Компьютер-Информ || Архив || Рубрики || Поиск || Подписка || Работа || О "КИ" || Карта


Современное состояние и перспективы развития мирового рынка PDM-систем


Александр Глинских, к.т.н.


Как известно, ключевыми факторами успеха в современном промышленном производстве являются уменьшение срока выхода продукции на рынок, снижение ее себестоимости и повышение качества. В свою очередь, для успешного ведения производства предприятию необходима серьезная модернизация его проектно-технологических и производственных процессов на базе современных ИТ-решений. К числу технологий, позволяющих значительно снизить временные затраты в процессе проектирования и сопровождения изделия, относятся системы управления проектными и инженерными данными предприятия так называемые PDM-системы.
В цикле из нескольких статей мы познакомим наших читателей с этой эффективной и распространенной в мире технологией.  

Основные сведения о PDM-системах

CAPE-модель и EPD-технологии

Консалтинговая компания Gartner Group сформулировала модель успеха для предприятия будущего, работающего в условиях жесткой конкуренции и адаптирующего все свои бизнес-процессы для получения максимальной отдачи от использования современных ИТ. Эта модель называется CAPE (Concurrent Art-to Part Environment) и четко определяет оценочные критерии в терминах квалификации персонала, процессов и применяемых технологий. В соответствии с этой моделью использование современных ИТ состоит из процессов: моделирование изделия; cопровождение данных об изделии; вычисления и связь; реорганизация бизнес-процессов.

Анализ многолетнего опыта использования CAPE-модели в различных предприятиях по всему миру показал, что наиболее критичным из перечисленных компонентов является сопровождение данных об изделии или PDM (Product Data Management). При этом информационная система (ИС) сопровождения данных должна управлять атрибутами всех компонентов, входящих в изделие, и логическими связями между ними. Она служит своеобразной интеграционной платформой для установки CAPE-компонентов вычислений и связи, обеспечивая их актуальной и достоверной информацией. В основе такой ИС лежат EPD-технологии (Elect-ronic Product Definition электронное описание изделия). В соответствии с EPD-подходом вся информация, относящаяся к одному изделию, структурируется по типу, назначению и увязывается с последовательностью технологических производственных процессов (причем, в соответствии со структурой самого изделия). EPD-технология обеспечивает разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжении всего жизненного цикла изделия (включая маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическую подготовку, производство, эксплуатацию, ремонт и утилизацию). Следует сказать, что понятие PDM будет не совсем полным без выяснения того, что собой представляют и так называемые CALS-технологии.

CALS-технологии

Еще с начала 80-х гг. Министерство обороны США неоднократно пыталось разработать приемлемую концепцию сквозного информационного сопровождения сложных технических объектов военного назначения (танков, ракет, самолетов, кораблей и др.), начиная от их приобретения и заканчивая утилизацией. Эта инициатива МО США была названа CALS. Сначала термин CALS расшифровывался, как Computer Aided Logistics System, однако с появлением EPD-подхода было принято решение о другой, более точной его расшифровке Continuous Acquisition and Life-cycle Support. По сути, CALS это протокол цифровой передачи данных, обеспечивающий стандартные механизмы доставки цифровых данных и текущего инжиниринга для проектирования различных сложных технических объектов. При этом, в качестве форматов данных CALS использует стандарты IGES и STEP. В CALS входят также стандарты электронного обмена данными, электронной технической документации и руководства для усовершенствования процессов.
Цель CALS формулируется достаточно просто: производитель должен поставлять, предположим, ВМС США боевой корабль в комплекте не с эшелоном бумажной эксплуатационно-конструкторской документации (и вагонами томов изменений к ней), а с актуальной трехмерной электронной моделью. На основе этой модели должна существовать возможность получения всех необходимых в процессе эксплуатации данных как о самом корабле, его конструктивных и тактико-технических характеристиках, так и о всех предписанных регламентно-профилактических работах. И такой подход должен применяться к любому сложному техническому объекту.

