PLM, Digital Engineering und das US Verteidigungsministerium
Was ist Digital Engineering?
Digital Engineering kombiniert sowohl technische als auch kulturelle Aspekte der Produktentwicklung, die umfassende digitale Modelle komplexer Produkte, die entwickelt werden sollen, nutzen. Diese datenreichen Produktkarten ermöglichen eine nahtlose Integration von Design und Entwicklung bis hin zu Lieferung und laufendem Support. Im Gegensatz zum traditionellen Systems-Engineering liegt der Schwerpunkt beim Digital Engineering auf Agilität und Leistung.
Was sind die Vorteile des Digital Engineering?
Da das Digital Engineering auf dem traditionellen Produkt-Engineering mit innovativen technologischen Tools, Prozessen und einer Kultur aufbaut, kann es die Qualität eines komplexen Produkts oder Systems vom Konzept bis zur Ausmusterung effektiver maximieren und das Risiko senken. Jede Art von Digitalisierung verfolgt im Wesentlichen drei Ziele:
- Verbesserte Sichtbarkeit und Zugänglichkeit von Daten
- Beschleunigung fundierter Entscheidungen auf der Grundlage dieser Daten
- Besserer Zugang zu und Anwendung von Messgrößen für Verbesserungen (z. B. Kosten, Qualität, Entwicklungszeit und Verfügbarkeit von Ausrüstung)
Intelligente digitale Modelle ermöglichen es den Teams, schneller zu iterieren, mit Designs zu experimentieren und sowohl Chancen als auch Lösungen frühzeitig im Entwicklungsprozess zu erkennen. Die Kontinuität, die ein Digital Thread bietet, fördert die Zusammenarbeit und die teamübergreifende Kommunikation und verbessert die Effizienz, Qualität und Entscheidungsfindung im gesamten Unternehmen.
Welche Rolle spielt PLM im Digital Engineering?
Product Lifecycle Management (PLM)-Lösungen sind das Rückgrat des Digital Engineering. Da es eine Architektur mit einer maßgeblichen Wahrheitsquelle erfordert, ist PLM die perfekte, zentralisierte Plattform, um sie zu unterstützen. PLM-Lösungen können nicht nur den Lebenszyklus eines Produkts von der Idee bis zur Ausmusterung verfolgen, sondern auch digitale Zwillingssimulationen in einer kontrollierten Umgebung unterstützen und Daten in einem organisierten Repository sammeln. PLM-Lösungen steigern die Produktivität, verbessern die Qualität und senken die Kosten, um die zentralen Aspekte der digitalen Entwicklung zu unterstützen.
Warum ist Digital Engineering für das US-Verteidigungsministerium wichtig?
Die Digitaltechnik spielt für das US-Verteidigungsministerium (DOD) und seine Waffensystementwicklung eine große Rolle. Im sich ständig weiterentwickelnden Verteidigungsbereich Schritt zu halten, ist eine Frage der nationalen Sicherheit, und die digitale Technik ist ein unschätzbares Mittel für das Verteidigungsministerium, um effizient und flexibel zu arbeiten. Geopolitik und technologische Innovation sind rasche und unberechenbare Kräfte, was bedeutet, dass das Verteidigungsministerium ständig in der Lage ist, auf noch nie dagewesene Komplexitäten zu reagieren und diese vorauszusehen. Dieser dringende Bedarf an ständiger Flexibilität macht die digitale Technik zu einer entscheidenden Praxis, die sowohl die Beschaffung (Entwicklung neuer Systeme) als auch die Instandhaltung (Wartung bestehender Systeme) unterstützt. Ab 2024 verlangt das Verteidigungsministerium, dass neue Beschaffungsprogramme mit digitaler Technik ausgestattet werden und dass die Verfahren des digitalen Engineerings so früh wie möglich in die Programmplanung einfließen.
All dies steht im Einklang mit der Nationalen Verteidigungsstrategie, die darauf abzielt, durch die Optimierung von Prozessen und die Ermöglichung datengestützter Entscheidungen dem Soldaten schnelle Fähigkeiten zur Verfügung zu stellen. Es ist auch anzumerken, dass das Verteidigungsministerium oft das Tempo für diese Art von Maßnahmen vorgibt, so dass die NASA, das DOE und andere Behörden dies wahrscheinlich genau beobachten.
