PLM-автоматизация

Цифровое производство набирает обороты

С переходом от 2D к 3D CAD-визуализации программное обеспечение управления жизненным циклом продукта начинает использоваться в производстве. Последние достижения будут иметь прямое влияние на работу специалистов по автоматическому управлению.

Быть может, программное обеспечение по управлению жизненным циклом продукта (product lifecycle management, PLM) скоро будет использоваться в вашей системе управления. Может и не завтра, но, принимая во внимание последние достижения в этой сфере, это произойдёт раньше, чем вы можете ожидать. Прямой доступ из программы PLM в управляющий уровень – это перспективное и интересное направление в работе специалистов по автоматическому управлению. Данная область только зарождается, но важность роли PLM в производстве за последнее время сильно увеличилась, а основные результаты ещё впереди.

«В этом контексте актуально выглядит приобретение компании UGS компанией Siemens Automation & Drives. Персонал Siemens A&D – это группа специалистов по автоматическому управлению», – говорит Дик Сланский (Dick Slansky), ведущий аналитик и руководитель направления PLM в компании ARC Advisory Group.

Джисела Вилсон (Gisela Wilson), директор по продукции, проектам и портфелю активов компании IDC соглашается: «Некоторое время казалось, что рынок PLM больше сольётся с ERP в единое приложение, управляемое через ERP, с возможностью передачи информации в производство» Далее она продолжает: «Однако сейчас, похоже, что PLM будет интегрировано с автоматизацией в гораздо большей степени. Это совершенно новая разработка. Приобретение Siemens компании UGS дало сильный толчок в развитии этого направления».

Управление жизненным циклом продукта охватывает весь цикл жизни продукта – от концепции до поставки потребителю. В компании IDC утверждают: «PLM – это не приложение или набор приложений, это подход к объединению традиционных рабочих техник в совместные последовательности по всей протяжённости бизнес-сетей». В компании IDC определяют шесть основных функциональных областей:

  • Управление информацией о продукте.
  • Управление проектами и портфелем активов.
  • Управление корпоративными активами.
  • Автоматическая компьютерная разработка (computer-aided design, CAD).
  • Автоматическое компьютерное управление (computer-aided engineering, CAE).
  • Компьютерное управление (computer-aided manufacturing, CAM).

С переходом от 2D к полноценной 3D CAD-визуализации ПО управления жизненным циклом продукта эффективно используется в производстве и предоставляет набор встроенных инструментов для разработки, моделирования и утверждения производственных линий и автоматизированных участков. Самое последнее достижение, напрямую затрагивающее управление, это возможность выдавать распоряжения автоматизированным линиям и участкам в виде проверенного логического кода, который генерируется для программируемых логических контроллеров (PLC), роботов и другого автоматического оборудования, а затем загружается в них.

Согласно ARC, средства автоматизированного моделирования предоставляют специалистам по управлению виртуальную среду для использования языков программирования IEC61131-3 и создания родного PLC-кода, который можно преобразовать в логику управления специальными контроллерами. «Это даёт специалисту по управлению возможность переводить общую логику управления в родной логический язык PLC». Весь этот процесс получил название «цифровое производство» – союз виртуального и физического миров.

 

Цифровое производство

В настоящий момент первые применения цифрового производства ведутся в автомобильной и аэрокосмической отраслях, причем в первых рядах идут такие компании как Volkswagen, Daimler, General Motors, Boeing и Airbus. Это отрасли с высокими вложениями в оборудование, высокими стоимостями и большим временем производственного цикла. Чтобы быть более инновационными и гибкими, эти компании пытаются существенно сократить стоимость и время разработки новых продуктов, поэтому инвестируют в новый класс программного обеспечения PLM.

Интерес к цифровому производству возникает в результате пересечения сходящихся тенденций:

  • Увеличение значения инноваций и успешного быстрого запуска новых продуктов.
  • Уменьшение времени жизненного цикла продукта.
  • Изготовление продукции на заказ, в соответствии с запросами клиентов.
  • Необходимость увеличения эффективности переключения производственных линий при уменьшении стоимости.

Подход PLM в целом даёт возможность быстро выходить на появляющиеся нишевые рынки с продуктами, которые позволяют подстраиваться под уникальные предпочтения заказчика, и, соответственно, захватывать доли рынка. Рынок сотовых телефонов является замечательным примером с большим количеством различных дизайнов, стилей и цветов телефонов. Также как и гигантский успех аппарата iPod компании Apple, который она повторила своим новым продуктом iPhone. Но даже автомобильные производители следуют нишевым стратегиям и выпускают заказные модели для очень узких сегментов рынка.

