Sanal Uzaydan Uzay Boşluğuna

Uzay taksilerinde, yolcu ve Formula 1 araçlarında kullanılan tüm ürünler, hiç olmadığı kadar karmaşık, akıllı ve entegredir. Siemens’in PLM (Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi) yazılımı da, üreticilerin işletmelerini dijital girişimlere dönüştürmelerine yardım etmekte ve bunun sonucunda daha akıllı ürünler ve onları üreten daha akıllı makineler geliştirilmektedir.

  31

The Dream Chaser uzay boşluğunda yüksek hızlara ulaşan bir araç olduğundan her türlü koşulda çok yüksek dayanıklılığa sahip olmalıdır. Dünya ile Uluslararası Uzay İstasyonu arasındaki, yeryüzünden 402 kilometre yükseklikte olan, rotasında ilerlerken, insanların ve gerekli eşyaların ulaşımını sağlamakta olan aracın hızı 7600 m/s'yı bulmaktadır. The Dream Chaser buna ek olarak 1650 °C ve üstündeki sıcaklıklara dayanmalıdır. Uzaydan geri dönüş sırasında atmosferin oluşturduğu sürtünmeden kaynaklanan ısı birçok maddeyi eritebilecek güçtedir.

 

“Chaser” adlı uzay aracının bu tür zorlukların üstesinden gelebilmesi için malzemeler ve yapısal mühendislik ile ilgili hesaplar doğru olmak ve uyumlu bir şekilde çalışmak zorundadır. Araç mükemmel bir şekle sahip olmalı ve fırlatılışının, uçuşunun ve inişlerinin simülasyonları, araç inşa edilmeden önce birçok kez oynatılmalıdır. Çünkü uzay son derece zorlu koşullara sahiptir ve böyle bir ortamda en ufak bir hata büyük zararlara yol açabilmektedir. Bununla birlikte The Dream Chaser’ın gelişimi ve simülasyon işlemleri pahalıdır ve uzun sürer.

PLM Yazılımı

Tekrar tekrar kullanılabilen uzay araçları üreten ve geliştiren SNC (Sierra Nevada Şirketi) Uzay Sistemleri 25 yıllık tecrübeye sahiptir ve şimdiye dek 4000 ürünü hatasız bir şekilde dağıtıp yaklaşık 420 projeye destek olmuştur. Bu başarılı projelerin 70'inden fazlası ise NASA için gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bu başarılar bu alanda çok büyük bir uzmanlığa sahip olunduğunun göstergesidir. SNC’nin bu başarısındaki etkenlerden biri ise ortaklarının SNC'nin zorlu taleplerini yerine getirebilmeleridir. Bu doğrultuda Dream Chaser görevi için SNC, yazılım (Siemens PLM), malzeme, hava ve uzay yolculuğu alanlarında dünya klasındaki şirketlerden oluşan bir “Dream Team(Rüya Takımı)” oluşturdu. 

Teamcenter iş birliği platformu ve bilgi ağı ile, Siemens PLM yazılımı, üreticilerin karmaşık sistemlerdeki fazla sayıda veriyi hızlı bir şekilde elde edip analiz edebileceği yenilikçi sistemleri temin eder. Ürün geliştirme ekibi ise multi-CAD (çoklu bilgisayar destekli tasarım) ortamında çalışır ve farklı yaklaşımları değerlendirip bir sonuca varırlar. Bu durum basit gibi gözükebilir ancak böyle bir ortamın oynadığı rol çok önemlidir. Eğer bir mühendis tüm bu bilgilere bir sistemde sahipse indirme, yükleme, gönderme veya düzenleme işlemlerinin neden olacağı zaman kaybı ortadan kalkar. Böylesine güvenli tek bir kaynağın olması, Dream Chaser ve United Launch Alliance’ın Atlas V roketi görevlerinin başarıyla tamamlanmasındaki önemli faktörlerdendir. SNC Uzay Sistemleri PLM portfolyosundan entegre bir şekilde ürün tasarımı, gelişimi ve üretimi sağlayan bir yazılım olan  NX TM platformunu seçmiştir. Bu yazılım ayrıca daha önce de Dream Chaser’ın gelişimini hızlandırmıştır.