Wie nutzt das Verteidigungsministerium die Strategien des Digital Engineering?
Ob es um die Zusammenarbeit, digitale Modelle und Rückverfolgbarkeit, Analysen durch digitale Threads oder digitale Artefakte geht, das Verteidigungsministerium setzt digitale Technik strategisch ein, um seine Fähigkeiten in verschiedenen Bereichen zu verbessern.
Nützliche Strategieformen
Es gibt mehrere allgemeine Strategietypen im Bereich Digital Engineering, von auf Entdeckung ausgerichteten Strategien, die Möglichkeiten und potenzielle Probleme aufzeigen, bis hin zu Strategien für operative Exzellenz, die den Betrieb optimieren und Kosten senken. Das Verteidigungsministerium setzt Digital Engineering für die folgenden Strategien ein.
Formalisierte Entwicklung und Modelle
Um die Entwicklung zu straffen, hat das Verteidigungsministerium Modelle und Simulationen als Teil des formalen Prozesses eingeführt. Modelle stellen tatsächliche oder konzeptionelle Systeme mithilfe von Physik, Mathematik oder logischen Ausdrücken dar. Simulationen demonstrieren Modellimplementierungen im Laufe der Zeit und ermöglichen es dem Verteidigungsministerium, Anforderungen zu überprüfen und Änderungen zu bewerten. Der Einsatz von Modellen und Simulationen verbessert die Entscheidungsfindung und informiert die Beteiligten besser. Außerdem beschleunigen sie die Entwicklung, da sie nicht denselben Einschränkungen unterliegen wie Feldtests, was die Flexibilität der Technik weiter fördert.
Verbindliche Informationsquellen
Der Erfolg von Digital Engineering hängt von zuverlässigen Systemquellen während des gesamten Produktlebenszyklus ab. Mit einer PLM-Lösung als Informationsquelle stellt das Verteidigungsministerium konsistente, zuverlässige Informationen für alle Beteiligten sicher. Mit einer maßgeblichen Informationsquelle können sie eine bessere Zusammenarbeit und weniger Fehler erwarten.
Technologische Innovation
Um Innovationen zu fördern, setzt das Verteidigungsministerium modernste Tools, Analysen und Datenwissenschaften ein. Die Nutzung neuester Technologien bedeutet schnelles Prototyping, frühzeitige Fehlererkennung und Verbesserungen der allgemeinen technischen Verfahren. Ganz zu schweigen davon, dass durch Investitionen in innovative Technologien Zeit gespart und kostspielige Fehler vermieden werden können, die einen Durchbruch verhindern und die Projekte gefährden.
Infrastruktur und Umgebungen
Der Aufbau eines stabilen Ökosystems für digitales Engineering erfordert eine unterstützende Infrastruktur. Kollaborative Umgebungen, wie das Digital Engineering Ecosystem (DEE), ermöglichen nahtlose Integrationen, die häufige Design-Iterationen und Tests erleichtern.
Veränderung der Unternehmenskultur
Die Einführung von Digital Engineering erfordert mehr als nur die Implementierung neuer Technologien und Prozesse. Die Kultur und die Belegschaft des Verteidigungsministeriums müssen sich dahingehend verändern, dass Agilität, datengestützte Entscheidungsfindung und disziplinübergreifende Zusammenarbeit in den Vordergrund rücken. Durch Schulungs- und Sensibilisierungsprogramme können sie ihr Personal ermutigen und befähigen, digitale Praktiken und Tools effektiv anzuwenden.
Hochwertige digitale Entwicklungsdienstleistungen
Alle Qualitätsstrategien des Verteidigungsministeriums orientieren sich an den Praktiken der digitalen Technik und werden von diesen unterstützt. Das Verteidigungsministerium hat einen Qualitätsmanagementplan (QMP) eingeführt, der darlegt, wie ein Programm Qualitätsmaßnahmen (Qualitätskontrolle, Qualitätssicherung und kontinuierliche Prozessverbesserung) in Übereinstimmung mit den Qualitätsrichtlinien der Organisation umsetzen will. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf dem Engineering in der Fertigung und Qualität (M&Q), um die industriellen Risiken bei der Übergabe von Verteidigungslabors an die Streitkräfte zu minimieren. Dies kann die Fertigungsplanung, die Kostenabschätzung, die Produktion, die Qualitätssicherung und vieles mehr umfassen.
