Автоматизированные системы управления ЖЦП

Учёт всех этапов ЖЦП существенно усложняет задачу проектирования и производства продукции. Однако возможность её решения достигается применением автоматизированных систем управления ЖЦИ.

Автоматизация проектирования осуществляется системами автоматизированного проектирования. В САПР машиностроительных отраслей промышленности принято выделять системы функционального, конструкторского и технологического проектирования.

Первые из них называют системами расчетов и инженерного анализа или системами CAE (Computer Aided Engineering).
Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design).
Проектирование технологических процессов составляет часть технологической подготовки производства и выполняется в системах CAM (Computer Aided Manufacturing).

Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения, координации работы систем САЕ/CAD/САМ, управления проектными данными и проектированием разрабатываются системы, получившие название систем управления проектными данными PDM (Product Data Management). Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.

На большинстве этапов жизненного цикла, начиная с определения предприятий-поставщиков исходных материалов и компонентов и кончая реализацией продукции, требуются услуги системы управления цепочками поставок — SCM. Цепь поставок обычно определяют как совокупность стадий увеличения добавленной стоимости продукции при ее движении от компаний-поставщиков к компаниям-потребителям. Управление цепью поставок подразумевает продвижение материального потока с минимальными издержками.

Координация работы многих предприятий-партнеров с использованием технологий Intrenet возлагается на системы E-commerce, называемые системами управления данными в интегрированном информационном пространстве CPC (Collaborative Product Commerce).

Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП).

К АСУП относятся системы планирования и управления предприятием ERP (Enterprise Resource Planning), планирования производства и требований к материалам MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning) и упомянутые выше системы SCM. Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т. п. Системы MRP-2 ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством. В некоторых случаях системы SCM и MRP-2 входят как подсистемы в ERP, в последнее время их чаще рассматривают как самостоятельные системы.

Промежуточное положение между АСУП и АСУТП занимает производственная исполнительная система MES (Manufacturing Execution Systems), предназначенная для решения оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом.

В состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать ПО для встроенного оборудования. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), которые встроены в технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ).

На этапе реализации продукции выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые изделия. Эти функции возложены на систему CRM.

Функции обучения обслуживающего персонала возложены на интерактивные электронные технические руководства IETM (Interactive Electronic Technical Manuals), с их помощью выполняются диагностические операции, поиск отказавших компонентов, заказ дополнительных запасных деталей и некоторые другие операции на этапе эксплуатации систем.

Управление данными в информационном пространстве, едином для различных автоматизированных систем, возлагается на систему управления жизненным циклом продукции, реализующую технологии PLM (Product Lifecycle Management). Технологии PLM объединяют методики и средства информационной поддержки изделий на протяжении всех этапов жизненного цикла изделий. Характерная особенность PLM — обеспечение взаимодействия как средств автоматизации разных производителей, так и различных автоматизированных систем многих предприятий, то есть технологии PLM (включая технологии CPC) являются основой, интегрирующей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы многих предприятий.

Этапы эволюции PLM-системы

Аналитики Forrester Research выделяют три основных этапа эволюции платформ управления жизненным циклом изделия за последнее десятилетие. На каждом этапе появлялся новый блок возможностей PLM, не отменяя при этом функции, сложившиеся на предыдущем этапе.

2000—2005 годы. Управление данными об изделии с поддержкой совместной работы:

· централизация инженерных данных;

· единое представление структуры продукта;

· визуализация и цифровая сборка;

· управление изменениями в инженерных данных;

· обеспечение безопасности и прав доступа.

2005—2010 годы. Расширенные возможности управления жизненным циклом изделия:

· управление проектами и портфелями;

· управление требованиями;

· обеспечение качества и соответствия регулятивным нормам;

· интеграция этапов поставки материалов, производства и постпродажного обслуживания;

· кроссфункциональные потоки работ.

2010 год и далее. Социальная разработка продуктов:

· усовершенствования совместной работы в распределенных командах;

· новые идеи, решения проблем и обратная связь от внешних сообществ;

· интеграция новых сервисов в традиционные продуктовые предложения.

PLM — новое поколение систем управления

Понятие информационной системы предприятия в последние лет пять претерпевает коренные изменения. Причины очевидны: быстрый рост возможностей современных ПК с их одновременным удешевлением, усовершенствование локальных сетей (в том числе беспроводных) и бурное развитие веб-технологий. В результате совмещения всех этих факторов на фоне потребностей современных производств и появились системы класса new PLM (Product Lifecycle Management) — "новое управление жизненным циклом изделий". Новый взгляд на PLM наряду с изменениями в технологиях интеграции приложений и архитектуре корпоративных систем позволяет представить предприятие как единый управляемый организм. Но все же что такое PLM и откуда пришли эти системы?

История

Сама по себе история внедрения информационных технологий на промышленных предприятиях в ХХ веке заслуживает отдельного исследования. Пока компьютеры были дорогими и несовершенными, из-за ограниченности технических и финансовых средств предпринимались разрозненные попытки автоматизировать отдельные, зачастую не самые критичные, участки производства.

