Lockheed Martin revolutioniert die militärische Ausbildung mit der Digital-Twin-Technologie von Simio

Die Herausforderung

Zusammenfassung

Lockheed Martin, ein weltweit führendes Unternehmen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigungstechnologie, stand vor großen Herausforderungen bei der Verwaltung seiner komplexen militärischen Schulungsaktivitäten im Rahmen leistungsbezogener Verträge. Durch die Implementierung von Simio's 4 Process Digital Twin Technologie wurde ein umfassender Training Enterprise Digital Twin geschaffen, der den Ansatz zur Ressourcenplanung, Terminierung und operativen Entscheidungsfindung revolutionierte.

Die Lösung ermöglichte es Lockheed Martin, die Entwicklung von Schülern und Studenten im Rahmen von Ausbildungsprogrammen genau zu modellieren und gleichzeitig die Verfügbarkeit von Anlagen und Wartungsanforderungen zu berücksichtigen. Dieses digitale Abbild des Schulungsunternehmens lieferte bemerkenswerte Ergebnisse, darunter um 25 % kürzere Schulungszeiten, eine 20-prozentige Verringerung der Spitzenauslastung der Studenten und potenzielle Einsparungen in zweistelliger Millionenhöhe durch optimierte Anlagenbeschaffung.

In dieser Fallstudie wird untersucht, wie Lockheed Martin die Simulationstechnologie von Simio nutzte, um seinen Schulungsbetrieb umzugestalten und gleichzeitig einen noch nie dagewesenen Einblick in die betriebliche Dynamik und den Ressourcenbedarf zu erhalten.

Geschäftliche Herausforderung

Die Herausforderung der schlüsselfertigen Ausbildung

Lockheed Martins innovativer Ansatz der "schlüsselfertigen Ausbildung" stellt einen grundlegenden Wandel in der militärischen Ausbildung dar. Lockheed Martin liefert nicht einfach nur Schulungsausrüstung, sondern einen umfassenden leistungsorientierten Service, der sich auf die Schulungsergebnisse konzentriert. Dieser Ansatz bringt einzigartige operative Herausforderungen mit sich:

Leistungsbasiertes Vertragsrisiko: Die Bezahlung hängt davon ab, ob die Absolventen qualifiziert sind und die strengen Spezifikationen erfüllen, was ein erhebliches finanzielles Risiko darstellt, wenn die Ausbildungsziele nicht erreicht werden.

"Es ist leistungsabhängig. Das bedeutet, dass wir nur dann bezahlt werden, wenn wir ein fertiges Produkt produzieren, das die Spezifikationen erfüllt oder übertrifft. Auf der einen Seite kommen die Bewerber als Rohmaterial herein, und auf der anderen Seite werden die Absolventen als fertiges Produkt produziert."

Komplexität der Ressourcenoptimierung: Zu den Ausbildungseinrichtungen gehören hochwertige Anlagen wie Flugzeuge und Simulatoren:

• Komplexen Wartungsanforderungen
• Wetterabhängige Verfügbarkeit
• Konkurrierende Anforderungen zwischen Ausbildung und Wartung

Vorhersage-Unsicherheit: Der Ausbildungsbetrieb umfasst:

• Mehrere Pipelines mit unterschiedlichen Ressourcenanforderungen
• Unvorhersehbare Schülerentwicklung und -abgänge
• Komplexe Abhängigkeiten zwischen Kursen und Ressourcen

Bedarf an strategischer Entscheidungshilfe: Management erforderlich:

• Genaue Vorhersage der Programmleistung
• Quantifizierung und Abschwächung von Betriebsrisiken
• Optimierung der Ressourcenbeschaffung und -nutzung
• Unterstützung während des gesamten Programmlebenszyklus

Herkömmliche Planungsansätze konnten diese Komplexität nicht angemessen erfassen oder die zur Optimierung der Abläufe erforderliche Entscheidungshilfe bieten. Lockheed Martin benötigte eine Lösung, die die komplexen Abhängigkeiten innerhalb des Schulungsunternehmens modellieren und gleichzeitig eine datengestützte Entscheidungsfindung unterstützen konnte.

