Innan GKN Aerospace i början av 2000-talet beslutade sig för att fokusera på flyg- och försvarssidan hade man tre tunga verksamhetsgrenar: Automotive, Pulvermetallurgi och Aerospace. Men åren därefter blev verksamhetens renodling mot flygsidan alltmer uppenbar, inte minst efter köpet av Volvo Aero 2012 och sedan 2024 är i princip allt som inte låg inom aerospace avsålt.
All de stora flygplanstillverkarna på kundlistan
Idag är GKN Aerospace renodlat verksamt inom kommersiell flygindustri, försvar och rymdteknik och på kundlistan finns i princip alla de stora flygplanstillverkarna och rymdaktörerna och bolaget har utvecklats till en av världens större globala leverantörer av avancerade komponenter, flyg- och rymdsystem för både civila och militära tillämpningar. 2024 drog GKN in nära 45 miljarder kronor (3.47 miljarder pund) och har ca 16 000 anställda med tillverkning på 33 anläggningar i 12 länder, varav ca 2,200 i Trollhättan, vilket gör anläggningen till den största på flygmotorsidan.
Koncentration på ett tungt område alltså, med en fokuserad flygindustriell satsning. Man har tre divisioner:
- Aerostructures (strukturrelaterade bitar typ fönster, luckor, roder, kablage, etc): På försvarssidan med mycket kring det amerikanska stridsflygplanet F35 och exempelvis Black Hawk helikoptrarna, etc). Huvudkontor i Pappenrecht, Nederländerna. På civilsidan med Airbus som huvudkund, men också lite för Boeing. Man tar fram vingbalkar, roder, och större strukturdetaljer.
- Engines, vilket är divisionen Pettersson jobbar för, med anläggningen i Trollhättan som HK och med fokus på motorer. Men man har en rad andra sajter i divisionen, bl a Mexiko, USA, Malaysia, Indien och Norge.
- Electrical Wiring Interconnection Systems (EWIS) som utvecklar och levererar elektriska ledningssystem för kommersiella och militära flygplan och motorer.
Integration av Siemens- och Ansys-simuleringar i Teamcenter
”Min bakgrund är från designsidan där jag jobbat i 38 år i Trollhättan bl a med stort fokus mot design och simulering,” säger Karl-David Pettersson och tillägger att man idag har Siemens Teamcenter som PLM-ryggrad, designar i NX CAD, och använder Simcenter på simulerings- och analys-sidan. ”Här integrerar vi nu simuleringarna med Teamcenter där vi nu har planering, program, projekthantering, systems engineering, DFEMEA (Design Failure Mode and Effect Analysis), krav, verifiering och kopplad EBOM (engineering BOM, design- och konstruktions-BOMen). När man gör en verifiering så kan man begära ’verification request’, vilket triggar en simulering och så kan man länka tillbaka simuleringarna in i Teamcenter.”
”Programmässigt finns förstås också Siemens-lösningar med på simuleringsområdet, t ex Simcenter STAR-CCM+ när det gäller CFD (Computational Fluid Dynamic), men vi kör också en hel del i Ansys där vi har det mesta av lösningar för CFD, FEM (Finite Element Method) och annat. När det gäller materialdata är det Ansys Granta som gäller, där vi framför allt använt lösningen när vi bygger upp våra egna materialdatabaser, livslängdsberäkning och annat.”
Totalt jobbar ett hundratjugotal medarbetare med olika typer av simuleringar i Trollhättan. Generellt konstaterar Karl-David Pettersson att S&A-teknologin är avgörande för att optimera komplexa produktionsprocesser för flygmotorer med låg volym, validera design och materialflöde, förutsäga beteendet hos nya additiva tillverkningstekniker, förbättra produktionskapaciteten, minska kostnader och avfall samt stödja utvecklingen av hållbara flygmotorer genom att minimera miljöpåverkan.
”Så är det och det är en god indikation på hur viktig CAE-sidan är. Simulerings- och analys-arbetet är en stor del av det vi jobbar med på utvecklingssidan i allt från systemnivå på motorer ner till enskilda komponenter. Vi simulerar i detta t ex livslängd, vilket förstås är av största vikt när det gäller flyg. Men det ska sägas att även tillverkningsområdet idag blivit simuleringstungt. Ett exempel: Vi svetsar ihop många små delar till helheter där man kan få olika typer av distorsioner, material som slår sig och annat. Detta är en viktig pusselbit när det gäller att kunna lista ut hur man t ex ska få toleranser att hamna exakt där de ska. Vi har i detta byggt egna koder.”