«Для многих производителей выпуск новых типов продукции становится всё большим процентом от общего числа заводских заказов и того, на чём они делают деньги, – говорит Сланский. – Основной целью всего этого процесса является внесение гибкости и скорости изменений в производственные системы, что даёт возможность запускать их быстрее».

Автомобильная промышленность наиболее продвинута в этом направлении, причем, как добавляет Сланский, «европейские производители преуспели в большей степени, нежели американские». Он утверждает, что General Motors при работе с Delmia (часть компании Dassault Systemes) запустило пилотные проекты генерации управляющей логики для производственных систем GM. «Аэрокосмические и оборонные отрасли также начинают внедрение, к примеру, Boeing моделировал всю финальную сборку своего нового самолёта 787 Dreamliner. Мы видим слияние виртуального мира проектирования с физическим миром производства».

Одним из значительных разрывов в производственном процессе всегда был разрыв между проектом и производством. Инженерное проектирование давало на выходе план-чертёж и, образно говоря, передавало его через стенку в производство. «Сегодня самый настоящий разрыв между PLM и цехом закрыт, – говорит Адам Юра (Adam Jura), производственный аналитик исследовательской компании Datamonitor. — Возможность моделирования и программирования производственной линии – это большой шаг для производства. Там всегда было много головной боли и увеличение стоимости. Сделать и проверить то, что сделал, виртуально – это потенциально сэкономленные месяцы в длительности процесса и миллионы в его стоимости».

 

Гонка двух лошадей

Основной движущий фактор интеграции PLM-автоматизации на текущий момент представляется в виде гонки двух лошадей: компании Dassault Systemes с продукцией Delmia Automation и компании Siemens A&D, которая выложила $3.5 млрд. в этом году за UGS. У них нет клиентов в пилотных проектах, которые бы хотели это обсуждать, но интерес в наличии, как и сами пилотные проекты.

«Очень интересно то, что делает Boeing, – говорит Майк Буркетт (Mike Burkett), вице-президент отдела исследования PLM в компании AMR Research. – Было много инструментов для моделирования завода, но Boeing использует моделирование для утверждения процесса до того, как они начнут резать металл». Буркетт присутствовал в декабре в компании Boeing на «виртуальном выкатывании» производственного процесса самолёта Boeing 787 и был весьма впечатлён.

Компания Dassault в одном из пресс-релизов утверждает, что «используемая технология PLM (виртуальное выкатывание) является не просто анимацией законченного самолёта, но виртуальным моделированием и проверкой всего производственного процесса». Кевин Фоулер (Kevin Fowler), вице-президент по интеграционным процессам Boeing 787, сказал, что «эти новые требования по процессу изготовления привели к необходимости создать новый тип технологий разработки, которого не существовало до начала работы с Dassault Systemes три года назад».

Юра, из компании Datamonitor поведал, что Dassault «неплохо поработал на этом рынке последние два года», приводя ещё один пример – компанию Airbus. Сотни поставщиков работали совместно для постройки самолёта Airbus A380. «То, как соединяются PLM и производственный процесс, критически важно. Поэтому как раз компания Siemens и купила UGS. Компания UGS была сама по себе неплохим стартом, но вместе с Siemens она обладает фантастическим потенциалом», – говорит Юра.

PLM-автоматизация

Компания UGS PLM Software – таково её официальное название в структуре Siemens – открыла своё видение на ежегодном аналитическом брифинге который состоялся в конце июня и, в котором приняли участие топ менеджеры UGS и Siemens A&D. «Это приобретение – ступенчатое изменение на рынке,- сказал Билл Кэрролл (Bill Carroll), вице-президент стратегий маркетинга компании UGS.- Оно поднимет ценность нашей продукции для клиентов на новый уровень. Это произойдёт с помощью нового поколения продуктов и технологий, дающих полное представление о PLM».

«Мы пришли к заключению, что у нас в портфеле активов чего-то недостаёт,- сказал Антон Хьюбер (Anton Huber), вице-президент, курирующий группу отделений корпорации Siemens A&D. – Стало понятно, что нам не хватает поддержки жизненного цикла продукции, но этого также не хватало и для производственных линий. Любые изменения в продукции влекли за собой изменения в производстве. И вот теперь в портфеле Siemens есть этот актив».

Возможность держать в руках и контролировать судьбу всех деталей, а не просто предоставлять открытые API различных компонент системы друг другу, была главной причиной данного приобретения, утверждают в Siemens. Компания полагает, что это приобретение даст им более мощный рычаг, скорость и ценность на рынке PLM-автоматизации. Причём «рычаг» является основой данного видения, которое изначально содержит набор из пяти основных сценариев использования.