Die Lösung

Lösungsansatz: Der digitale Zwilling des Schulungsunternehmens

Erstellung eines digitalen Abbilds des Schulungsbetriebs

Lockheed Martin implementierte einen umfassenden Ansatz für einen digitalen Zwilling, bei dem die Simulationstechnologie von Simio eingesetzt wurde, um eine virtuelle Darstellung des gesamten Ausbildungsbetriebs zu erstellen. Dieser digitale Zwilling berücksichtigte sowohl die Entwicklung der Studenten durch die Ausbildungspipelines als auch die Verfügbarkeit von Ressourcen, die diese Ausbildung unterstützen.

Die Lösung umfasste zwei miteinander verknüpfte Modellierungskomponenten:

1. Programm-Validierungsmodell

• Diese Komponente simuliert das Fortschreiten der Studenten durch die Schulungspipelines:
• Sie modelliert komplette Ausbildungspläne von der Grundausbildung bis zu Spezialkursen
• Berücksichtigt unterschiedliche Ausbildungswege (Starrflügler, Drehflügler, elektronische Kampfführung usw.)
• Berücksichtigung variabler Schwundpunkte, an denen Studenten scheitern können oder zusätzliche Ausbildung benötigen
• Verfolgt die Verfügbarkeit und Qualifikation von Ausbildern
• Simuliert akademische und fliegerische Ausbildungsveranstaltungen mit entsprechendem Ressourcenbedarf

2. Instandhaltungs- und Logistikmodell

Diese Komponente simuliert die Verfügbarkeit von Anlagen und den Wartungsbedarf:

• Modelliert sowohl geplante als auch ungeplante Wartungsereignisse
• Berücksichtigt detaillierte Wartungspläne und Ressourcenbeschränkungen
• Prognostiziert die Verfügbarkeit von Anlagen auf der Grundlage von Nutzungsmustern
• Integriert Wettereinflüsse auf den Trainingsbetrieb
• Optimiert die Wartungsplanung zur Maximierung der Anlagenverfügbarkeit

"Wir haben die Simulation durchlaufen und wollen nun einen Blick auf unsere Ergebnisse werfen. Die Simulation erzeugt Gigabytes an Gantt-Diagrammen. Sie wissen alles, was es über einen Schüler zu wissen gibt. Sie sehen, was sie zu jedem Zeitpunkt ihres Tages tun."

Entscheidend ist, dass die Implementierung des digitalen Zwillings einem geschlossenen Feedbacksystem folgt:

• DieSimulation erzeugt Prognosen und empfohlene Ressourcenpläne
• DiePlanauswahl ermittelt die optimalen Strategien für die Ressourcenzuweisung
• DieAusführung setzt die ausgewählten Pläne im tatsächlichen Betrieb um
• Datenerfassung erfasst reale Leistungsdaten
• Kontinuierliche Verbesserung verfeinert Modelle auf der Grundlage von Betriebsdaten

Dieser Ansatz gewährleistet, dass der digitale Zwilling den tatsächlichen Abläufen entspricht und ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung durch datengestützte Entscheidungsfindung.

Technische Implementierung

Den digitalen Zwilling zum Leben erwecken

Bei der technischen Implementierung des Digitalen Zwillings des Trainingsunternehmens wurden die fortschrittlichen Simulationsfunktionen von Simio genutzt, um eine umfassende virtuelle Nachbildung des Trainingsbetriebs von Lockheed Martin zu erstellen.

