Innovación sostenible en un entorno global complejo
El aire acondicionado (AC) es un componente esencial en los vehículos modernos, pero el uso del refrigerante HFC-134a —estándar global durante décadas— ha sido restringido por su impacto ambiental. La Unión Europea lo prohibió en vehículos nuevos desde 2018, y Japón sigue el mismo camino. Mientras tanto, Estados Unidos y China continúan su uso, generando un entorno regulatorio fragmentado que obliga a los proveedores automotrices a desarrollar soluciones adaptables a múltiples normativas.
En este contexto, Marelli, proveedor japonés con más de 50 años de experiencia en sistemas de climatización, enfrenta el reto de desarrollar soluciones más sostenibles, eficientes y competitivas. El refrigerante CO₂ (R-744) surge como una alternativa prometedora, con beneficios como:
25% más rápido en enfriar la cabina
Capacidad reversible para calefacción
Menor impacto ambiental
Sin embargo, su implementación implica desafíos técnicos significativos: presiones 10 veces mayores, componentes especializados, ciclos de desarrollo más largos y costos hasta un 30% superiores.
La solución: Simulación avanzada con Simcenter Amesim
Para enfrentar estos retos, Marelli adoptó Simcenter Amesim Vehicle Thermal Management, parte del portafolio de Siemens Digital Industries Software, como herramienta clave para el diseño, validación y optimización de sus sistemas AC basados en CO₂.
“El proceso basado en simulación con soluciones de Siemens será al menos un 80% más preciso que los métodos actuales y reducirá a la mitad el número de prototipos físicos. Esto representa un beneficio claro en costos de desarrollo y tiempos de respuesta a solicitudes de cotización.” — Junichiro Hara, Ingeniero Senior y Gerente de Proyecto, Marelli
Modelado completo e intuitivo
Gracias a su interfaz gráfica, Simcenter Amesim permite a los ingenieros construir modelos físicos completos sin necesidad de programación avanzada. Marelli modeló todos los componentes del sistema AC —compresor, evaporador, intercambiadores de calor, tuberías— y los integró con un modelo detallado de la cabina del vehículo, considerando:
Propiedades térmicas de paredes y ventanas
Radiación solar y condiciones climáticas externas
Estrategias de control climático
Esto permitió calcular con precisión la tasa de enfriamiento, temperatura interior, humedad y eficiencia energética, incluso en etapas tempranas del diseño.
Integración con el motor: optimización global
Marelli llevó la simulación un paso más allá al vincular el modelo del sistema AC con el del motor, incluyendo:
Sistema de lubricación y enfriamiento
Cámara de combustión
Admisión de aire y sistema de escape
Esta integración permitió optimizar simultáneamente el rendimiento del motor, el consumo de combustible y las emisiones, sin comprometer el confort del pasajero.
“Antes, estimar el rendimiento del AC bajo condiciones transitorias como el enfriamiento rápido o variaciones de velocidad era muy lento y limitado. Incluir las características del motor era imposible. Ahora, con Simcenter Amesim, podemos predecir con rapidez y precisión el comportamiento completo del sistema AC bajo una amplia gama de condiciones.” — Junichiro Hara, Marelli
Beneficios tangibles
80% más precisión en simulaciones
50% menos prototipos físicos
Reducción significativa en tiempos de desarrollo
Optimización conjunta de confort, consumo y emisiones
Reutilización de modelos para futuros diseños
Herramienta poderosa para ventas técnicas
“Una de las ventajas más emocionantes es usar el modelo como herramienta comercial. Poder demostrar con precisión el confort del pasajero y el impacto en el rendimiento del motor y las emisiones es una capacidad muy poderosa.” — Junichiro Hara, Marelli
Conclusión: simulación como ventaja competitiva
El uso de Simcenter Amesim Vehicle Thermal Management ha transformado el enfoque de Marelli hacia el diseño de sistemas de climatización. No solo ha mejorado la eficiencia técnica, sino que ha fortalecido su posición competitiva en un mercado global que exige innovación, sostenibilidad y velocidad.
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.”
El reto: escalar operaciones sin perder precisión ni eficiencia
Schoeller-Bleckmann Oilfield Equipment Vietnam (SBOEVN) es un fabricante de alta precisión especializado en productos complejos hechos de aceros no magnéticos, resistentes a la corrosión y de alta aleación. Sus componentes se utilizan en herramientas de medición y perforación para ambientes extremos, como MWD, LWD y sistemas de dirección rotativa.
