Компоненты и составляющие PLM

PLM – английская аббревиатура от Product Lifecycle Management, в переводе «управление жизненным циклом изделия». Структурная схема PLM показана на рис. 13.2.Существует распространенное мне­ние, что это «просто» новое название для комплекса программных средств проек­тирования (CAD), подготовки производства на ЧПУ (САМ) и инженерных рас­четов (САЕ), объединенных воедино системой управления документооборотом (PDM). Доля истины, конечно, в этом есть, все эти компоненты – неотъемлемая часть комплекса PLM, но лишь часть, хотя и ключевая.

Концепция PLM предполагает, что создается единая информационная база, описывающая три краеугольные компоненты: Продукт, Процессы, Ресурсы и взаимосвязи между ними. Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать все эти три компоненты, оптимизи­руя решение под требования бизнеса.

Рис. 13.2 Обобщенная схема PLM-среды

Лекция 21

Работа всех проектантов, конструкторов, технологов с единой моделью обес­печивает снижение издержек на многочисленные согласования, неизбежные при традиционной технологии работы, и исключает наличие дублирующих или взаи­моисключающих документов. На практике это позволяет значительно сократить материальные и временные затраты на создание продукта и запуск его в произ­водство, минуя многочисленные отладочные варианты, воплощаемые в реально­сти, то есть получить проект продукта, готового буквально с первых экземпляров к отправке потребителю. Мировая практика уже имеет примеры в даже таких сложных отраслях, как, например, авиастроение, когда самый первый собранный самолет нового проекта после проверочных испытаний был передан в реальную эксплуатацию. Конечно, такие идеальные случаи все-таки редки, но количество испытательно-доводочных вариантов продукции в современной автомобильной, авиационной, станкостроительной промышленности сократилось кардинально, а сроки на создание новых продуктов – буквально в разы. Существуют целые классы технических объектов, в которых опытные образцы просто невозможны (например, целый завод под ключ) и «натурные эксперименты» на доводку их функциони­рования до оптимального уровня баснословно дороги.

Может показаться, что PLM – панацея, спасающая от ошибок в реальном изде­лии. В какой-то мере это действительно так, риск создать неудачный продукт при использовании PLM-технологий значительно снижается, но при одном очень важ­ном условии. Это условие – компетентность специалистов, занятых созданием про­дукта. PLM не заменяет специалистов, но значительно увеличивает эффективность их труда. Соответственно, имея в руках столь мощный инструмент, некомпетент­ный конструктор способен внести ошибку, которая как снежный ком вызовет це­почку других ошибочных или неоптимальных решений. Поэтому внедрение PLM – это отнюдь не только закупка соответствующих программных систем, это еще и обязательная тщательная подготовка кадров, которые будут работать с ними.

В целом же PLM – совокупность этих программных систем, методики их при­менения, а главное – людей, обладающих должной компетентностью. Можно ска­зать, это целая философия жизни производства, опирающаяся на программные средства.

Давайте разберемся по порядку, как появился PLM, в чем его суть и что он дает современному производству. А так как информационная модель PLM охватывает изделие и его жизнь целиком, то эта подготовка обязательна для всей иерархии участников создания продукта – от рядового техника до генерального директора предприятия.

Главные процессы PLM

Внедрение и использование PLM призвано обеспечить решение этих задач путем выполнения семи главных макропроцессов (см. рис. 13.3):

Рис. 13.3 Основные макропроцессы, осуществляемые PLM-системой

Естественно, нет необходимости каждому изучать абсолютно все элементы системы, но те, которые относятся к уровню его компетенции, а желательно и смежные – просто необходимо. Ведь вклад каждого в создаваемый проект немед­ленно отражается на работе остальных участников.

О большинстве этих процессов подробно рассказывалось в предыдущих гла­вах. Сейчас стоит немного подробнее остановиться на системе накопления и пере­использования знаний (КВЕ, Knowledge Based Engineering), составляющих интел­лектуальную собственность предприятия. Это одно из новейших направлений в развитии САПР.

Средства КВЕ в целях уменьшения времени проектирования и изготовления изделия обеспечивают возможность за счет автоматизации повторяющихся про­цессов и наложения определенных правил во время проектирования улучшить качество проектирования благодаря применению инженерных знаний, заложен­ных в систему. Программные реализации КВЕ обычно содержат среду для про­граммирования на языке инженерных знаний и интегрируются непосредственно в СAD/CAM-приложения, таким образом, конструкторы и дизайнеры могут заниматься непосредственно проектированием изделия, не занимаясь трансляцией данных между системами КВЕ и MCAD. Пример использования систем KBE при конструировании деталей показан на рис. 13.4.