Компания Siemens будет тесно сотрудничать со своими клиентами для того, чтобы полностью разработать эти пять сценариев, объединённых под стягом «Проект Архимед». Пять сценариев включают в себя:

  • Адаптивное производство.
  • Виртуальный запуск.
  • Согласованные жизненные циклы.
  • Высококачественную обработку.
  • Мехатронику.

Одной из основных целей Проекта Архимед, по словам Гиоргио Куттика (Giorgio Cuttica), генерального директора подразделения Siemens по системам выполнения производства, является «прямое создание кода для PLC из PLM, выдача указаний всему работающему программному обеспечению в единой среде, и затем завершение обратной связи в PLM для оптимизации и моделирования и продолжения процесса в производстве».

Такая архитектура позволит специалистам по автоматическому управлению моделировать и утверждать управляющий код для PLC, роботов и другого автоматического оборудования в виртуальной среде, а также протестировать различные «а что если» сценарии для оптимизации автоматизированных линий. Преимуществами такого подхода являются большая скорость и уверенность, а также сильно уменьшенные расходы при пуске производственных линий. Эффект от изменения проекта на производительности слоя автоматизации также может быть протестирован, исправлен и оптимизирован в виртуальном пространстве. Затем проект продукции и процессов сохранится в хранилище данных PLM, где он может быть повторно использован в дальнейшем программировании производственных участков. Для предприятия это означает больше продукции за меньшее время и за меньшую стоимость.

«В результате получается цифровое производство, – говорит Сланский из ARC. – Инженер по автоматическому управлению стоит во главе процесса, он находит то, что нужно автоматизировать, определяет требуемую управляющую логику, затем запускает производственную систему или конвейер и убеждается, что всё работает. Цифровое производство ставит разработку продукта в центр всего процесса и даёт возможность инженерам моделировать весь процесс в 3D».

 

Сложности воспитания культуры

Однако сложности всё ещё есть. «Один из больших вопросов – это принятие культуры. Организации должны научиться думать по-другому, – говорит Буркетт из AMR. – Средний возраст работника аэрокосмической отрасли составляет около 45 лет. Получается стареющая рабочая сила, которая может быть не готова принять эти новые инструменты. Предстоит воспитание культуры. Интегрированные инструменты PLM-автоматизации отличаются от ERP или от систем управления цепями поставок Те системы находятся в областях бизнеса, где компании привыкли использовать автоматизированные средства. В разработке производства без опыта автоматизации процесса всё гораздо сложнее».

«Пред инженерами по автоматическому управлению стоит задача, чтобы процесс работал, и продукция вывозилась через заднюю дверь, – говорит Джулия Фразер (Julie Fraser), глава компании Industry Directions. – Но их знания и опыт можно использовать и для того, чтобы помочь команде разработки сделать более качественную работу по проектированию продукта. В каком-то смысле они накапливают опыт в ИТ, и таким образом, увеличивают свои возможности в карьере. Это откроет им более простой доступ к разработке и даст механизм обратной связи для более чёткого взаимодействия, когда они пытаются запрограммировать что-то, но проектирование мешает сделать этот процесс эффективным».

Это приводит к политике взаимодействия. «Борьба за территорию и политика – сложный вопрос, – говорит Фразер. – Это основывается на лидерстве и понимании. Кто-то должен зайти на чужую территорию, чтобы это случилось. Но как только инженеры по автоматическому управлению перестанут относиться к этому как «не трогай моё барахло», они оценят возможность быть частью более глобальной стратегии. Они смогут получить лучший обзор и стать более крупными игроками».

Вилсон и IDC говорит, что «это позволит им получать проектные данные в точном соответствии с производственными данными и требованиями. Это даст возможность обзора назад, от нормы расхода материалов на производстве к проектной норме, сравнить которые раньше было не так просто. Это позволит хранить данные по продукции в едином месте, от проектирования до создания и поддержки».

«Каждый раз при автоматизации нового процесса требуется время, чтобы поверить в неё, – говорит Фразер. – Это просто правильный технический подход. Вы отходите и говорите: «Вот моя теория, давайте её проверим». И вы её проверяете больше одного раза, чтобы убедиться в том, что получается точный образец».

Список компаний, тестирующих интеграцию PLM автоматизации пока не очень велик, но достаточно внушителен и продолжает расти, причём в нём появляются огромные капиталоемкие отдельные производители и даже присутствуют производители второго эшелона. Но для большинства компаний с большими объемами производства метод работы на сегодняшний день – это «отойди и наблюдай». Лучшие из них, однако, пристально следят за тем, что делают лидеры отрасли. Специалистам по автоматическому управлению тоже стоит использовать момент как возможность. Интеграция PLM-автоматизации с большой вероятностью сильно изменит их работу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *