1.3.1.Роль PLM-технологии, как единой информационной системы, в процессе проектирования продукции
Рассмотрим роль PLM системы в процессе проектирования продукции, под которой скрывается- исследование времени жизни абсолютно любого продукта (Product Lifecycle Management). Данный термин впервые появился приблизительно 30 лет назад, и c тех пор соответствующая техника хорошо применяется для управления жизненным циклом продукции. До 1995 года многие люди не знали, как применять только входившую в жизнь инновацию. В особенности это относилось к просчету инженерных проектов, поскольку не существовало подобных разработок, а значит, информации по исследуемому объекту тоже не было. Через два десятилетия отрасль производства хорошо сформировалась, и понятие PLM- закрепилось в деятельности всего человечества.[38]
На Международном конгрессе по ведению бизнеса давно определили, что ПЛМ – это грамотный стратегический прием для осуществления производственных вычислений и планирований. В международном технологическом сообществе было принято решение считать, что PLM инновации – это очень правильный подход для ведения бизнеса. С их использованием поддерживается вся инфраструктура производства товаров, потому что представляемая информация отображает все ключевые показатели изделия. Начиная с самого изготовления, и заканчивая завершением использования с последующей утилизацией.
В процессе производства не обойтись без автоматизированных программ для проектирования и расчетов, так как с подобными решениями можно улучшать производительность всего предприятия. К процессу закупки, разработки, изготовления и продаж будут иметь доступ все инженеры, заказчики, исполнители, а также другие рабочие за счет удобной системы интеграции файлов и документооборота. Основными методиками и технологиями PLM-систем являются: системная инженерия, цифровое производство, мониторинг оборудования, анализ рисков при проектировании, проектирование сверху-вниз и другое, рис.4 (Приложение 1).
Основными задачами, решаемыми при помощи методов моделирования являются: грамотное управление жизненным циклом продукта проделывается до завершения этапа его использования; общая технологическая разработка изделия, она достигается благодаря общей сфере проектирования; полноценная модуляция изменения конфигурации параметров изделия; управление документами и информационными моделями; распределение денежной суммы за поставку и обслуживание рабочего цикла товаров; рассмотрение и тестирование объектов производства с учетом его характеристик; проверка надежности, связанная с техническим обслуживанием проекта и другие функции. Сложные в реализации объекты можно построить только при тщательном планировании. [38]
Рассмотрим преимущества использования PLM систем. В самом начале зарождения системы PLM производилось только управление жизненным циклом продукции. Просматривались только данные периода от начала изготовления до выпуска готовой продукции. Но в данное время такие программы используются и для проведения многих других операций, таким образом можно собирать огромное количество данных. Это происходит на протяжении всей жизни партии, каждая стадия проходит тщательное наблюдение специалистами. Чтобы вести грамотный бизнес и не сталкиваться с ошибками, следует пользоваться помощью компьютерных технологий. Только в таком случае производство будет процветать.
Однако, существуют некоторые особенности применения PLM-решений в России и за рубежом. Поскольку рынки устроены по- разному, то и способы применения PLM-решений различаются. За рубежом всем понятно, что задача PLM-решений –это однозначно сокращать сроки вывода продукта -на рынок, к заказчику. В России, предприятия, работающие на большую цель, пока еще не задумываться об эффективности. Точнее, даже не так: главное – решить задачу, но часто не означает всегда.