Рис. 13.4 Использование ранее разработанных конструктивных решений при разработке новых изделий

Средства КВЕ обеспечивают не только переиспользование накопленных эле­ментов для типовых конструкций, но и создание инновационных решений путем использования ранее отработанных вариантов (см. рис. 13.5):

Рис. 13.5 Создание проектных компоновок самолетов с использованием высокоуровневых конструктивных компонент

Как видно из примера на рис. 13.5, используя типовые конструктивные схемы отдельных агрегатов планера, можно создать принципиально новые, ранее не про­рабатывавшиеся компоновочные решения. При этом собственно конструктивная и технологическая проработка агрегатов остается стандартной, освоенной в про­ектной и производственной практике.

Возвращаясь к общей схеме взаимодействия макропроцессов PLM, следует особо отметить связующую роль процесса коллективного доступа к данным и взаи­модействия участников проекта на всех этапах его реализации. На ранних этапах развития PLM техническую функцию взаимодействия обеспечивали системы уп­равления документооборотом (PDM), однако по мере расширения требований к управлению коллективной работой им на смену приходят концепция и продук­ты управления виртуальной разработкой (VPDM, Virtual Product Development Management) или совместного управления определением изделия (cPDM, Collaborarive Product Development).

Системы VPDM () охватывают более широкий круг задач – не только сохранение проектной и технологической документации, но и взаимодействие с партнерами и смежниками, управление процессом верификации и оптимизации конфигурации изделия и технологических и эксплуатационных процессов, стратегическое пла­нирование на этапе проработки концепций и т. д.

Рис. 13.6 Основные функции VPDM

Термин Relational Generative Design (RGD) пока не имеет устоявшегося термино­логического аналога в русском языке. Эту методологию можно определить как «Па­раллельное разделенное по стадиям проектирование с использованием и накоплени­ем знаний». Основные принципы методологии RGD заключаются в следующем:

o Процесс проектирования разделяется на стадии.

o Каждой стадии соответствует специализация пользователей по ролям, по представлениям данных, то есть по видам моделей (детали или сборки), по правам доступа.

o При переходе к следующей стадии модели наследуют только те данные, ко­торые необходимы для работы на этой стадии.

o Ограничение по ролям обеспечивает для каждого пользователя ролевой группы видимость только тех данных предыдущих стадий, которые спе­циально определены как необходимые на данной стадии.

o Вместе с тем сохраняется ассоциативная связь с данными предыдущих ста­дий проектирования.

Таким образом, обеспечиваются возможность отслеживания любых измене­ний, выполненных на предыдущих стадиях, конфиденциальность информации и возможность работы с максимально облегченным представлением моделей на каждой стадии. При этом гарантируется целостность проекта в целом, так как все причинно-следственные связи отслеживаются по ассоциативным ссылкам.

В настоящее время в мировом промышленном производстве наблюдается бур­ный процесс внедрения и освоения концепции и решений PLM, в первую очередь в таких отраслях, как автомобилестроение, авиастроение, судостроение. Практи­чески невозможно удержаться на мировом рынке на конкурентоспособном уров­не без использования технологий PLM. Эти решения широко применяют в своей практике ведущие промышленные корпорации, такие как Boeing, Airbus, BMW, Daimler, Toyota и др.

К сожалению, в нашей стране по разным объективным и субъективным причи­нам появление и внедрение этих технологий заметно отстало по времени от «За­пада». Большинство пока ограничиваются простыми средствами автоматизации выпуска конструкторской и технологической документации, считая это достаточ­ным. Тем не менее время поджимает, если предприятие намерено успешно конку­рировать на современном, по сути интернациональном рынке, стоит задуматься об использовании современных средств создания продуктов. Примеры таких ус­пешных подходов уже есть. Конечно, работа по освоению новых технологий пред­стоит немалая, но дорогу осилит идущий, а опыт тех, кто уже прошел этот путь, говорит, что эффект, в первую очередь экономический, в конечном итоге значи­телен. Так, например, по оценкам специалистов Красноярского комбайнового за­вода, за счет использования PLM срок создания новой модели и запуска ее в про­изводство сократился в с 6-7 лет до трех. Конструкторам ОАО «Гражданские самолеты Сухого» использование PLM обеспечило оперативную коллективную работу с многочисленными смежниками, в том числе и зарубежными поставщика­ми оборудования и комплектующих. Можно только догадываться, какое время это занимало бы при использовании традиционных методов работы.