Klart är också att S&A kontinuerligt vuxit i betydelse, inte bara för att teknologin har vässats och fått mer funktionalitet, utan också för att processorkapaciteten i datorer och förmågan att hantera de stora datavolymer som komplex simulering handlar om via HPC och tekniska plattformar som molnet, fått en helt annan kapacitet för gigantiska volymer.
Hur har simuleringssidan utvecklats?
”När jag började på 80-talet så var det VAX-datorer vi körde på,” berättar Pettersson. ”Kapaciteten i de här systemen var synnerligen begränsade vilket är en nackdel i simuleringar, som ju är mycket processorkrävande. Vi hade en gräns på 100 megabyte som jag fick göra slut på, men det växte när UNIX-arbetsstationerna kom. De var tjugo gånger snabbare och mycket billigare. Sen kan man säga att det exploderade i början på 90-talet, en utveckling på simuleringssidan som sedan fortsatt i snabb takt och allt pekar också mot att detta fortsätter.”
Det är många faktorer inom flyg som påverkat detta, inte minst regulatoriska krav.
”Absolut, ta våra motorfästen t ex, dom är FAA väldigt noga med och det är samma sak som ”engine blade out-simuleringar”. Man gör prov, certifierar motorn helt enkelt med hjälp av simuleringar. Nu ska man ha klart för sig att allt inte går att testa fysiskt. Man måste kunna lita på sina beräkningar. Livslängden beräknas och det är baserat på simuleringsunderlag; då måste man ha spårbarhet hela vägen till sånt som vilken modell använde man, vilka laster, vilka materialdata fanns och får man ny materialdata behöver man hela tiden kunna hantera skillnaden.”
”Engine Blade Out-simuleringen” som Pettersson talar om handlar om vad som händer om ett turbinblad i en motor slås ut. Det är en virtuell analys- och testmetod som används vid design av flygplansmotorer för att förutsäga hur motorns inneslutningshölje kommer att bete sig om en roterande fläkt eller ett turbinblad går sönder under drift.
Materialområdets enorma betydelse inom flygutveckling
Tittar man på olycksstatistiken så finns en rad exempel på hur känsligt detta med material kan vara. Flera tillbud har haft sitt ursprung i t ex materialutmattning i metallkomponenter, som kan börja med en till synes obetydlig sprickbildning. Men när det gäller flygsäkerheten är inget å andra sidan obetydligt.
”Ja, material-området är av enormt stor betydelse. Jag hade ju i början av mitt chefskap för design på GKNs motorsida en del incidenter med flyghaverier inom flygvapnet som var kopplat till motorn på Viggen. Idag är detta inte längre något problem, men det är som du säger inte mycket som behöver brista i precision för att det finns risk för att det går fel. Det kan exempelvis vara att man borrar ett hål lite för nära en kant och då skapas påfrestningar som kan leda till problem. Men ofta är det kombinationer av små fel som ligger bakom, eller felaktigt underhåll vid reparationer.”
Med detta som bakgrund framstår vikten av inspektion i samband med tillverkningen av exempelvis systemkomponenter som kritisk. Hur ser det ut här?
”Det är väldigt mycket av detta. Man inspekterar i processen, och ju mer komplicerade processer vi har desto mer ökar kraven på processtyrning; man måste kort sagt veta att det blir rätt. Vissa saker är svåra att kontrollera efteråt. När man svetsat ihop saker t ex, så kan man inte alltid se allt utan måste vara säker på att processen täcker kvalitetskraven överallt. Vilket innebär att man noga övervakar processen. Men ändå krävs särskilda inspektioner, ofta röntgar vi exempelvis efteråt för att försäkra oss om kvalitén, eller kollar med ultraljud. Vi är faktiskt stora på att göra röntgenbilder,” säger Karl-David Pettersson med ett leende.
Allmänt kan noteras att GKN Aerospace i inspektionsarbete använder digital inspektionsprogramvara för 3D-skanning och jämförelse med digitala modeller, men även exempel på AI-driven analys finns i utvecklingen av projekt som den ARM-finansierade Automated Defect Inspection för komplexa metalldelar, vilket involverar automatiserad visuell inspektion och AI för kvalitetskontroll.
Apropå material: Hur ser det ut på kompositsidan, området har ju vuxit kraftfullt i kraft av materialets lätthet parat med goda egenskaper ifråga om materialstyrka?