Российские и американские предприятия в сфере ОПК по-разному подходят к вопросам информационной безопасности. Например, за океаном информационную безопасность чаще рассматривают как требование сохранения коммерческой тайны, а в России – как государственной тайны. Поэтому- применяемые для этого инструменты- различаются. Когда защищают государственную тайну, с затратами не считаются. Кроме того, различается инженерный менталитет. Промышленность нашей страны создавалась при СССР по мобилизационному сценарию, что наложило особенности на инженерные процессы. Строго прописанные технологические процессы (как и что изготовить) – способ подготовки к тиражированию, масштабированию производства по требованию
государства. За границей наоборот – нет маршрутно-операционного описания технологии производства: как правило, укрупненно описывается маршрут изготовления, по которому пойдет продукция (изделие). [43] В любом случае, компании, которые имеют довольно высокий рейтинг продаж говорят, что перспектив развития PLM очень много. [43] PLM -системы при правильной эксплуатации позволяют снижать затраты на изготовление и реализацию, транспортировку продукции. Соблюдение правил ведения бизнеса способствует положи- тельной динамике- в глазах потребителей, а также и всей общественности. Возросшая конкуренция привела к заметному ужесточению требований, предъявляемых пользователями к оценке всевозможной продукции. Только грамотное решение задач при помощи компьютерных технологий поможет эффективно задействовать этот ресурс. Используя софт, не нужно думать о заполнении бланков данных, все автоматизировано и происходит без дополнительной помощи человека. В том числе соблюдаются нормы техники безопасности и прочие оговоренные законодательством стандарты.Таким образом, PLM – системы нужны для управления стадиями жизненного цикла изделия, контроля за производством. Система PLM решений позволяет контролировать все этапы изготовления продукта: подбор сырья, проектирование, особенности при создании, упаковке и реализации. Для того, чтобы подробнее рассмотреть мировые практики реализации управления конфигурацией на базе PLM-решений, перейдем к следующему параграфу исследования.
1.3.2.Мировые практики реализации управления конфигурацией на базе PLM-решений
Управление конфигурацией, в том числе и- управление изменениями, невозможно рассматривать отдельно от управления данными (управления информацией, интеграции данных жизненного цикла и т.д.). Сюда попадают следующие практики: 1)практика выпуска (release) инженерных артефактов (например, выпуск чертежей) — можно обсуждать, является ли hand-over данных входящим в эту практику, или должен рассматриваться отдельно; 2)практика выпуска заказных спецификаций (BOM, bill of materials); 3)практика запросов на изменения; 4)практика изменения проекта; 5)практика управления данными (чтобы нужные заинтересованным сторонам данные оказывались у них в нужное время, «управление требованиями», как часть инженерии требований, отвечающая именно за то, чтобы требования адекватно хранились и адекватно предоставлялись по запросам заинтересованных сторон – это часть именно этой практики. «Управление требованиями» в отличие их от управления любыми другими данными, не имеет никаких особенностей).
Управление конфигурацией имеет следующие основные практики:
1)Идентификация — поддержка инженерных разбиений (классификаций, кодировок) и именования/кодировки отдельных конфигурационных единиц (configuration items). Именно тут обсуждаются PBS, GBS, WBS и разные системы кодировок типа RDS-PP, KKS, RTM, S1000D и т.д.
2)Конфигурационный учет/регистрация – административное обеспечение взаимного соответствия: проекта (включая требования), исполнительной документации (as built, «что мы думаем о реальной системе»), самой системы «в железе и бетоне». Обычно обеспечивается: наличием конфигурационной базы данных (CMDB-сonfiguration management data base); административными процедурами по её ведению (в т.ч. по назначению ведущего учёт (регистратора), передаче ведения учёта от регистратора регистратору, делегированию полномочий по учёту в порядке распределенной учётной деятельности и т.д.).
3)Контроль версий (version/revision control): обеспечение того, что базис (утвержденная для каких-то целей конфигурация) собирается из взаимно соответствующих версий частей системы (будь то версии проектной или исполнительной документации, или же версии самой системы «в железе и бетоне»). 
Итак, выше были рассмотрены основные практики управления данными и конфигурацией. В продолжении темы, рассмотрим более детально методологию PLM и её реализацию на примере разработчика поставщика – компании Dassault Systemes`. Выбор такого разработчика связан с тем, что он занимает лидирующие позиции в мире по разработке PLM –системы. В соответствии с концепцией 3D PLM, Dassault Systemes` разработала систему взаимосвязанных процесс-ориентированных решений, основанных на передовых компьютерных технологиях трехмерного (англ. 3D) моделирования и реализующих пять фундаментальных принципов построения PLM: а) Ориентация на специфические бизнес-процессы каждой отрасли промышленности (англ. process centric); б) Единое информационное пространство для всех участников работы над изделием (англ. collaborative workspace); в) Единство описания изделия, процесса его создания и ресурсов, необходимых для реализации этого процесса (англ. product process resources); г) Накопление и использование полученных знаний для создания новых изделий (англ. knowledge); д) Открытая компонентная архитектура, позволяющая неограниченно расширять и углублять функциональность системы за счёт сторонних разработчиков.
Решение Dassault Systemes`- включает программные продукты полностью консолидированных брэндов: CATIA- для- проектирования изделия; SIMULIA – для инженерного анализа; ENOVIA – для управления данными об изделии на протяжении его жизненного цикла; DELMIA – для управления процессами производства и эксплуатации изделия, а также для планирования и оптимизации необходимых для этого ресурсов; 3DVIA Composer- для создания интерактивных технических руководств. В настоящее время компания Dassault Systemes` представляет платформу 3DExperience, в рамках которой функционируют все упомянутые выше программные системы. Многие крупные промышленные предприятия начали переход на эту информационно-технологическую платформу. Однако, настоящее время в промышленности по большей части используются программные продукты, разработанные на базе платформы V5, т.е. предыдущего поколения программных продуктов компании. Рассмотрим кратко отдельные компоненты данной PLM-платформы.[44]
1)Система CATIA. Название CATIA является аббревиатурой от Computer Aided Three Dimensional Interactive Application, что можно (с учётом смысловых акцентов) перевести как «компьютерный комплекс трёхмерных интерактивных инженерных приложений». Система CATIA предоставляет инструментарий для следующих участников процесса производства промышленного изделия: а) Для инженера-проектировщика — инструменты системы поддерживают проведение всестороннего анализа и позволяют определять требования, функциональные характеристики и укрупненное задание структуры изделия; б) Для дизайнера – система обеспечивает создание внешнего вида изделия, с учётом самых современных требований к его дизайну; в) Для инженера-конструктора – система поддерживает конструирование изделия с учётом требований, возможностей производства, имеющихся ресурсов и т.д. Система позволяет конструировать изделия различной сложности, включая большие сборки, изделия из композиционных материалов, технологическую оснастку (штампы, литьевые формы) и др.; г) Для инженера-расчётчика — инструменты системы обеспечивают использование методов проверочного анализа контроля для оценки изделия на ранних стадиях его проектирования, оптимизацию конструкции, выявление зон риска улучшение эргономических показателей изделия, а также процессов его производства; д)Для инженера-технолога- обеспечивается подготовка управляющих программ для станков с числовым программным управлением (сокр. ЧПУ), создание виртуальных моделей оборудования с последующим использованием результатов для верификации и оптимизации производственных процессов.
Система CATIA настраивается по модульному принципу. Модуль — это программный компонент системы. Каждый модуль системы используется для определённой задачи (например, модуль твердотельного проектирования, модуль проектирования сборок, модуль выпуска чертёжной документации, модуль проектирования формообразующих поверхностей для штамповой оснастки и т. д.). В свою очередь, модули объединяются в конфигурации по принципу обеспечения законченного выполнения того или иного этапа проектирования. При этом модули полностью интегрированы друг с другом, что позволяет работать с единой 3D-моделью на всех этапах проектирования изделия и оснастки, а также обеспечить отсутствие ошибок, которые неизбежно возникли бы при передаче геометрии между различными системами. Часть модулей, в зависимости от своего назначения могут входить в различные конфигурации. Важным элементом представления информации проекта является дерево проекта. В нем отражена концепция «Продукт– Процесс–Ресурс», которая состоит в том, что дерево проекта – должен содержать не только информацию о геометрическом построении изделия, но и дополнительные данные, которые порождаются на других этапах жизненного цикла изделия. В общем случае, дерево в системе CATIA содержит три основные ветви: а) Product (Продукт) – данная ветвь определяет структуру изделия и может включать в себя сборки и механические связи между элементами, детали со всеми входящими геометрическими элементами их построения (точки, кривые, поверхности, твердотельные элементы, элементы оформления и т. д.) в иерархическом порядке; б) Process (Процесс) — данная ветвь включает все, создаваемые в CATIA процессы (управляющие программы для станков с ЧПУ, перемещение компонентов при задании сборочных операций, перемещение рабочих органов оборудования при использовании его виртуальных моделей и т. д.). Большинство процессов создаётся также в системе DELMIA, о которой будет сказано ниже; в) Resource (Ресурс) — ветвь, содержащая все используемые ресурсы, такие как используемый для обработки на станках с ЧПУ инструмент и приспособления, виртуальные модели станков и другого оборудования, используемого в различных производственных процессах (в полной мере эта ветвь дерева используется системой DELMIA).