 36 yıl boyunca yazılım geliştirmeyle uğraşmış Siemens PLM yazılımının CEO’su Chuck Grindstaff ”Şu anda yaptığınız yeniliklere yön veren etkenler o yenilikleri nasıl yaptığınıza da yön verecektir” diyor. ”Gelişmiş robotlar, 3D yazıcılar, bilgi otomasyonları akıllı yeniliklerin sadece birkaç örneğidir. Bu yeniliklerin ortak noktası hepsinin dijitalleştirme faktörüyle yönlendirilmiş olmasıdır. Bu da dijitalleşmenin yeni iş fırsatları oluşumunda ne kadar önemli bir rol oynayacağını gösterir.”

Görüldüğü üzere işletmelerini dijital girişimlere dönüştürenler geleceğe de yön verenler olacaklardır. Siemens PLM yazılımı da bunun nasıl başarılabileceğini ortaya koymaktadır. Üreticilerin endüstrideki dijital girişimlerini optimize etmelerine ve rekabette avantaj elde etmeleri için ne tür yeniliklere ihtiyaç duyduklarını anlamalarına yardım ederler. Böylece ortaya sadece akıllı ürünler değil onları üreten akıllı makineler çıkar.

PLM’nin en önemli kabiliyeti ürünleri dijital çiftleme (parçalarının tek tek farklı konfigürasyonlarda yerleştirilip test edildiği son ürünün sanal bir kopyası) yoluyla tüm gelişim boyunca simüle edebilmesidir. Bunun bir örneği 2012’den beri kızıl gezegende hizmet eden ve gerçekleştirilmeden önce her hareketi simüle edilen Mars aracı “Curiosity”’nin yere inişidir. Bir başka örnek ise American Axle’dır. Dijital çiftleme yöntemini kullanan simülasyonlar bu Amerikan araç sağlayıcısının yol gürültüsü ve titreşimlerini azaltmasını ve harcanacak bütçeyi her yıl % 20-30 civarı azaltmasını sağladı.

Siemens’in en yenilikçi müşterileri bir süredir kendi işletmelerini dijital girişimlere dönüştürmektedir. Bu faaliyetlerle ilgili yeni olan ise eğilimin hava ve uzay yolculuklarından daha çok tüketim ürünlerinin üretimine doğru kaymasıdır. Örneğin Maserati yeni modeli Ghibli ile lüks araç piyasasındaki yerini yükseltmeyi ve satışlarını arttırmayı hedeflemektedir, bu nedenle üretim hacmini, ürün kalitesi ve marka imajını sürdürerek büyütmelidir. Bu doğrultuda Ghibli’nin üretimi baştan sona iş birliği platformu ve bilgi ağı ile Teamcenter, gelişmiş tasarım için NX ve ilerleme tanımı ve ürünün sanal simülasyonu için de Tecnomatix tarafından yönetilecektir.

 

 
Dijital Fabrika

Müşterilerine böylesine yenilikleri sunmak için Siemens kendi dijital girişimini kullanmaktadır: Çin Chengdu’daki kardeş kuruluşu SEWC ile Siemens Electronics Works Amberg (EWA). Bu iki kuruluş Siemens PLM yazılımının nasıl kullanılacağının ideal iki örneğidir. Bu kuruluşlardaki üretim yöntemleri bundan 10 yıl sonraki standartların neler olabileceğini göstermektedir. Ürünlerin kendi üretimlerini kontrol etmesi bu standartlardan biridir. Bu doğrultuda Simatic Simatic’i üretir, yani programlanabilir mantık kontrolcüleri daha fazla mantık kontrolcüsünün üretimini kontrol eder. Amberg’deki dijital fabrikada her ürün en ince ayrıntısına kadar incelenir. Her gün yaklaşık 50 milyon bilgi işlenip Simatic IT üretim uygulama sistemine gönderilir. Yazılım bütün bu üretim kural ve işlemlerini tanımlamaktadır. Böylece üretim süreci baştan sona sanal olarak kaydedilir ve kontrol edilir; aynı zamanda Ar&Ge departmanıyla yakından bağlantılıdır. Simatic’in gelişimi üzerine elde edilen en yeni bilgiler NX ve Teamcenter yazılım çözümleri kullanılarak doğruca üretim sürecine aktarılır.