”Vi kommer mer och mer in på det, absolut. På vår forskningssida har vi också tittat på kompositer. Vi har en del produkter igång idag, men vi tror att kompositer kommer att röra sig alltmer in på motorsidan. Det finns en god potential i att minska vikt och öka styvheten.”
”Siemens förstod tidigt vikten av att koppla ihop systemen”
Karl David Pettersson har varit med hela den period som GKN använt och utvecklat användningen av Siemens PLM-verktyg i allt från design i NX och simuleringssidans växande betydelse, till modell-baserad design i tillverkningen och påkopplingen av PLM-verktygen till Opcenter. Hur ser du på Siemens lösnings-utveckling?
”Det uppenbara är att Siemens tidigt förstod vikten av att bygga ihop systemen under kommunikativ öppenhet. I vår värld är just det här med att jag t ex har 72 timmar på mig att hitta all data kopplat till en specifik produkt om det händer en olycka eller något går fel. Det betyder att man måste ta fram alla underlag från produktion, alla eventuella avvikelser från standard måste upp på bordet, liksom designunderlag och hur motorn är certifierad. Allt inom en begränsad tidsram. Samtidigt måste alla de här underlagen hållas vid liv och finnas tillgängliga i 40-50 år. Det innebär t ex att underlagen till det vi konstruerar nu måste kunna plockas fram 2080. Ponera att du har CAD-underlag och tillverkningsunderlag, men att dessa inte är länkade, då blir det ett enormt manuellt och digitalt detektivarbete att försöka få ihop det som behövs, hitta referenser, läsa dokument, etc. Att ha Teamcenter som paraply i detta på simuleringssidan, och med NX-kopplingarna klara, där man kan konsumera krav eller specifikationer, och hur man sen kan spåra direkt vilka inspektioner vi gjorde, vilken maskin det gick i, vilka verktyg som användes, osv, är till mycket stor hjälp.”
Hur fungerar detta idag?
”I huvudsak bra. Visst finns det vissa svårigheter, som att effektivt bygga ihop design och produktionsberedning, men där har jag nu en bra dialog med Siemens om hur vi ska gå vidare.”
Om att sluta loopen mellan design och tillverkning
Ett viktigt inslag i en anläggning som tillverkar metallkomponenter är förstås CAM-arbetet. Vad använder ni på CAM-sidan?
”Det är NX CAM för programmering och bearbetningsjobb som gäller, men vi använder också systemet för robotpropgrammering.”
En aspekt på detta är särskilt intressant: Under flera år har man nu från leverantörernas sida hävdat att man i CAD-systemet kan designa produkter för tillverkning. När designen är simulerad och klar ska man, lite grovt tillyxat, bara behöva trycka på en knapp för att få s a s en automatisk hantering och styrning av parten i CAM-beredningen och tillverkningen i maskin. Fungerar detta i verkligheten?
”Nja, teoretiskt måhända och då på lite enklare produktion, men i verkligheten när det gäller komplexa delar som ingår i flygmotorer ser det lite annorlunda ut. Detta handlar egentligen inte så lite om vår egen kärnkompetens. Vi gör komplicerade produkter och bryggan över till tillverkningen är verkligen vår konkurrensfördel. Vi har lagt väldigt mycket tid på att utveckla processerna för hur man lyfter över saker från produktutvecklingen och in i tillverkningen. Designgruppen förstår i högsta grad vad som går att tillverka och hur kapabiliteten i produktionsapparaten ser ut. Egentligen är detta samma sak som att du behöver koppla tillbaka till det vi inspekterar. Datan från produktionsgolvet, vilka egenskaper som får vilka toleranser och eventuellt hur många fel vi gör – allt detta är sånt som måste tillbaka till design, åtgärdas och sen ut i tillverkningen igen. Det är en loop som måste slutas och den tycker jag att vi lyckats mycket bra med. Men på sista raden innebär detta ännu idag att manuell överföring förekommer.”
Mer att hämta på automationssidan
Man kan i detta ana en potential för vässad automationsfunktionalitet. Vad kan man göra åt saken?
”Jag skulle önska mig att vi kunde få in mer av automation i detta och här tror jag att detta med BOM-strukturerna – EBOM, MBOM (Manufacturing BOM) och BOP (Bill of Process) – spelar nyckelroller. Under Realize LIVE-eventet i Amsterdam i somras talade också Siemens Digital Industries Softwares PLM-chef, Joe Bohman om detta. Kunskap och logik i hur man sätter upp system är väsentligt i detta. Jag är också övertygad om att systemen faktiskt har mer intelligens än hur det blir när vi använder dem. En hemlighet här är att Siemens lyckas kommunicera all den intelligens som man faktiskt byggt in i systemen, så att vi kan utnyttja deras potential fullt ut. Tveklöst har deras verktyg utvecklats mycket, men jag tror att det finns en del mer att hämta för oss – typ långtidsarkivering av data.”