В последнее время всё более широкое распространение получает новый подход к проектированию изделий, который называется RFLP и объединяет в себе: а) Requirements — текстовое описание и визуальное представление информации о требованиях к будущему изделию; б) Functional — описание функциональных свойств изделия; в) Logical — логическая схема проектируемого изделия. г) Physical — описание виртуального объекта в CAD-модулях (структура изделия, чертёж, принципиальная схема, модель). Такой подход реализован в CATIA и применяется в современных приборостроительных отраслях. Кратко функциональные возможности системы CATIA представлены в Приложении 2.
2)Система DELMIA. Эта система содержит набор инструментов для цифрового описания, прогнозирования и моделирования производственных процессов изготовления изделий и необходимых для этого ресурсов. По сути DELMIA – это «цифровая виртуальная фабрика», позволяющая исследовать и оптимизировать процессы изготовления изделий, настройки и обслуживания оборудования и оснастки до начала их реального производства. Будучи объединённой с системой CATIA, DELMIA позволяет моделировать процессы изготовления изделия параллельно с его проектированием, оперативно учитывая возникаю- щие конструктивные изменения и ограничения. Это позволяет существенно сокращать сроки разработки и запуска в производство новых изделий, повышать их качество и технологичность. Подсистемы и задачи, решаемые системой DELMIA представлены в Приложении 3.
3)Система 3DVIA Composer. Данная система служит для создания интерактивных электронных технических руководств (сокр. ИЭТР). ИЭТР включает взаимосвязанные технические данные, необходимые при эксплуатации, обслуживании и ремонте изделия. ИЭТР предоставляет пользователю справочную и описательную информацию об эксплуатационных и ремонтных процедурах, относящихся к конкретному изделию, непосредственно во время их проведения в интерактивном режиме. В настоящее время всё большее распространение получают ИЭТР, содержащие анимированное представление процессов обслуживания и ремонта на основе использования 3D-моделей изделий и их компонентов. Для создания таких руководств используются специальные средства, к которым можно отнести систему 3DVIA Composer, разработанную Dassault Systemes`.
Система 3DVIA Composer — это универсальный инструмент, предназначенный для создания интерактивной технической документации на проектируемые изделия. С помощью удобной и функциональной системы разработки мультимедийного контента, 3DVIA Composer автоматизирует процедуры сборки/разборки изделия, создания технических иллюстраций, интерактивной 3D-анимации и т. д. 
3DVIA Composer находит успешное применение в отделах продаж, маркетинга, сервисного обслуживания, обучения, конструкторских и производственных подразделениях. В системе 3DVIA Composer организована поддержка широкого перечня форматов современных систем проектирования (CATIA, SolidWorks и др.), что позволяет импортировать в проект 3D данные напрямую или после их преобразования в универсальные форматы: 3DXML, IGES, STEP. Созданный проект можно экспортировать в исполняемый файл со встроенной программой просмотра, что позволяет открыть его на любом компьютере без предварительной установки каких-либо CAD-систем. Проекты 3DVIA Composer можно также сохранять в различных стандартных форматах, например: PDF, HTML, SVG, CGM, 3DXML, AVI, в приложениях Microsoft Office и др., которые позволяют использовать графические и мультимедийные объекты 3DVIA Composer в традиционной текстовой документации.
Применение 3DVIA Composer позволяет существенным образом сократить время, затрачиваемое на переделку или обновление документации при внесении изменений в конструкцию изделия. Обновление происходит автоматически за счёт ассоциативной связи с конструкторской 3D-моделью. Разработку документации в 3DVIA Composer можно начинать на ранних этапах, когда конструкторская модель еще не сформирована полностью, а по завершении проектирования легко обновлять графический и мультимедийный контент в подготовленном шаблоне документа.
Интерактивные документы, созданные в 3DVIA Composer, могут быть защищены от нелегального использования с помощью назначения прав доступа к функциям просмотра, копирования и печати, а также полного или частичного отображения/скрытия отдельных элементов или преднамеренного понижения качества 3D модели, когда её геометрические параметры представляют собой интеллектуальную собственность.