Начало массовому внедрению компьютеров в 1960-е годы было положено расчетом экономических и бухгалтерских данных — компьютер тогда воспринимался почти исключительно как счетное устройство. В 1970-е годы с появлением машинной графики начали активно развиваться системы автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства (CAD/CAM). В 1980-е годы СУБД, персональные компьютеры, архитектуры "клиент-сервер" и другие типичные для того времени технологии открыли широкие возможности для решения самых разнообразных учетных задач, унификации документооборота и т.д.

Но все это были частности — информационные системы тех лет так и не вышли на уровень управления предприятием в целом. А значит, их экономическая эффективность оставалась величиной относительной. Первые прототипы систем PLM появились примерно два десятилетия назад, но вскоре возникла необходимость отделить автоматизацию процессов проектирования и подготовки производства (CAD/CAM) от управления информацией, сопровождающей изделия. Тогда появилось самостоятельное от CAD/CAM направление Product Data Management (PDM), то есть управление данными об изделиях. В основном оно связано с документооборотом конструкторской и технологической документации.

Однако как бы ни была важна задача управления такими потоками данных, программное обеспечение PDM применялось на уровне конструкторских и технологических подразделений, не выходя на корпоративный уровень.

Инструментарием PDM пользовались менеджеры не выше среднего звена. Между тем, в условиях современного рынка, когда скорость обновления линейки продуктов становится критически важной для конкурентоспособности предприятия, от PLM требуется, чтобы предлагаемые средства стали инструментами для менеджеров самого высокого уровня. До недавних пор на производстве системы категорий CAD, CAM, ERP, CRM, BI и т.д. были желательны, но не обязательны и, в известной мере, вторичны. Без них тоже вполне можно было обойтись — никем научно не доказывалось их принципиальное влияние на показатели работы предприятия в целом. Однако с наступлением эпохи электронного бизнеса ситуация начала в корне меняться. Системы автоматизации стали обязательными, приобрели первостепенную значимость и теперь должны образовывать единую систему управления. Тем компьютерным "зонтиком", под которым они объединяются, становится управление жизненным циклом продуктов PLM (Product Lifecycle Management).

PLM сегодня
Раньше под PLM (в узком смысле) чаще всего понимали то, что имело отношение к жизненному циклу материальных изделий начиная от запуска в производство, регулирования объемов выпуска, определения времени выпуска новых или обновленных изделий, и, конечно же, сопровождение и сервис. Принципиальные изменения в видении роли и места PLM произошли буквально в последние несколько лет. Теперь под PLM понимают автоматизацию всех видов работ, составляющих основу выпуска любой продукции — от проектирования до сбыта. Разные специалисты дают различные определения: одни включают PDM, CRM и ERP в состав нового управления жизненным циклом изделий, другие считают эти системы взаимодополняющими. При всем при этом следует помнить, что современный бизнес решает триединую задачу. Во-первых, необходимо устанавливать более тесные и доверительные отношения с поставщиками и заказчиками, во-вторых, повышать уровень собственной операционной эффективности и, в-третьих, повышать конкурентоспособность выпускаемой продукции. Первая составляющая обеспечивается системами поддержки отношений (SCM и CRM), вторая — системами ERP, а вот третья пока не имеет достаточного программно-информационного обеспечения. На то, чтобы занять это место, претендует подход, названный "new PLM", и он заметно отличается от традиционного представления о том, что такое управление жизненным циклом изделий. В соответствии с триединой задачей "PLM по-новому" можно разделить на три взаимосвязанные составляющие управления жизненным циклом:
— жизненный цикл создания изделий (интеллектуальные активы предприятия);
— жизненный цикл производства (материальные активы предприятия);
— жизненный цикл операционной поддержки.

Итак, первичным является жизненный цикл управления интеллектуальными активами. Он начинается с оценки пользовательских требований, выработки концепции продукта, а завершается лишь когда предприятие полностью отказывается от продукта, в том числе и от его сервисной поддержки. При этом основной задачей специализированного ПО становится перевод знаний, скрытых в умах всех занятых в создании продукта сотрудников, в явные знания, заключенные в форму документации на механические изделия, электронные компоненты, программное обеспечение, описание сервисных процедур и т.д. Процесс перевода и накопления непрерывен, он служит формированию интеллектуального капитала компании. Показательно, что в софтверных гигантах наподобие Microsoft или Oracle, не имеющих практически никакой производственной базы, подавляющую часть стоимости составляет именно интеллектуальный капитал. Второй цикл — производственный; он включает все, что связано с выпуском и распределением выпущенной продукции. Основными приложениями, реализующими функции этого цикла, являются системы управления ресурсами предприятия (ERP). Внешний, операционный, цикл поддерживают системы управления финансами, кадрами и другими ресурсами (CRM, SCM и т.д.). Одно из наиболее полных определений современного PLM состоит из четырех пунктов:

— стратегический подход к бизнесу, предлагающий непрерывный набор бизнес-решений, который поддерживает единый режим создания, управления, распределения и использования интеллектуальных активов предприятия;

— поддержка "расширенного представления о предприятии" (extended enterprise), в том числе поддержка процессов проектирования, пользователей и партнеров;

— действие во времени от момента рождения концепции изделия до снятия его с производства и окончания сервисного периода;

— интеграция людей, процессов, систем и информации.

