Концепции и технологии цифровизации машиностроительного предприятия. Учебное пособие

Павел Ведмидь

В учебном пособии рассмотрены концепции и технологии цифровизации машиностроительного предприятия. Технологиями называются известные инструменты информационных технологий. Это системы управления жизненным циклом изделия PLM, включая CAD, CAM, CAE; системы управления производством MES; системы автоматизации менеджмента качества QMS. Их использование в конкретных проектах определяется концепцией внедрения. Все эти понятия рассмотрены именно для машиностроительного предприятия.

Глава 2. PLM — Управление жизненным циклом изделия

2.1 Определение PLM

PLM — английская аббревиатура от Product Lifecycle Management, в переводе «управление жизненным циклом изделия». CIMdata определяет PLM как:

— стратегический подход к организации бизнеса, подразумевающий применение набора решений, позволяющего совместно создавать, управлять и распространять повторно используемую информацию, наиболее точно описывающую разрабатываемый и производимый «продукт/изделие»;

— поддерживает расширенное представление производства (учитывает заказчиков, поставщиков, партнеров и т. д.);

— объединяет данные об изделии от концептуальной стадии до производства/утилизации;

— интегрирует людей (исполнителей), процессы, корпоративные ИС и накопленную совместно информацию.

Под PLM (Product Lifecycle Management) понимают систему управления жизненным циклом продукции реализующую технологии управления данными в информационном пространстве, едином для различных автоматизированных систем. Технологии PLM объединяют методики и средства информационной поддержки изделий на протяжении всех этапов жизненного цикла изделий. Характерная особенность PLM — обеспечение взаимодействия как средств автоматизации разных производителей, так и различных автоматизированных систем многих предприятий, то есть технологии PLM (включая технологии CPC (Collaborative Product Commerce)) являются основой, объединяющей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы многих предприятий.

Отличия PDM и PLM можно сформулировать так. Целевой группой пользователей PDM систем являются инженеры, технологи и менеджеры среднего звена, т.е. нет выхода на корпоративный уровень. PLM ввиду интеграции с системами SCM, CRM и ERP, являются инструментом менеджеров верхнего уровня, предоставляя информацию всем заинтересованным лицам.

В целом же PLM — это совокупность программных систем CAE/CAD/CAM/PDM и ERP/CRM/SCM, методики их применения, а главное — людей, обладающих должной компетентностью. PLM — это стратегический подход к бизнесу, при котором применяется набор интеллектуальных инструментальных средств, поддерживающих совместное создание, управление, изменение и использование данных о продукции в рамках расширенной модели предприятия (то есть модели предприятия, включающей, помимо собственно производства, привлечение к работе с данными о продукции как контрагентов, так и конечных заказчиков продукции), и обмен данными осуществляется в рамках единого информационного пространства (включая единые бизнес-процессы, бизнес-приложения и данные). При этом PLM управляет данными, находящимися преимущественно в цифровом виде. При этом особо подчеркивается, что PLM не является какой-либо конкретной технологией или каким-либо отдельным программным продуктом. Таким образом, речь идет о стратегическом подходе, для реализации которого требуется использовать не одну, а несколько систем в рамках единого интегрированного решения (причем не исключено, что эти системы могут быть от разных производителей)

Концепция PLM возникла в отраслях, связанных с разработкой и производством сложных технических изделий (авиационно-космическая отрасль, оборонно-промышленный комплекс, точное машиностроение и др.).

Основные этапы ЖЦИ и связь данных между этапами показана на рис. 2.1

Рис. 2.1. Основные этапы ЖЦИ и связь данных между этапами

В каких отраслях PLM наиболее актуален? В авиастроении, судостроении, автомобилестроении и в некоторых оборонных отраслях. То есть, в тех сферах, которые к настоящему времени занимаются дискретным производством сложных технических изделий в рамках глобальной кооперации с другими разработчиками и поставщиками узлов. Часто надо выпускать такие изделия не массово, а со специализацией под конкретного заказчика.

Причем PLM включает в себя известные системы классов CAD/CAM/CAE/PDM (рис. 2.2). 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. 2.2. PLM включает в себя известные системы классов CAD/CAM/CAE/PDM [15]

Основные возможности [16]:

— Управление процессами проектирования

— Управление данными о составах изделия;

— Управление нормативно-справочной информацией;

— Управление изменениями;

— Разработка документации;

— Управление технологической подготовкой производства;

— Управление бизнес-процессами;

— Объединение программных продуктов в PLM-решение. Визуализация.

Дополнительные возможности:

— Управление требованиями;

— Управление проектами;

— Управление взаимоотношениями с поставщиками;

— Управление эксплуатацией и ремонтом;

— Отчеты и аналитика.

2.2 История развития PLM-систем

В 70-е годы 20-го века стали появляться первые коммерческие системы конструкторского проектирования — CAD (Computer-Aided Design). Данные программы использовали простые функциональные возможности для генерации двумерных чертежей технических изделий [13—16]. Начиная с 80-х годов на смену двумерных CAD пришли 3D CAD. Внедрение 3D-моделей поверхности и твердого тела привело к эволюции методов проектирования от статических, двумерных чертежей в нескольких видах и разрезах до динамических, трехмерных виртуальных геометрических моделей изделий. Следует отметить, что в этот период стали появляться системы расчётов и инженерного анализа — CAE (Computer-Aided Engineering), системы, предназначенные для подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ — CAM (Computer-Aided Manufacturing) и ряд других специализированных программ.

Параллельно с разработкой средств автоматизированного проектирования и производства (CAD/CAM/CAE) стали появляться системы управления данными о продукции — PDM (Product Data Management). Данные системы создавались для поддержки CAD, CAM и CAE. Основная функциональность ранних систем PDM — это обеспечение пользователей необходимой информацией через центральное хранилище данных и обеспечение целостности данных в результате постоянных обновлений. Со временем возможности PDM-систем были расширены.

Конец ознакомительного фрагмента.