。
9. 成本控制和降低风险
MBSE 有助于在整个产品生命周期中显著节省成本。通过及早发现设计缺陷并减少返工，公司可以避免在开发后期进行代价高昂的更改。这种方法还简化了对行业法规的遵守，帮助制造商避免了代价高昂的处罚和生产停工。
通过在规划阶段的早期识别这些潜在的生产挑战，MBSE 可以帮助制造商预测并解决材料限制、流程效率低下和集成问题，以免它们成为代价高昂的障碍。通过模拟不同的场景并评估各种约束的影响，MBSE 使团队能够有效地做出明智的决策，从而优化效率和资源分配。这种积极主动的方法可确保生产流程按计划进行，从而减少意外延误或最后一刻重新设计的可能性，这些原因本身可能会导致短期和长期的财务后果。
