Модели управления жизненным циклом изделия (PLM)

В настоящее время остро стоит проблема перехода от использования отдельных информационных технологии к созданию единых интегрированных комплексов. Одним из направлений является модели Product Lifecycle Management (далее — PLM) (управление жизненным циклом изделия).

Появление PLM связано с развитием электронного бизнеса, классификация которого, предложенная компанией Gartner Group, представлен на (рис. 4.8) [8].

Рис. 4.8. Этапы развития электронного бизнеса.

Выделено четыре фазы развития: присутствие, взаимодействие, передача данных (транзакции) и трансформация бизнеса. Начиная с 2000 г. активно развиваются третья и четвертая фазы. Другая классификация (рис. 4.9) основана на использовании данных, и развитие электронного бизнеса рассматривается как восхождение от простого обмена данными к обеспечению средствами технологий потоков работ и потоков принятия решений.

Бурное развитие PLM прослеживается в следующем. 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, получающими все большее распространение, — системой управления цепочками поставок Supply Chain Management (далее — SCM) и системой управления отношениями с заказчиками.

Customer Relations Management (далее — CRM), вторая — еще более популярными системами ERP, а вот третья пока не имеет достаточного комплексного информационного обеспечения. На то, чтобы занять это место, претендует подход, названный new PLM (."PLM по-новому"). Он заметно отличается от традиционного представления о том, что такое управление жизненным циклом изделий. 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. Изменения в видении роли и места PLM произошли буквально в последние несколько лет. Теперь под этим термином понимают автоматизацию практически всех видов работ, которые составляет основу выпуска продукции — от проектирования до сбыта. Разные авторы расходятся в определениях: одни включают SCM, CRM и ERP в состав нового управления жизненным циклом изделий, другие считают эти системы взаимодополняющими (рис. 4.10).

Рис 4.9. Поколения электронного бизнеса:

Щ — поток решений (Decision Flow), | — поток работ (Workflow),

— поток данных (Dataflow)

В соответствии с триединой задачей «PLM по-новому» можно разделить на три взаимосвязанных составляющие управления жизненным циклом:

• • жизненный цикл определения изделий (интеллектуальные активы предприятия);
• • жизненный цикл производства (материальные активы предприятия) ;
• • жизненный цикл операционной поддержки.

Первичным является жизненный цикл управления интеллектуальными активами; он начинается с оценки пользовательских требований, выработки концепции продукта, а завершается, когда предприятие полностью отказывается от продукта, в том числе и от его сервисной поддержки.

Рис. 4.10. Взаимосвязь корпоративных приложений.

PLM-решения — один из самых быстрорастущих и перспективных сегментов рынка ИТ-услуг, что в значительной степени связано со способностью PLM-приложений существенно сокращать расходы на проектирование и ускорять темпы выпуска продуктов на рынок. В числе факторов, способствующих принятию решений об использовании услуг PLM, — высокий уровень использования ИТ в производстве, сложность производственных процессов, а также разобщенность подразделений предприятия, ответственных за конструирование, производство, сбыт и обслуживание продуктов.

Одно из наиболее полных определений PLM состоит из четырех пунктов:

• 1) стратегический подход к бизнесу, предлагающий непрерывный набор бизнес-решений, который поддерживает коллаборативный режим создания, управления, распределения и использования определения изделий (интеллектуальных активов предприятия);
• 2) поддержка «расширенного представления о предприятии» (extended enterprise), в том числе поддержка процессоров проектирования, пользователей и партнеров;
• 3) действие во времени от момента рождения концепции изделия до снятия его с производства и окончания сервисного периода;
• 4) интеграция людей, процессов, людей, систем и информации.

Важно подчеркнуть, что 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?».

На основании этого определения выделяются три основные концепции PLM:

• 1) возможность универсального, безопасного и управляемого способа доступа и использования информации, определяющей изделия;
• 2) поддержание целостности информации, определяющей изделие, на протяжении всего его жизненного цикла изделия;
• 3) управление и поддержка бизнес-процессов, используемых при создании, распределении и использовании подобной информации.

Концепция PLM охватывает все этапы жизненного цикла изделия (рис. 4.11) и подразумевает управление данными, получаемыми от следующих компонент:

• • Product Data Management (далее — PDM) — управление данными об изделиях;
• • Computer-Aided Manufacturing (далее — САМ) — система автоматизированной подготовки производства;
• • Computer-Aided Engineering (далее — CAE) — система автоматизированного инженерного анализа;
• • Computer-Aided Design (далее — CAD) — система автоматизированного проектирования;
• • Manufacturing Process Management (далее — МРМ) — планирование и моделирование производства с использованием обрабатывающих центров с числовым программным управлением (ЧПУ), роботов и т. п.;
• • Bill Of material Management (далее — BOM) — спецификация инженерная;
• • Customer Relationship Management (далее — CRM) — управление отношениями с клиентами.

Рис. 4.17. Этапы жизненного цикла изделия

Одним из важнейших компонентов PLM является система управления данными об изделии (PDM), обеспечивающая обмен данными о составе изделия и вносимых в него изменениях и позволяющая создавать и поддерживать множество взаимосвязанных спецификаций изделия, благодаря чему пользователь получает согласованное представление о составе изделия по ходу работы над ним.

Система PDM должна реализовывать следующие функции.