В этом определении PLM рассматривается не как часть или части технологий, а как бизнес-подход, цель которого состоит в поиске ответов на вопросы: "Как работает бизнес?" и "Что создается?"

PLM и Интернет

Широко распространена классификация электронного бизнеса, предложенная компанией Gartner. Она делит его на 4 фазы развития: присутствие, взаимодействие, передача данных (транзакции) и трансформация бизнеса. Начиная с 2001 г. в мире активно развиваются третья и четвертая фазы. Есть менее известная, но тоже четырехуровневая классификация этапов развития электронного бизнеса, предложенная компанией i2. Она основана на том, как используются данные: развитие электронного бизнеса можно рассматривать как восхождение от простого обмена данными к обеспечению средствами технологий потоков работ и потоков принятия решений. Реальное использование интернет-технологий в области PLM стало возможным только на нынешнем, более высоком, уровне развития электронного бизнеса. Неудивительно, что радикальные изменения происходят именно сейчас: практически за всеми кардинальными переменами стоит трансформация философии построения систем, определяемая web-службами. На сегодняшний день web- ориентированные системы PDM нового поколения cPDm (collaborative Product Definition management — совместное управление данными об изделии) — составляют порядка 40% от числа внедряемых пакетов PLM. Вначале внедрять на производстве PLM с поддержкой интернет-технологий решались только гиганты автомобиле- и авиастроения: Boeing, Ford, DaimlerChrysler, Lock-heed Martin, Toyota.

На сегодняшний день система задействована в таких крупнейших компаниях, как Gene-ral Electric, Proctor&Gamble, Philips, Siemens, Coca-Cola, Ericsson и т.д.

PLM в странах СНГ

Все большее признание PLM-системы получают в последнее время и на предприятиях стран СНГ. На рынке СНГ сегодня представлены разработки компаний IBM, Dassault Sys-temes, MSC Software, Microsoft, Intel, HetNet, Transcat PLM, LMS, Abaqus, TeSIS, BeePitron, Mebius. Есть и собственные разработки, основанные на стандартах ISO 10303 (STEP). Типичный пример — система управления инженерными данными и жизненным циклом изделия ЛОЦМАН, которая является центральным компонентом программного комплекса КОМПАС и содержит всю информацию, необходимую для проектирования, изготовления и эксплуатации продукции в организации любого профиля.

PLM-компонент Компас-3D

Продукт

Компания АППИУС, разработчик комплексных решений по управлению жизненным циклом изделия (PLM), сообщил в мае 2010 года о начале продаж PLM-компонента к Компас-3D для системы «1C:PDM Управление инженерными данными» (1С:PDM). Новый компонент позволит конструктору эффективно работать с системой 1C:PDM из среды трехмерного твердотельного моделирования Компас-3D. PLM-компонент позволяет:

· автоматически распознавать обозначение и наименование изделий и чертежей;

· автоматически импортировать параметры из моделей и чертежей;

· импортировать новые модели в 1C:PDM с созданием электронной структуры изделия и документов;

· осуществлять коллективную работу с моделями и чертежами нескольких конструкторов;

· работать с библиотекой стандартных изделий;

· обеспечивать синхронизацию электронной структуры изделия с 3D-моделью;

· сохранять изменения с автоматическим созданием новых версий документов и изделий.

PLM-компонент реализован как подключаемый модуль к системе Компас-3D. С его помощи можно с легкостью создавать структуру изделия в системе 1С:PDM. При этом система ав-томатически распознает обозначение и наименование новых изделий, импортирует параметры и создаст необходимые документы. Использование цифровых идентификационных кодов при работе с моделями позволяет сократить сетевой трафик и передавать только измененные модели. Взаимодействие с Компас-3D осуществляется без необходимости использования рабочих каталогов! Это упрощает работу пользователя и позволяет ему не заботиться о сохранении локальных копий моделей. Модель, единожды помещенная в 1C:PDM, хранит информацию о своем размещении в системе, что позволяет при передаче модели смежнику с легкостью отразить изменения, проведенные последним в собственной электронной структуре 1C:PDM.

Использование PLM-компонента позволяет сократить первичный конструкторский ввод данных в систему 1C:PDM до 90%. Последующая актуализация данных достигает 99%. При использовании PLM-компонента конструкторские данные автоматически нормализуются, т.е. исключается дублирование используемых документов у различных пользователей.