Ingeniería del Futuro: Cómo Paderborn University y Fraunhofer IEM Transforman la Educación en Sistemas Avanzados con Siemens Xcelerator

La digitalización y la inteligencia artificial (IA) están redefiniendo los sistemas técnicos modernos, generando una creciente complejidad en productos, servicios, sistemas de producción y en la organización del trabajo. Esta complejidad no solo es una realidad actual, sino una tendencia que continuará intensificándose. Para enfrentar este desafío, es indispensable una transformación profunda en la forma en que se diseñan productos, servicios y equipos de producción.

En este contexto, la ingeniería de sistemas avanzados (ASE, por sus siglas en inglés) emerge como un enfoque interdisciplinario que permite a los ingenieros dominar esta complejidad mediante herramientas digitales, fomentando una cultura de innovación y cambio basada en la ingeniería de sistemas. Sin embargo, tanto en universidades como en la industria, las actividades de investigación y desarrollo (I+D) siguen organizándose por disciplinas, lo que limita la formación de especialistas capaces de trabajar de manera transversal.

Un Ecosistema de Innovación en Alemania

La Universidad de Paderborn, ubicada en Alemania, se ha posicionado como un referente en investigación y transferencia de conocimiento. En colaboración con el Instituto Fraunhofer para Diseño de Sistemas Mecatrónicos IEM y una red industrial en la región de Eastern Westphalia Lippe, la universidad está desarrollando métodos y competencias para formar ingenieros capaces de enfrentar los retos tecnológicos del presente y del futuro.

El Dr. Roman Dumitrescu, profesor y director del Departamento de Ingeniería de Sistemas Avanzados en el Instituto Heinz Nixdorf, lidera esta iniciativa. También dirige el Fraunhofer IEM y la red tecnológica Intelligent Technical Systems, donde impulsa la estrategia de I+D con una visión holística.

“Desarrollar sistemas del siglo XXI con métodos del siglo XX no es sostenible,” afirma Dumitrescu. “Nuestro enfoque interdisciplinario, apoyado por una red de socios estratégicos, nos permite crear métodos de ingeniería avanzada que preparan a los futuros creadores de productos.”

Ingeniería de Sistemas Avanzados: Más Allá del Diseño Convencional

El enfoque ASE combina conceptos como la creación virtual de productos, el gemelo digital, la gestión del ciclo de vida del producto (PLM) y la asistencia de diseño basada en IA. Este modelo se basa en la ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE), donde toda la información relevante se concentra en un modelo computacional semánticamente conectado, facilitando la toma de decisiones colaborativa y coherente.

Para habilitar este enfoque, tanto Paderborn como Fraunhofer IEM utilizan una pila tecnológica robusta, destacando la plataforma Siemens Xcelerator, que integra software, hardware y servicios para cubrir todo el ciclo de vida del producto.

“Siemens Xcelerator cubre desde la ideación hasta la producción y el análisis de datos de uso,” explica Dumitrescu. “Con estas herramientas, nuestros estudiantes experimentan y practican métodos orientados al futuro que serán clave en sus carreras profesionales.”

Formando a los Creadores de Productos del Futuro

En la Universidad de Paderborn, los estudiantes se familiarizan desde el nivel de licenciatura con la teoría de la ingeniería de sistemas y el uso de herramientas digitales especializadas. En los programas de maestría, la ingeniería de sistemas avanzados se convierte en el eje central, estructurada en módulos que integran teoría y práctica. Durante el módulo de diseño de sistemas basado en modelos, los estudiantes aplican estos conceptos utilizando Teamcenter® para la gestión del ciclo de vida del producto (PLM) y Polarion™ ALM para la especificación de requerimientos.

En proyectos específicos y tesis de licenciatura o maestría, también se emplean herramientas como NX™ para diseño y manufactura asistida por computadora (CAD/CAM), y Mechatronics Concept Designer™ para diseño conceptual mecatrónico. Estas soluciones permiten analizar y optimizar las cadenas de herramientas digitales. Cada año, alrededor de 50 estudiantes completan sus tesis de maestría en este campo.

Todas estas herramientas forman parte de la plataforma Siemens Xcelerator, que permite a los estudiantes experimentar el desarrollo interdisciplinario de productos mediante métodos de ingeniería de sistemas avanzados.

“Nuestros egresados no son especialistas aislados, sino generalistas con dominio integral de la ingeniería,” afirma Dumitrescu. “Utilizan el software de Siemens a lo largo de todo el ciclo de vida del producto, lo que les permite romper silos, combinar métodos y obtener mejores resultados.”

Ingeniería de Ciclo de Vida Sustentable

Uno de los objetivos clave del enfoque ASE es que los estudiantes comprendan las implicaciones de sus decisiones desde las primeras fases del desarrollo. Para abordar los desafíos de sostenibilidad, Paderborn, Fraunhofer IEM y el Instituto Wuppertal para el Clima, Medio Ambiente y Energía lanzaron el proyecto Sustainable Lifecycle Engineering (SLE).

Este proyecto, apoyado por Siemens y otros socios industriales, busca integrar la sostenibilidad en el proceso de diseño de sistemas complejos. Se analizan decisiones como encapsular un motor eléctrico para reducir la pérdida de calor o dejarlo expuesto para facilitar el reciclaje, evaluando sus consecuencias ecológicas y económicas.

“Sin el software de Siemens, no podríamos ofrecer un portafolio completo de ingeniería de sistemas avanzados,” comenta Dumitrescu. “Integrando información de sostenibilidad en Teamcenter, el proyecto SLE busca revolucionar el diseño desde el inicio, contribuyendo a un desarrollo más verde y orientado al futuro.”

Transferencia de Conocimiento para la Transformación Digital

Dumitrescu reconoce que la formación académica es solo el primer paso. Por ello, en colaboración con Fraunhofer IEM y Siemens, Paderborn está estableciendo un centro de transferencia tecnológica y de conocimiento como puerta de entrada a la transformación digital, especialmente dirigido a pequeñas y medianas empresas (PYMEs).

Este centro permite cerrar la brecha entre la enseñanza, la investigación aplicada y la industria, ofreciendo proyectos patrocinados por empresas y educación continua para ingenieros y directivos. El uso de software Siemens a lo largo de la cadena de valor facilita la adopción de ASE por parte de las PYMEs.

“Guiar a nuestros socios industriales en su transición hacia ASE es clave,” concluye Dumitrescu. “Esperamos que, al formar expertos en productos inteligentes y conectados, la economía alemana se fortalezca globalmente, y que los usuarios de Siemens en todo el mundo se beneficien de nuestras investigaciones.”