Con el crecimiento de su planta en la región Asia-Pacífico, SBOEVN enfrentaba desafíos importantes en la planeación de producción:
Uso de hojas de cálculo para programar órdenes de trabajo
Procesos manuales de copia y pegado de datos
Falta de visibilidad detallada en tiempos de operación
Errores frecuentes por restricciones de máquinas y personal
La solución: Opcenter Advanced Scheduling integrado a su ERP y MES
Para superar estas limitaciones, SBOEVN implementó Opcenter™ Advanced Scheduling, parte de la solución APS de Siemens y del ecosistema Siemens Xcelerator. Con el apoyo de ESTEC, partner de Siemens en Vietnam, se logró una integración completa entre el ERP, el sistema MES y Opcenter APS.
La solución permitió:
Planificación de capacidad finita
Integración de rutas y BOM desde el ERP
Comunicación fluida entre sistemas
Configuración personalizada según los requerimientos de SBOEVN
“El software Opcenter tiene una interfaz amigable, lo que facilita su uso por parte del equipo.” — Thy Pham, Asistente de Producción, SBOEVN
Resultados: eficiencia operativa y visibilidad total
Reducción del tiempo de planeación y actualización de producción de 2 horas a 30 minutos
Optimización del uso de máquinas hasta en un 90%
Visibilidad en tiempo real de WIP, carga de máquinas y cuellos de botella
Simulaciones de escenarios “what-if” para pedidos proyectados
Mejor coordinación entre equipos de ventas, producción y supervisión
“Opcenter APS nos ayuda a crear buenos hábitos de trabajo, siguiendo el plan y corrigiendo problemas pendientes del pasado.” — Hung Nguyen, Asistente de Gerente de Producción, SBOEVN
“Ahora podemos ver el plan mensual completo y detectar productos en riesgo de retraso en entregas.” — Tre Phung, Líder de Equipo de Producción, SBOEVN
Gracias a esta implementación, SBOEVN logró escalar sus operaciones sin comprometer la calidad ni la precisión, consolidando su posición como proveedor líder en manufactura de alta tecnología para la industria petrolera.
ABI Research ha clasificado a Siemens Teamcenter como el líder global en soluciones PLM (Product Lifecycle Management) para fabricantes discretos, según su evaluación competitiva del tercer trimestre de 2025. Siemens obtuvo la puntuación más alta en innovación e implementación, con un score total de 83.1, superando a otros nueve proveedores evaluados
Liderazgo en innovación
ABI Research evaluó cuatro áreas clave de innovación: creación de hilo digital, usabilidad de gemelos digitales, trazabilidad de productos y adopción de nuevas tecnologías. Siemens lideró en todas ellas. Teamcenter y Teamcenter X ofrecen el hilo digital más completo del mercado, con APIs abiertas, integración sin código vía Mendix y conectividad fluida con sistemas ERP, MES, QMS, WMS, IoT y más
Además, Teamcenter incluye soporte nativo para SysML v2, lo que permite una ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE) de forma transversal, algo que la mayoría de las soluciones no ofrecen
Cumplimiento normativo y gemelos digitales
Siemens también destacó en el seguimiento de regulaciones de manufactura, búsqueda de partes alternativas y en sus capacidades avanzadas de inteligencia artificial generativa. Según ABI Research, Siemens “cumple todos los requisitos para lograr una puntuación excelente” en estas áreas
GenAI en producción
Mientras otros proveedores aún desarrollan sus estrategias de IA generativa, Siemens ya tiene en producción Teamcenter Copilot, un asistente basado en GenAI que ayuda a los usuarios a navegar estructuras complejas de productos, documentos y flujos de trabajo usando lenguaje natural
Flexibilidad en implementación
En términos de implementación, Siemens también ocupó el primer lugar gracias a su alcance global, éxito comercial, flexibilidad de despliegue y rapidez en generar impacto. Ofrece múltiples opciones de licenciamiento (suscripción, perpetua, flotante y por tokens), el ecosistema de partners más grande y una presencia significativa en el mercado
Si tu empresa busca digitalizar sus procesos de ingeniería, integrar sus sistemas y acelerar el desarrollo de productos con tecnología de vanguardia, contáctanos. Podemos ayudarte a implementar Teamcenter de forma estratégica y adaptada a tus necesidades.