Så, vad var det som Joe Bohman talade om i Amsterdam? Den integrerade BOMen. ”Nyckelfrågan är:”, sa han på scenen, ”Hur försäkrar man sig om sömlös integration av ingenjörsarbetet på designsidan och det i tillverkningen, och samtidigt får en effektiv hantering av förändring av komplexa produkter över hela deras livslängd när man tar fram hundratals varianter av dem?” Utmanande förstås, men Bohman pekade på Siemens senaste mantra i sitt svar på frågan: ”Förvandla komplexiteten till en konkurrensfördel,” sa han. Hur då? ”Vi har utvecklat ett BOM-innovations-konceptet som kopplar ihop DesignBOMen, EngineeringBOMen, och ManufacturingBOMen. Till och med kopplingar till SalesBOMen finns i konceptet.”
Det är en lösning som ger fantastiska resultat med allt på en plattform, hävdade Bohman:
- 20 gånger snabbare BOM-prestanda
- Här finns en från BOMarna fristående konfigurator för parter, tillverkningsanläggning och för försäljningen.
- Den hanterar alla förändringar över hela det större företaget
”Sätter man ihop de här bitarna har vi kunder som som end-to-end sparat 30 procent ifråga om cykeltider,” avslutade Bohman.
Det är lätt att förstå att kunders och användares, som GKN, fulla gillande. Och att de vill ha mer av den här typen av lösningar.
Vad kan AI göra för att underlätta?
De senaste årens mest explosiva teknologiutveckling handlar om AI – kan AI hjälpa till i det vi diskuterat ovan?
”Absolut, vi använder redan idag en del AI. Vi har t ex tittat en del på hur all data vi har från RM12 Gripen ska kunna användas för att vi ska kunna lära oss hur motorn beter sig. Kunskapshantering är annat vi tittar på där man kan tänka sig lösningar som hjälper oss att välja rätt, optimerade tillverkningsmetodik. Man kan tänka sig att man vid borrning av hål potentiellt har 15-20 olika sätt att göra detta, där kanske tre av dem är optimala. Men hur förmedlar vi denna kunskap? Systemet kan idag identifiera features, ja, men skulle i en utvecklad version kunna föreslå en bra tillverkningssekvens. Föreslå skärverktyg, matningshastighet, kylvattentryck, baserat på kunskap om hur bra olika varianter kan bli, hur snabbt det kan gå och även på individuella maskiners ’egna’ historik. Men egentligen är inte teknologin problemet i någon av de här frågorna. Det är istället tillgången på kvalitetssäkrad data och våra egna ’mentala’ förändringsprocesser.”
Ett annat viktigt inslag i produktframtagnings-arbetet där AI förekommer handlar om systems engineering-lösningarna. GKN Aerospace använder dem för att utveckla autonoma system och komplexa produkter. De använder i detta bl a avancerade digitala verktyg som 3D-visualisering och AI-driven analys för att stödja den systemtekniska processen i produktutvecklingen. Företagets engagemang för att utveckla hållbara flygtekniker kräver också ett systemiskt perspektiv för att hantera flera faktorer samtidigt, vilket är en grundläggande aspekt av systemteknik. Vinsterna av denna approach syns i alla led i produktframtagnings-processen. Genom att tillämpa systemteknisk metodik får man en omfattande förståelse i organisationen av produktens livscykel från design till tillverkning och till och med in i driftsfasen, vilket är avgörande för anpassade flygkomponenter. Men metodiken bidrar också till att säkerställa att komplexa tekniska lösningar uppfyller alla relevanta kund-, myndighets- och luftvärdighetskrav. Genom att tillämpa dessa principer kan GKN Aerospace analysera och optimera komplicerade processer, vilket säkerställer högtillförlitlig produktion och effektiv resursanvändning i utvecklingen av avancerade produkter, är kontentan av bolagets Engineering VPs syn på saken.
Allting måste inte alltid vara lika rätt…
Noggrannhet är A och O inom all flyg-industriell verksamhet, liksom hur man kvalitativt upprätthåller detta. Detta står i vissa perspektiv mot att det som produceras ska tas fram snabbt och med en bra ROI.