• 1. Функция управления составом изделия, которая может быть представлена совокупностью следующих возможностей: ведение спецификаций; многоуровневые спецификации, отображающие как дерево сборки изделия, так и полный набор конструкторских, технологических и прочих атрибутов; динамический просмотр иерархически организованной информации; отслеживание принадлежности каждой детали, сборки, узла, изделия модельному ряду; определение условий применимости и отображение ограничений применимости; ведение протоколов изменения версий вплоть до версий каждой детали; отслеживание действия внесенных изменений и модификаций.
• 2. Функция отслеживания ссылок на документы электронного архива, соответствующих каждой детали, сборке, узлу, изделию. Получение данных непосредственно из электронного архива или непосредственно из САПР сборок.
• 3. Функция сравнения структур изделий, сопровождение и обслуживание информации об изделии с учетом специфики различных подразделений, включая предприятия-соисполнители (поставщики комплектующих, субподрядчики) и внешние торговые площадки.
• 4. Дополнительные сервисные функции представления трехмерных данных (геометрические электронные модели изделия, детали, сборки). Возможности визуализации в системе PDM не должны зависеть от типов и форматов исходных данных, что особенно актуально для предприятий, использующих разнотипные САПР. Сама визуализация должна поддерживать рендеринг, анимацию, построение сечений и разрезов, ведение комментариев на изображении и т. д.

Рассмотрим содержание каждого из этапов жизненного цикла изделия (ЖЦИ).

Концепция проекта. На основе анализа требований рынка формируется общая идея нового изделия или, что случается значительно чаще, концепция усовершенствований в проекте уже существующего продукта. Система PLM предоставляет информацию, которая может использоваться для анализа жизнеспособности полученной концепции.

Анализ требований рынка. Производитель должен понять, насколько востребован рынком новый продукт, и оценить выполнимость этих требований. На этом этапе система PLM используется для извлечения данных из различных информационных систем, которые могут способствовать получению более точной картины.

Проектирование. Конструкторы создают проект нового изделия — соответствующие САПР и PDM-решения являются интегральной частью PLM-решения. При проектировании используется вся необходимая дополнительная информация, поставщиком которой являются PLMмодули, включая факторы, связанные с послепродажным обслуживанием изделия, информация о предпочтениях заказчика, данные о производственных возможностях и т. д.

Определение источников поставок (PLM-sourcing). Отдел закупок должен провести предварительную работу по поиску источников приобретения необходимых для производства изделия деталей, материалов, компонентов, оборудования и т. д. Задача систем PLM — предоставить достоверные данные о доступности тех или иных деталей/ компонентов/материалов, их стоимости, потенциальных поставщиках и возможных альтернативных источниках.

Производство. В соответствии с определенными на этапе проектирования спецификациями и с использованием полученных на этапе поставок деталей и материалов производится продукт. Реализованные в PLM специальные методы контроля качества позволяют гарантировать соответствие производимого изделия заданным спецификациям.

Дистрибуция. Готовое изделие поставляется либо дистрибутору, который размещает его на своем складе до поступления соответствующего заказа, либо непосредственно заказчику. Полученные из системы PLM исторические данные о потребностях рынка помогают производителю свести к минимуму число уровней инвентаризации готовой продукции.

Техническая поддержка и обслуживание. На этом этапе выполняются техническое сопровождение, обслуживание и ремонт — в течение гарантийного срока или как дополнительно оплачиваемый сервис. PLM позволяет учесть различную информацию об изделии, поступающую на этом этапе жизненного цикла, при разработке последующих проектов и тем самым способствует повышению привлекательности продукции для клиентов.

В PLM доступ к данным организован на ролевой основе. Система позволяет предоставлять пользователю информацию в форме, соответствующей выполняемым им функциям в жизненном цикле изделия: трехмерные модели, схематические диаграммы, инженерные спецификации (ВОМ), календарные планы или прогнозы на основе анализа требований рынка. Этим обеспечивается работа каждого пользователя в привычной ему среде. Конструкторы и технологи в среде САПР (CAD/ САМ/САЕ), а сотрудник маркетингового подразделения сможет получить из системы представление трехмерной сборки, пригодное для размещения в рекламной брошюре. С помощью информации, которую интегрирует система PLM, даже не обладая специальными техническими знаниями, сотрудники отдела закупок смогут заниматься поиском нужных деталей и выбором оптимальных каналов поставки непосредственно по данным, поступающим из конструкторских подразделений.

Важным преимуществом системы PLM, объединяющей все структурные подразделения предприятия, является возможность решения многих проблем на этапе проектирования. В результате появляется возможность увязать проект со сложностями производственного цикла и задачами закупок, что позволит сохранить оптимальную цену и высокое качество продукции.

Другой характерной чертой PLM является эффективная работа с поставщиками, внешними контрагентами и смежниками за счет безбумажных форм обмена информацией.

Знания проблем технического сопровождения готовой продукции, ее гарантийного или платного обслуживания, оказывают влияние на последующие проекты. PLM предоставляет производителю возможность получения таких данных, их анализа и устранения выявленных проблем в следующих проектах. Это позволит удовлетворить запросы клиентов, повысить имидж и конкурентоспособность производителя.

В целом преимущества, которые дает PLM-решение, можно сформулировать следующим образом:

• • ускорение вывода новой продукции на рынок благодаря привлечению к процессам проектирования в реальном времени всех заинтересованных участников, включая внешних поставщиков и заказчиков;
• • совершенствование характеристик разрабатываемой продукции и повышение качества, обнаружение недостатков и ограничений проекта на самых ранних стадиях;
• • увязка проектирования и производственных процессов: инженеры-технологи становятся интегральной частью команды проектировщиков, благодаря чему проект сразу создается с учетом специфики производственного процесса, включая тестирование, контроль качества и т. д.;
• • учет и использование опыта других проектов;
• • реализация новой бизнес-модели «виртуального предприятия» — к процессу проектирования и производства привлекаются поставщики, либо работы определенного этапа жизненного цикла продукции передаются на аутсорсинг внешним компаниям.