“Siemens Teamcenter es el líder del mercado en soluciones PLM para todos los grandes fabricantes discretos.” — ABI Research
El reto: Extender la vida útil de las baterías más allá del diseño
Los vehículos eléctricos (EV) ofrecen beneficios significativos en ahorro de combustible y reducción de emisiones. Sin embargo, el reemplazo de baterías sigue siendo costoso y puede comprometer la sostenibilidad si su vida útil no es adecuada. Aunque el diseño inicial es clave, el uso real del vehículo —como hábitos de carga, clima y estilo de conducción— tiene un impacto directo en la degradación de la batería.
La solución: Gestión inteligente de baterías vía software y actualizaciones OTA
Simcenter Engineering Services desarrolló una solución basada en vehículos definidos por software (SDV) que permite extender la vida útil de las baterías mediante actualizaciones over-the-air (OTA). Esta solución analiza los hábitos del conductor y adapta dinámicamente el sistema de gestión de batería (BMS) para optimizar:
Carga y descarga
Balanceo de celdas
Gestión térmica
Todo esto se realiza sin intervención física, aprovechando la conectividad 5G y algoritmos de inteligencia artificial.
Cómo funciona
Digital Twin y Edge Device: El vehículo incorpora un gemelo digital y un dispositivo edge que recopila datos clave como frecuencia de carga, tipo de cargador, temperatura, voltaje, entre otros.
Simcenter Studio con IA: Los datos se envían a la nube, donde un agente de aprendizaje reforzado en Simcenter Studio genera un perfil de uso y simula escenarios para encontrar la mejor estrategia de gestión.
Simulación y validación: Antes de aplicar los cambios en vehículos reales, se simula todo el proceso usando modelos en Simcenter Amesim y una unidad funcional virtual (FMU) en Simcenter Testlab RT, replicando sensores reales.
Aplicación personalizada: El sistema estima cuánto puede extenderse la vida útil de la batería y ofrece al conductor la opción de aplicar los nuevos parámetros al BMS.
Resultados esperados
Aunque el proyecto aún está en fase virtual, los resultados preliminares muestran:
Extensión de vida útil de batería estimada: hasta un 20%
Reducción de degradación térmica: hasta un 15% en climas extremos
Nuevos modelos de negocio: suscripciones para optimización postventa
Mejora en satisfacción del cliente: personalización continua del vehículo
Más allá de las baterías
Esta metodología puede aplicarse a otros sistemas del vehículo:
Extensión de autonomía: optimizando el consumo energético de ADAS y climatización
Mantenimiento predictivo: simulando desgaste de componentes como amortiguadores
Optimización de performance: adaptando el vehículo al estilo de conducción
Conclusión
Todo esto es posible gracias al ecosistema de Simcenter. No se trata de desarrollar nuevas herramientas, sino de integrar las existentes con inteligencia y visión estratégica. Simcenter Engineering Services demuestra que la innovación no termina en la línea de producción: apenas comienza.
“La clave está en seguir optimizando el vehículo después de la venta. Esto no solo mejora la experiencia del usuario, sino que abre nuevas oportunidades de ingresos para los fabricantes.” — Equipo de Ingeniería, Simcenter
“Ahora usamos VNCK todos los días. Ha sido una herramienta excelente, no solo para mejorar la manufactura y los programas, sino también como una herramienta de aprendizaje para conocer el controlador.” — Michael Tummond, Gerente de Ingeniería de Motores, Hendrick Motorsports
Motores más rápidos y potentes
Fundado por Rick Hendrick en 1984, Hendrick Motorsports es el equipo más exitoso en la historia de la NASCAR Cup Series. A nivel profesional, ostenta récords en todas las categorías estadísticas importantes: campeonatos, victorias en carreras puntuables y vueltas lideradas. Con más de 100 colaboradores, su departamento de motores apoya más de 500 eventos automovilísticos al año, brindando potencia a equipos de la Xfinity Series y la categoría principal de la NASCAR. Los motores de Hendrick Motorsports han logrado más de 500 victorias en las tres series nacionales de NASCAR.
En un deporte donde el rendimiento depende en gran parte del motor, contar con motores eficientes, potentes y duraderos es fundamental. Esto implica integrar tecnología de vanguardia y encontrar formas innovadoras de mantenerse por delante de la competencia.