Grindstaff Siemens’in bu şekilde dijitalleşmeyi hem üretim aşamasında hem de yaşam döngüsünde mümkün kılan tek şirket olduğunu belirtmektedir. “Amberg dijital fabrikası deneyimlerinden çıkardığımız dersler ile müşterilerimizin planladıkları yenilikleri hayata geçirmelerine yardım ediyoruz.”

PLM yazılımı, aynı zamanda sanal ortamda iyi bir hazırlık için çok önemlidir. Amerika’nın en büyük makine parçası üreticisi Kapp Niles gerçek üretim için makinelerini hazır hale getirmek amacıyla sanal düzeyde PLM yazılımını kullanmaktadır. Kapp Niles’e göre Mechatronics Concept Designer ( gelişim döngüsündeki ilk aşamalardaki alternatif mekatronik gelişim konseptlerini üreten ve onları test eden program) makinenin gerçek dünyadaki karşılığı üzerine yapılan iş üç haftayken programlama hedeflerinin bir iş yerinde sadece bir haftada tamamlanmasını sağlamaktadır. 

Dream Chaser uzay aracında NX yazılımının sağladığı önemli özelliklerden biri çok düşük bir fiyata çok sayıda tasarımın görüntülenebilmesidir. Böylece yazılım prototip bile üretilmeden önce bu uzay aracının amaçlarını gerçekleştirebilmek için maddelerin hangi form ve kombinasyonlarda en uygun olacağını gösterir. Örneğin uzay aracını kaplayan maddeler aracı Dünya atmosferinden kaynaklanan yüksek sıcaklık ve yüksek basınçtan korumak için kullanılır. Daha önceki araçlarda kullanılan bu koruyucu maddeler farklı büyüklükte ve değiştirilmesi pahalıyken Dream Chaser üzerindeki kaplamanın parçalarının yarısından fazlası birbiriyle aynı büyüklüktedir, bunun sonucunda da üretim masrafları azalır.

 

Formula 1’de Sanal Zafer

Grindstaf “Bu tarz bir dijital planlama inovasyon geleceği için çok büyük önem arz ediyor” diye belirtmektedir. “Yenilikçi bir fikirle ne yapılacağından daha çok bu fikrin nasıl başarıyla hayata geçirileceğinin bilinmesi gerekir. Bunun olması için tüm kullanıcılar doğru bilgiye doğru zamanda doğru içerikten sahip ulaşmalıdır çünkü kararları hızlı ve doğru verebilmeleri gerekir.“ Grindstaff bu bilgiyi başlangıç noktasında kendi kendisini optimize eden akıllı modeller hazırlamak için temel olarak görüyor. “Modellerin neyi nasıl başarıyla yerine getireceğini bilmeleri gerekir. Kompleks bir sistem içinde birbirlerine bağlı bir şekilde bulunduklarını anlamaları gerekir. Formula 1’de tamamlanmış ürün diye bir şey yoktur. Bir arabanın prototipi haftada 1000 den fazla tasarım değişikliği yaşar, yani mühendislik ürününü geliştirmek çok büyük bir avantaj sağlamaktadır. Four-time FIA Formula One Constructors’ World Champions Infiniti Red Bull Racing yeni komponentleri tasarlamak, onları sanal olarak test etmek, bir mouse dokunuşuyla üretimini düzenlemek ve sonrasında onları dünya çapında herhangi bir noktada araçlara yüklemek için Siemens PLM tarafından sağlanan dijital bilgi ağına güvenmektedir.

Formula 1 aracıyla karşılaştırıldığında Dream Chaser’da bir yolculuk çok daha rahat olur. Araçtakiler ve hassas ürünler üzerindeki ivme kuvvetini özel tasarımı ve yapısıyla –sanal ortamda çalıştırılmış- Dünya atmosferine giriş sırasında 1.5 m/s² sınırlamaktadır. Dünya’nın en hızlı uzay aracı içinde yolcular, bir roller coaster içinde ilerlerken kendilerine uygulanan kuvvetin üçte birini hissedecekler. Bu da yeryüzündeki dijital bir girişimden başlayan bir yolculuk olduğundan çok heyecan verici bir başarıdır.

 

Kaynak: SIEMENS