PLM методология в ЖЦИ

Последнее десятилетие ХХ века характеризуется широкой компьютеризацией всей деятельности человечества: от решения традиционных интеллектуальных задач научного характера до автоматизации производства, торговли, коммерческой, банковской и других видов деятельности.

Эта деятельность сделала актуальной проблему развития и эффективного использования информационных ресурсов, как местных, так и на национальном и даже глобальном уровне. Уже в 80-х годов стало ясно, что информационные ресурсы любой страны по цене, соразмерны и, возможно, превышают стоимость природных, в том числе энергетических ресурсов [1]

Стало ясно, что оставаться впереди конкурентов смогут только те компании, которые будут применять в своей работе современные информационные технологий (ИТ). Информационные технологии вместе с прогрессивной технологией материального производства могут значительно повысить производительность и качество продукции со значительным снижением с точки зрения ввода в производстве продуктов, которые отвечают потребностям и ожиданиям потребителей.

Для этого, на различных вычислительных платформах в разных языковых средах, создавались средства, но, как правило, они были несовместимы между собой, что предопределило их автономное использования с необходимостью многократной перекодировки одних и тех же данных для ввода их в ту или иную систему. Кроме того, резкое увеличение объема рутинной работы приводило к многочисленным ошибкам и, как следствие, к снижению эффективности систем.

Тем не менее, опыт, накопленный в процессе создания и развития автономных систем, оказалось полезным. Это позволило осознать необходимость интеграции систем, реализующих различные ИТ, в единый комплекс, который в отечественной технической литературе получил название ИАСУ - интегрированная автоматизированная система управления, в английской литературе - CIM (Computer Integrated Manufacturing).

Примечательным было создание в рамках предприятия единого информационного пространства (ЕИП) или интегрированной информационной среды (ИИС), охватывающей все этапы жизненного цикла (ЖЦ), производимых этим предприятием продукции.

Жизненный цикл изделия (ЖЦИ) включает в себя ряд этапов, начиная от идеи нового продукта до ее утилизации в конце срока использования. Они включают в себя этапы маркетинговых исследований, проектирования, технологической подготовки производства (ТПП), фактическое производство, послепродажное и техническое обслуживание продукции, переработка. На всех этапах жизненного цикла имеются свои собственные цели. Участники жизненного цикла стремятся к достижению целей с максимальной эффективностью.

Идея интегрированной информационной среды ИИС и интеграция информации ЖЦ стала базисом в своем подходе, которое получило в США название CALS. Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла. Инициатором данной философии и его развитие до уровня международных стандартов стало министерство обороны США в связи с необходимостью повышения эффективности управления и снижения стоимости информационного взаимодействия государственных учреждений и коммерческих предприятий в поставке и в последующей эксплуатации вооружения и военной техники.[2].

Подводя итог информации, полученной из различных источников, можно предложить следующее определение CALS:

CALS концепция объединяющая принципы и технологии информационной поддержки жизненного цикла продукции на всех этапах, на основе использования интегрированной информационной среды (единое информационное пространство), что обеспечивает единые способы управления технологическими процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: клиенты (в том числе государственных учреждений и ведомств), поставщики (производители) продукции, производства и технического персонала, осуществляемого в соответствии с требованиями международных стандартов, регулирующих правила этого взаимодействия в первую очередь за счет электронного обмена данными. [3]

Термин CALS всегда носил военный оттенок. В гражданской сфере, распространение получил термин Product Life Cycle Support (PLCS) или Product Life Management (PLM) - "поддержка жизненного цикла продукта" или " управление жизненным циклом продукта».

PLM - Product Lifecycle Management. Управление жизненным циклом изделия представляет собой методологию применения современных информационных технологий в целях повышения конкурентоспособности промышленных предприятий. Применение PLM основывается на использовании интегрированных моделей данных продуктов и бизнес-процессов предприятия. PLM включает в себя новые способы работы с информацией о продукте, что позволяет тесно связать его с процессами, обеспечивая одновременный доступ к данным разных категорий работников, что позволяет в полной мере реализовать принципы параллельного проектирования изделий [4].

Автоматизация проектирования выполняется в САПР. В САПР машиностроения, выделяют различные компоненты системы:

CAE - Computer Aided Engineering. Общее название для программ или пакетов программ, предназначенных для инженерных расчетов, анализа и моделирования физических процессов. Позволяет использовать вычислительные методы, чтобы оценить, как компьютерная модель продукта будет в реальных условиях эксплуатации. Помогает обеспечить эффективность продукции, без привлечения больших затрат времени и денег[5].

CAD - Computer Aided Design. Пакет программного обеспечения, разработанный для создания чертежей, проектирования, создание технологической документации и проработка 3D-модели [5].

САМ - Computer Aided Manufacturing. Подготовка технологического процесса изготовления изделий. Этот термин относится как к процессу автоматизированного планирования производства, так и к программному обеспечению используемого инженерами, технологами. Русский аналог термина АСТПП - автоматизированная система технологической подготовки производства. Технологическая подготовка заключается в автоматизации программирования станков с ЧПУ [5].

CAPP - Computer Aided Production Planning. Автоматизированная система для проектирования технологических процессов и создание технологической документации. CAPP является интерактивной средой заполненной базами данных по материалам, технологическому оборудованию, а также другой справочной информацией. Современные CAPP включают в себя модули для расчета технологических режимов и правил, а также создание специализированных форм документов [6].