Dateneingaben und Modellparameter

Das Modell umfasst eine breite Palette von Dateneingaben, um eine genaue Simulation zu gewährleisten:

Architektur der Simulation

Die Simulationsarchitektur umfasst mehrere Schlüsselkomponenten:

• Datenbank-Integration: Verbindung mit externen Systemen zur Dateneingabe und -ausgabe
• Monte-Carlo-Simulation: Führt mehrere Replikationen durch, um die Variabilität zu berücksichtigen
• Dashboard-Unterstützung: Bietet Visualisierung der wichtigsten Leistungsindikatoren
• Schnittstelle zur Planung: Ermöglicht die Integration mit betrieblichen Planungssystemen

"Wir wollen diese Analysen regelmäßig durchführen. Und ich denke, wir haben nur die Spitze des Eisbergs angekratzt, denn es gibt Hunderte von Parametern, die man in diesem Modell ändern kann. Und jeder von ihnen kann eine andere Erkenntnis darstellen, je nachdem, mit welcher Situation man konfrontiert ist."

Implementierungsprozess

Lockheed Martin entwickelte einen strukturierten Ansatz für die Implementierung des digitalen Zwillings:

Teamstruktur: Getrennte spezialisierte Modellierungs- und Analyserollen:

• Die Modellierer konzentrierten sich auf das Verständnis und die Verbesserung des Simulationsprodukts.
• Analysten spezialisierten sich auf das Verständnis der Kundenanforderungen und die Erstellung von Berichten

Arbeitsablauf der Implementierung:

1. Aktualisierung der Basisdaten mit aktuellen Betriebsinformationen
2. Ausführen von Simulationsszenarien zur Prognose der Ergebnisse
3. Überprüfen der Ergebnisse anhand historischer Daten oder Erwartungen
4. Verfeinerung der Modellparameter auf der Grundlage der Überprüfungsergebnisse
5. Identifizieren und Lösen von Planungskonflikten
6. Präsentation der Ergebnisse für die Entscheidungsfindung der Beteiligten
7. Implementierung des gewählten Ansatzes und weitere Überwachung

Dieser strukturierte Ansatz stellt sicher, dass der digitale Zwilling genaue, umsetzbare Erkenntnisse liefert und gleichzeitig mit den betrieblichen Realitäten in Einklang steht.

Die geschäftlichen Auswirkungen

Ergebnisse und geschäftliche Auswirkungen

Umgestaltung von Entscheidungsfindung und Betrieb

Der digitale Zwilling des Schulungsunternehmens lieferte signifikante, messbare Verbesserungen in verschiedenen Bereichen des Schulungsbetriebs von Lockheed Martin.

Fallstudie: Optimierung des Lehrplans

Eine vergleichende Analyse von Lehrplanänderungen demonstriert die Fähigkeit des Modells, die betrieblichen Auswirkungen zu bewerten:

Dieses Beispiel veranschaulicht, wie durch die Verlagerung ausgewählter Schulungsveranstaltungen von Flugzeugen auf Simulatoren nicht nur die durchschnittliche Schulungszeit verkürzt, sondern auch die Variabilität erheblich verringert werden konnte, was einen besser vorhersehbaren Betrieb bei gleichbleibenden Abschlussquoten ermöglicht.

Strategische Auswirkungen auf das Unternehmen

Neben den konkreten Optimierungsbeispielen brachte der digitale Zwilling auch bedeutende strategische Vorteile:

1. Verbesserte Kommunikation mit den Interessengruppen

• Klare Prognosen der erwarteten Leistung
• Datengestütztes Verständnis des Ressourcenbedarfs
• Transparente Sicht auf betriebliche Zwänge
• Keine Überraschungen für Kunden und Management

2. Kostenvermeidung durch Asset-Optimierung

• Genaue Modellierung des tatsächlichen Anlagenbedarfs
• Reduzierte Beschaffung von kostenintensiven Trainingsanlagen
• Optimierte Instandhaltungsplanung
• Bessere Nutzung der vorhandenen Ressourcen

"Denken Sie an die Kosten eines Flugzeugs. Allein die Anschaffungskosten sind ziemlich hoch. Aber denken Sie jetzt an die Unterhaltskosten für dieses Flugzeug. Sie könnten dreimal so hoch sein wie der Kaufpreis des Flugzeugs. Wenn Sie also nachweisen können, dass Sie mit weniger Flugzeugen trainieren können, haben Sie möglicherweise mehrere Millionen Dollar gespart."