PLM-Lösungen kommen auch umfassenderen Qualitätsinitiativen zugute. Automatisierte Prozesse und standardisierte Arbeitsabläufe vermindern Fehler und setzen bewährte Verfahren durch. Der durch PLM geschaffene Digital Thread ermöglicht die Rückverfolgbarkeit von Produktdaten im gesamten Unternehmen. PLM fördert auch die Zusammenarbeit, indem es allen Beteiligten eine zugängliche Informationsquelle bietet, so dass jeder mit den neuesten Informationen arbeitet - ganz zu schweigen von den Möglichkeiten zur kontinuierlichen Verbesserung durch die Feedbackschleifen.
Digital Engineering und Datentransformation
Durch die Nutzung der Möglichkeiten des digitalen Engineerings und der Datentransformation können private und öffentliche Organisationen wettbewerbsfähig, agil und widerstandsfähig bleiben.
Serviceleistungen und digitale Verwaltung
Digital Engineering ermöglicht eine nahtlose Integration digitaler Modelle über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg. Vom Entwurf bis zur Auslieferung ermöglichen Digital Engineering Services eine fundierte Entscheidungsfindung, weniger Fehler und eine bessere Zusammenarbeit.
Modernisierung durch Anwendung
Moderne Innovation erfordert moderne Tools. Digital Engineering verwandelt veraltete Prozesse in agile, datengesteuerte Arbeitsabläufe. Durch die Anwendung von Digital-Engineering-Prinzipien können Unternehmen ihre Prozesse verfeinern und ihre Abläufe neu beleben.
Adaptive Operationsmodelle
Das schnelle Tempo der Technologie erfordert Anpassungsfähigkeit. Adaptive Betriebsmodelle ermöglichen es Unternehmen, schnell auf sich ändernde Anforderungen, Bedrohungen und Chancen zu reagieren. Anhand dieser Modelle können die Benutzer Strategien entdecken, um der Entwicklung immer einen Schritt voraus zu sein.
Ziele des Digital Engineering im US-Verteidigungsministerium
Technologischer Fortschritt bei der Ausrüstung
Mithilfe von künstlicher Intelligenz, Machine Learning und fortschrittlichen Simulationen kann das Verteidigungsministerium modernste Systeme entwerfen, entwickeln und warten. Diese Fortschritte stellen sicher, dass unsere Streitkräfte Zugang zu den modernsten Tools haben, und können gleichzeitig die Kosten senken und die Effizienz der Missionen unterstützen.
Identifizierung von Risiken
Das Risikomanagement ist während des gesamten Lebenszyklus eines Systems von entscheidender Bedeutung. Durch Modellierung, Simulation und Analyse lassen sich Risiken frühzeitig erkennen und angehen. Dieser proaktive Ansatz für das Verteidigungsministerium gewährleistet, dass unsere militärischen Systeme robust, zuverlässig und widerstandsfähig sind.
Entwürfe testen
Virtuelle Prototypen ermöglichen es Ingenieuren, verschiedene Szenarien zu simulieren, die Leistung unter verschiedenen Bedingungen zu bewerten und Entwürfe zu validieren. Das Verteidigungsministerium kann die Entwicklung beschleunigen, indem es kostspielige physische Tests reduziert und gleichzeitig sicherstellt, dass die Systeme die erforderlichen Anforderungen erfüllen.
Ideale Transformation
Digitales Engineering ermöglicht es dem Verteidigungsministerium, innovativ zu sein, die Sicherheit zu verbessern und einen technologischen Vorsprung zu halten. Um eine ideale Transformation zu erreichen, strebt das Verteidigungsministerium nach nahtloser Interoperabilität zwischen Systemen und Plattformen, nach Flexibilität, um sich schnell an veränderte Bedrohungen und Anforderungen anzupassen, nach einem effizienten Lebenszyklusmanagement vom Konzept bis zum Auslaufen und nach einem starken kollaborativen Umfeld, das funktionsübergreifende Teamarbeit fördert.