MPM - Manufacturing Process Management. Управление производственными процессами, цифровое производство. Представляет собой общее название набора технологий, методов и программ, используемых в производстве продукции. MPM является ключевым элементом концепции управления жизненным циклом продукции (PLM), являясь связующим звеном между системой проектирования (САПР) и систем планирования ресурсов предприятия (ERP). Планирование производственных мощностей, технологических процессов (CAPP), программирование ЧПУ являются компонентами MPM. Система MPM работает в тесном взаимодействии с системами управления данными об изделии (PDM), планирования ресурсов предприятия и автоматизированной системой управления производственными процессами [7].

На рисунке 1 отображена упрощенная схема информационных потоков между информационными системами фокусного предприятия, смежников и заказчиков в рамках PLM методологии [8].

Рисунок 1 - Взаимодействие информационных систем предприятия в PLM методологии с внешней и внутренней средой Проанализируем взаимосвязи между информационными системами. На большинстве этапов жизненного цикла, от идентификации поставщиков сырья и комплектующих и заканчивая продажей продукции, требуются услуги системы управления цепочками поставок - управление цепочками поставок (SCM). Цепь обычно определяется как совокупность этапов увеличения добавленной стоимости продукта, она движется от поставщика к компаниям потребителям.

Система CRM выполняет функции управления взаимоотношениями с клиентами и покупателями, позволяет произвести анализ ситуации на рынке, перспективы спроса на планируемый продукт.

В рамках методолгии PLM необходимо понимать, что это не только один суперпродукт, а набор программных продуктов. Методолгия PLM решает такие вопросы, как создание инженерных данных с помощью CAD/CAE/CAPP/CAM/MPM-систем, а так же решает задачи по управлению инженерными данными. Для управления инженерными и проектными данными была разработана система получившая называние PDM (Product Data Management).

PDM - управление данными о продукции Product Data Management, PDM. Категория программного обеспечения, которая позволяет сохранять данные о продукте в базах данных. Данные о продукте, в основном, включают в себя технические данные, такие как модели САПР и чертежи, цифровые макеты, спецификации материала (BOM). Метаданные содержат информацию о текущем состоянии соответствующего компонента. Система PDM позволяет разделять данные, обеспечивая их постоянную целостность и вносить необходимые изменения во всех версиях продукта, изменять спецификацию материалов, помогает конфигурировать варианты продукта.

Система PDM как интегрирующая подсистема используется на протяжении всего жизненного цикла продукта в рамках концепции управления этим циклом PLM. Большинство систем PDM позволяют одновременно работать с инженерными данными полученными из разных CAx-систем. [9] Резюмируя, перечисленные выше ИТ решения можно свести в таблицу 1.

Таблица 1 - ИТ системы предприятия, учавствующие в ЖЦИ

Название	Функционал
CAE	Computer Aided Engineering. Общее название для программ или программных пакетов, предназначенных для инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов.
CAD	Computer Aided Design. Программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей.
CAM	Computer Aided Manufacturing. Подготовка технологического процесса производства изделий, программирование оборудования с ЧПУ
CAPP	Computer Aided Production Planning. Автоматизированная система для проектирования техпроцессов и оформления технологической документации.
MPM	Manufacturing Process Management. Управление производственными процессами, цифровое производство – обобщенное название набора технологий, методов и программ, используемых при производстве изделий.
PDM	Product Data Management, PDM - управление данными об изделии. Категория программного обеспечения, позволяющая сохранять данные об изделии в базах данных.
ERP	Планирование ресурсов предприятия.
CRM	Cистема управления взаимодействием с клиентами

Как видно из рисунка 2, ключевую роль в PLM методологии играет PDM-система, задачей которой является предоставление нужных данных в нужное время в правильной форме в соответствии с правами доступа.

PLM методология

PDM система

CRM

CAD

CAE

CAPP

CAM

MPM

ERP Система

Конструкция. Результаты анализа

Требования рынка

Технология, УП для ЧПУ, модель производства

Электронный паспорт, отказы

Маркетинг	Проектирование изделия	Подготовка производства	Производство	Эксплуатация	Утилизация
Стадии жизненного цикла изделия

SCM, модуль

Рисунок 2 - Роль PDM системы в ЖЦИ в соответствии с PLM методологией.

Преимущество, связанное с интеграцией в одно информационное пространство, можно условно свести к достаточно лаконичному списку:

• •    Хранение, разработка и управление данными и документами (включая поправки) обеспечивая быстрый доступ к ним;

• •    Электронный документооборот в управлении процессом проектирования, электронный архив документации и электронные справочники (материалы, ключевые показатели эффективности, стандартные изделия и т.д.).

• •    Сокращение сроков подготовки производства, повышение производительности труда сотрудников, снижение стоимостных издержек;

• •    Повышение качества продукции и степени удовлетворенности клиентов;

• •    Сопровождение и накопление интеллектуальной собственности предприятия;

• •    Обеспечение данными АСУП/ERP-системы;

Необходимо знать, что система управлением качества продукции (УКч) так же является элементом управления предприятием. В соответствии с международным стандартом ИСО9000, УКч должна основываться на информационной системе, которая поддерживает автоматизированную обработку данных и документирование процессов обеспечения качества на всех этапах жизненного цикла продукта, а так же производить автоматизированный контроль этими процессами. В этом смысле УКч становится неотъемлемой частью ИАСУ предприятия и может быть отнесена к PLM технологии. Это означает, что информация, циркулирующая в системе УКч должна быть представлена в формате соответсвующим PLM стандартам и состоять из набора информационных объектов, включенных в ИИС предприятия. [10].

Подводя итог вышесказанному, PLM методология благодаря таким ИТ продуктам как CAx, ERP, PDM, SCM, CRM, интегрирует информационные потоки на протяжении всего ЖЦИ. За счет интеграции информации и обмена информацией на всех этапах жизненного цикла продукта, эффективность бизнес-процессов увеличивается.