3. Verbesserte betriebliche Planung

• Genaue Vorhersage von Unterrichtsterminen in der gesamten Ausbildungspipeline
• Bessere Zuweisung von Ausbildern und Ressourcen
• Effizientere Planung von Wartungstätigkeiten
• Verringerung von Engpässen und Wartezeiten

4. Verbessertes Risikomanagement

• Möglichkeit, "Was-wäre-wenn"-Szenarien ohne Betriebsunterbrechung zu testen
• Quantifizierung von Betriebsrisiken
• Datengesteuerte Strategien zur Risikominderung
• Verbesserte Anpassungsfähigkeit an sich ändernde Anforderungen

Der digitale Zwilling ist zu einem wesentlichen strategischen Vermögenswert geworden, der sowohl unmittelbare betriebliche Vorteile als auch eine Grundlage für künftige Innovationen und Optimierungen bietet.

Zukünftige Anwendungen

Ausweitung des Ökosystems des digitalen Zwillings

Auf der Grundlage des Erfolgs der ersten Implementierung prüft Lockheed Martin mehrere Erweiterungsmöglichkeiten für den digitalen Zwilling des Schulungsunternehmens:

1. Verbesserte Integration mit Planungssystemen

• Unterstützung bei der Einsatzplanung in Echtzeit
• Dynamische Ressourcenzuweisung
• Automatisierte Konfliktlösung

2. Erweiterte Was-wäre-wenn-Analysefähigkeiten

• Auswirkungen von Ausrüstungsmodernisierungen
• Änderungen der Trainingsmethoden
• Bewertungen von Ressourcenbeschränkungen

3. Anwendung auf zusätzliche Ausbildungsbereiche

• Ausdehnung über die Flugausbildung hinaus auf andere militärische Spezialgebiete
• Bereichsübergreifende Trainingskoordination
• Gemeinsame Ausbildungsübungen

4. Erweiterte Analyseanwendungen

• Integration von vorausschauender Wartung
• Vorhersage von Schülerleistungen
• Frühzeitige Erkennung von Ausbildungsproblemen

"Wir unterstützen Entscheidungen während des gesamten Programmlebenszyklus. Wir bieten Lösungsentwicklung, Inbetriebnahme und Servicebereitstellung."

Lockheed Martin wird seine Implementierung des digitalen Zwillings weiter verfeinern und ausbauen und rechnet mit noch größeren betrieblichen Verbesserungen und Kosteneinsparungen im gesamten Schulungsunternehmen.

Fazit

Die Implementierung der Digital Twin-Technologie von Simio bei Lockheed Martin stellt einen transformativen Ansatz für das Management komplexer Trainingsabläufe dar. Durch die Erstellung eines umfassenden virtuellen Abbilds des Schulungsunternehmens hat Lockheed Martin einen nie dagewesenen Einblick in die betriebliche Dynamik erhalten und kann so datengestützte Entscheidungen treffen, die die Leistung über mehrere Dimensionen hinweg optimieren.

Die Ergebnisse sprechen für sich: schnellere Durchführung von Schulungen, effizientere Ressourcennutzung, bessere Vorhersagbarkeit und erhebliche Kosteneinsparungen. Vor allem aber ist der digitale Zwilling zu einem integralen Bestandteil des operativen und strategischen Entscheidungsfindungsprozesses von Lockheed Martin geworden, wodurch ein kontinuierlicher Verbesserungszyklus geschaffen wurde, der die laufende Optimierung vorantreibt.

Diese Implementierung zeigt die Leistungsfähigkeit der fortschrittlichen Simulationstechnologie von Simio bei der Bewältigung komplexer betrieblicher Herausforderungen in der Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsindustrie. Der Training Enterprise Digital Twin ist für Lockheed Martin zu einem unverzichtbaren strategischen Aktivposten geworden, der sowohl unmittelbare operative Vorteile als auch eine Grundlage für zukünftige Innovationen bietet.