Innovación con Siemens y Swoosh Technologies
Para mantenerse en la cima de la innovación en motores de competencia, Hendrick Motorsports, con el apoyo de Swoosh Technologies —partner de Siemens Digital Industries Software—, adoptó NX™ y VNCK (Virtual Numerical Control Kernel), soluciones que forman parte de Siemens Xcelerator, la plataforma de software, hardware y servicios.
Precisión y repetibilidad como prioridad
El objetivo principal del departamento de motores era claro: fabricar mejores motores. Pero para lograrlo, necesitaban superar desafíos relacionados con la precisión y la repetibilidad de sus procesos. Al haber alcanzado el límite de sus antiguos equipos, decidieron invertir en máquinas de mayor precisión.
Luego de una evaluación exhaustiva, eligieron equipos que incluían controladores Siemens.
“Siempre hemos sido una empresa muy orientada a Siemens”, comenta Tummond. “Toda nuestra gestión del ciclo de vida del producto se basa en software Siemens, pero nunca habíamos usado un controlador Siemens para manufactura. Así que, al ser nuestra primera experiencia, recurrimos a Swoosh Technologies para recibir apoyo.”
El valor del gemelo digital
Una vez integrados los nuevos equipos, surgió un nuevo reto: aprender a utilizarlos. Gracias al acompañamiento de Swoosh Technologies y Siemens, pudieron implementar rápidamente las soluciones y entender cómo VNCK y el gemelo digital podían ayudarlos a fabricar mejores componentes para sus motores.
“Todos nuestros datos de producto ya pasaban por software de Siemens, pero ahí se detenía el proceso. Programábamos nuestras máquinas con software Siemens, pero ahora que los controladores también lo son, la conectividad e integración han sido excelentes”, añade Tummond.
Diseño de motores más eficiente
Además del nuevo equipo, Hendrick Motorsports invirtió en un kit de simulación de máquinas y un postprocesador.
“La única pieza de software que adquirí sin entender completamente fue VNCK. Al principio pensé que solo daría lecturas digitales desde el escritorio, pero descubrí que es un gemelo digital en toda regla.”
Con VNCK, ahora pueden analizar cualquier parámetro de la máquina desde el escritorio, lo que ha transformado su proceso.
“VNCK nos permite probar y escribir programas sin tener que estar frente a la máquina. Aunque programar una pieza puede parecer sencillo, las tolerancias que manejamos son mínimas. Aquí es donde VNCK brilla: podemos validar la alineación de una pieza antes de hacer cualquier corte.”
Resultados destacados:
Cero piezas desechadas gracias a la validación previa mediante simulación.
Mayor precisión, pasando de tolerancias de milésimas a diezmilésimas de pulgada.
50 % menos tiempo de preparación, reduciendo la configuración de piezas complejas como bloques de motor de una hora a unos pocos minutos.
Diagnóstico más eficiente de errores en producción.
Simulación completa del proceso, cuando antes solo usaban verificación básica de trayectorias en NX.
Una nueva cultura basada en simulación
Antes de implementar estas soluciones, el equipo no utilizaba simulación completa para la fabricación de partes de motor. Ahora, todo se simula.
“Antes solo usábamos la verificación básica de trayectorias en NX. Hoy, gracias a estas soluciones de Siemens, tenemos más confianza en nuestra programación, lo cual es esencial al realizar alineaciones de piezas mucho más complejas que en el pasado.”
Gracias a NX, VNCK y los controladores Siemens, Hendrick Motorsports se ha enfocado en la precisión como nunca antes.
“Antes nos conformábamos con mantener una tolerancia de milésimas de pulgada. Hoy, estamos en el orden de las diezmilésimas. Hemos mejorado la precisión diez veces.”
Rumbo al futuro
Hendrick Motorsports ya cuenta con 50 máquinas en su campus, pero solo 3 tienen la capacidad de trabajar con estas soluciones avanzadas. Por eso, su visión a futuro es clara: ampliar el uso del gemelo digital y seguir adoptando máquinas de alta precisión con el ecosistema de Siemens.
“Necesitamos cambiar la forma en la que operamos. Este enfoque nos ha abierto los ojos para ver lo que realmente es posible y cómo podemos construir autos más rápidos.”
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