”Ja, det finns något av en motsättning i detta,” säger Pettersson. ”Det gäller ju att hela tiden förstå vad man inte får kompromissa med, kontra vad man kan kompromissa med. Det finns en risk i vår bransch att den här kulturen av att allt måste vara så fantastiskt riktigt och korrekt hela tiden går igenom på alla områden. Kanske t o m där det inte fyller någon bra funktion och då blir vi långsamma istället. Det gäller alltså att veta när något måste vara så optimalt exakt som det bara är tänkbart och när finns det ett mindre utrymme att göra fel, samtidigt som vi lär oss av felen. Det är en delikat balansgång. Mitt jobb handlar mycket om att hjälpa till att sortera i detta. Allting måste inte alltid vara ’lika’ rätt.”
Tittar vi sedan på tillverkningsbitarna och kopplingarna till PLM konstaterar GKN’s Engineering-VP att man nu satsat i det närmaste fullt ut på Siemens Opcenter.
”Vi har precis satsat på att börja använda större delar av Opcenter, där vi tidigare haft dellösningar som SBC, online inspektion, och t ex sånt som relaterar till hur man laddar upp programvaror i maskinerna. Men nu har vi alltså hela Opcenter.”
”Att frigöra data låsta i gamla applikationer kan revolutionera oss”
”Det viktiga i vår fortsatta digitaliseringsresa är att sätta upp en template för Opcenter. Vi har idag gamla lösningar på några sajter, på andra egentligen inget alls. De gamla lösningarna har kustomiserade MES-funktionaliteter och en del PLM-funktionalitet. När vi byter till SAP HANA, vilket är i processen nu, kan vi koppla upp Opcenter mot ERP-sidan. Vi har en Teamcenter-support som ’pratar’ med ERP-systemet och sålunda kan koppla mot PLM-bitarna. Integration alltså, och att sätta en bra template för Opcenter – däri ligger viktiga steg framåt. Första utdragningen sker nu och sen går vi live till våren.”
”Sen har vi, precis som vi gick live förra våren med vår Teamcenter-uppdatering, satt upp systems engineering, programledning, kravhantering i Trollhättan parallellt med att detta sker i Indien. Vi jobbar därmed mellan Sverige (Trollhättan) och Indien med samma system, så där blir det nära kollaborativa kopplingar. När det gäller de andra sajterna har de ofta andra system vilket ger samverkan över andra plattformar, typ Teams och mindre intelligenta digitala verktyg. Förhoppningsvis, när vi rör oss mot de nya verktygen och en standard, kommer vi att sömlöst kunna designa på ett ställe och tillverka på vilken annan sajt som helst. Alla ska ha och får då tillgång till samma kvalitetssäkrade data.”
Men som sagt – detta kräver synnerligen bra ordning på datastrukturerna, tillägger Pettersson.
”Har vi inte det och ett vasst PLM-system kommer det t ex också bli svårt att införa effektiva AI-lösningar. Den nu uppkopplade världen, där vi kan konsumera mängder av information, är nyckeln till framgång om vi bara navigerar rätt i den. Då genereras struktur och kvalitet på datan vilket ger möjlighet att skapa de här digitala produkterna som vi talat om idag. Jag är övertygad om att det finns mängder av värdefull information som idag ligger låsta i gamla applikationer och svårtillgängliga strukturer. Att frigöra denna data kan revolutionera oss.”
Totalt sett höga komplexitetsnivåer där dels äldre lösningar möter nya och där nya lösningar kräver ny PLM-funktionalitet. Lösningarna för att kunna hantera denna komplexitet och navigera genom dessa utmaningar och problem ligger i digital transformation, vilket är en väg som GKN Aerospace redan kommit en bit på. När resan fortsätter är den grannlaga uppgiften att navigera rätt bland digitala verktyg som A&D-företag kan använda för att optimera sina design- och produktionsprocesser.
Enligt Siemens Digital Industries Softwares Todd Tuthills tankegångar, han är VP för Aerospace & Defense, ligger grunden för en framgångsrik Aerospace & Defense-mission i den omfattande digitala tvillingen, vilket är den virtuella representationen av en produkt under hela dess livscykel. ”Denna attackvinkel säkerställer datakontinuitet från början till slut mellan produktägare och samarbete över flera domäner från den tidigaste designfasen till drift,” menar han.
GKN Aerospace är på god väg mot detta.