4)Система ENOVIA. Эта система относится к классу PDM (англ. Product Data Management). ENOVIA структурирует и связывает все инженерные, организационные и вспомогательные данные, планирует и управляет процессами проектирования и подготовки производства, а также служит интеграционной платформой для взаимодействия с CAD/CAM-системами, корпоративными информационными системами, предназначенными для управления ресурсами предприятия(англ. Enterprise Resource Planning- ERP), взаимоотношениями с клиентами (англ. Customer Relationship Management – CRM) и с поставщиками (англ. Supply Chain Management – SCM). Продукты системы ENOVIA можно разделить на три основные группы: интегрированные решения с различными CAD/CAM/CAE/ ECAD-системами; единая БД для управления корпоративной информацией; управление проектами и процессами при совместной работе. Подробно продукты системы ENOVIA представлены в Приложении 4. 
Итак, выше были рассмотрены PLM –решения одного из ведущих мировых разработчиков поставщиков – компании Dassault Systemes`, которые включают программные продукты полностью консолидированных брэндов: CATIA – для проектирования изделия; SIMULIA – для инженерного анализа; ENOVIA – для управления данными об изделии на протяжении его жизненного цикла; DELMIA – для управления процессами производства и эксплуатации изделия, а также для планирования и оптимизации необходимых для этого ресурсов; 3DVIA Composer- для создания интерактивных технических руководств.
В целом, внедрение PLM-решений на практике предприятий приносит ощутимую пользу. Например, в 2017 году компания AMC Bridge успешно интегрировала работу продукта- PLM Windchill от одной из крупнейших из технологических компаний, PTC – с программным обеспечением ZWCAD 2018 Professional от ZWSOFT. [43]Такой союз привел к эффективной работе крупных предприятий, для которых важна связь этапа проектирования продукции и последующий контроль за сведениями о партии, о жизненном цикле изделий. Сочетание привело к следующим преимуществам: а)интеграция данных из проекта в сводки и таблицы; б) поддержание чертежей формата .dwg в панели Windchill; в) пополнение базы данных, открытие ссылок в программе сразу из ZWCAD; г) выполнение опций Revise, Check-In и Check-Out в среде CAD; д) целостность взаимодействия при присоединении модулей и дополнительных утилит; ж) информационные оповещения о событиях и задачах. Все это помогает держать под контролем информацию обо всех изменениях и данных в процессе работы сразу с двумя программами. Так происходит прочная связь всех отделов и спецификаций на основе одной продукции ( изделия).[43]
Резюмируя выше изложенное первой главы, можно сделать вывод, что- развитие информационных технологий и коммуникационных устройств создало условия для построения производства, ориентированного на выпуск массового и в то же время индивидуализированного продукта. Это легло в основу концепции Industry 4.0. Говоря о внедрении Industry 4.0 стоит обратить внимание на изменения PLM- систем, которые выполняют ключевую роль в процессах разработки, производства и обслуживания продуктов. PLM системы становятся не только центральным репозиторием данных, связанных с продуктом, бизнес процессами, производственными процессами, инструментами для объеди- нения менеджеров и инженеров в единое информационное пространство, но и стратегическим бизнес подходом для создания инновационных продуктов, их разработки и внедрения. 
В связи с необходимостью производить персонализированный продукт, значительно усложняется процесс контроля за жизненным циклом изделия. Эффективность от внедрения ИТ возможна только тогда, когда формируется такая система организационных мероприятий, при которой в работу вовлечены все участники ЖЦИ. В настоящее время требуется единый подход к построению и внедрению ИТ, в виду того, что для этого имеются лишь разработки программно-аппаратных комплексов (ПАК) в двух направлениях. Первое -система управления инженерными данными (PDM) и система управления ресурсами и производственными процессами (ERP),которые не связаны между собой. Это обусловлено различием между PDM и ERP,состоящее в том, что PDM-система фокусируется на определении инженерных данных изделия, а ERP-система- на управлении производственными процессами, не связанными в едином информационном пространстве (ЕИП). Свободной от этих недостатков может быть развертывание на такой интегрированной ИТ, какой является PLM-система, набора взаимосвязанных решений всех участников ЖЦИ с возможностью объединения PDM и ERP-систем и организации единую систему. Система PLM позволяет создать ЕИП по всему ЖЦИ, в котором актуальные сведения доступны всем заинтересованным участникам проекта.
Диссертация на заказ без посредников