Использование CALS-технологий обеспечивает не только внутреннюю информационную интеграцию в корпоративной информационной среде предприятия, но и внешнюю интеграцию для всех участников жизненного цикла изделия (владелец изделия его проектант производство контрагенты материалов и оборудования эксплуатация утилизация изделия). Таким образом, CALS является глобальной стратегией повышения эффективности предприятия и его бизнес-процессов. В основе CALS-технологий лежат интегрированные информационно-функциональные модели (в электронном виде) жизненного цикла изделия и выполняемых в этом цикле бизнес-процессов.
В настоящее время ведутся следующие CALS-проекты, а также проекты по развитию и внедрению стандарта ISO 10303 (STEP):

- PLCS Product Life-cycle Support. В рамках этого проекта разрабатывается модель данных (на основе стандарта STEP), которая позволяла бы обеспечить информационную поддержку в ходе всего жизненного цикла изделия. Участниками проекта являются: Airbus Industrie; Boeing; Baan; BAE SYSTEMS; Finnish Defence Forces (FDF); Lockheed Martin Government Electronic Systems; LSC Group; Norwegian Defence & DNV; PTC; Rolls-Royce (PLC); Saab Aerospace; U.K. Ministry of Defence (MoD); United States Department of Defense (DoD).

- POSC/CAESAR проект по разработке модели данных о нефтегазовом оборудовании для информационной поддержки этапов введения в эксплуатацию, эксплуатации и ремонта оборудования. В его рамках разработан проект стандарта ISO 15926 OIL&GAS. Особенностью этого стандарта является то, что он ориентирован не на обмен данными, а на их использование в режиме раcпределенного доступа. Приведенная в стандарте концептуальная модель данных может быть использована в качестве основы для построения распределенных БД или хранилищ данных DWH (Data Warehouse). Разработка стандарта OIL&GAZ (в качестве международного) началась в 1998 г. В стандарте в качестве информационных объектов использованы обобщенные и интегрированные ресурсы, а для описания модели данных    язык EXPRESS. Участниками проекта являются: BNFL; BP Amoco; Conoco; Foster Wheeler Energy; Shell; Det Norske Veritas; FMC Kongsberg Subsea; Intergraph; Norsk Hydro; Oracle; Statoil; ABB Akzo Nobel.

Кроме того, можно отметить следующие проекты в области информационной поддержки этапов эксплуатации и логистической поддержки сложных технических изделий:

- RENAULT KERAX (тяжелый грузовик). В ходе выполнения проекта подготовлена электронная документация, поставляемая с изделием. Проект завершен в конце прошлого года.

- PANDUR (новое транспортное средство для поддержки миротворческих операций). В рамках проекта будет подготовлен программно-аппаратный комплекс для поддержки этапа эксплуатации и сопровождения, а именно: поиска неисправностей, автоматического установления необходимых запасных частей для устранения неисправностей, отображения последовательности действий по устранению неисправностей.

- UAV (беспилотный самолет). Этот CALS-проект является пробным. Его цель отработать интегрированную логистическую поддержку военной техники.

- RECCE 2001 программа сопровождения 139 легких бронетранспортеров с использованием интегрированной информационной модели. Цель проекта тестирование CALS-технологий, используемых МО Бельгии (электронного документо-оборота, управления конфигурированием изделий, анализа управления производством и стоимости жизненного цикла изделий, оптимизации затрат на логистическую поддержку и ремонт изделий, проверки ремонтопригодности и надежности изделий).

- BAMS (CORBA). Цель проекта разработка хранилища данных на основе CALS-стандартов для управления конфигурацией BAMS радиоустройств. Вторая фаза проекта завершена в конце прошлого года (перенесено хранилище данных из ALCATEL в Логистический центр Министерства обороны).

PDM-системы

Как известно, документ является основным способом представления информации практически на любом предприятии. По сути, документ представляет собой своеобразный снимок данных, фиксирующий их состояние в какой-то момент времени. По данным журнала ASAP, за год в мире производится около 6 млрд новых документов, а обычный служащий тратит в год 150 часов на поиск потерянной информации. По прогнозу ASAP, к 2004 г. 30% всех корпоративных документов останутся в бумажном виде, а 70% будут храниться на электронных носителях.

Следует сказать, что существуют предприятия, эффективность деятельности которых зависит, не в последнюю очередь, от скорости и качества их процесса документооборота. В первую очередь к таким предприятиям и организациям следует отнести различные НИИ, проектно-конструкторские бюро и различные отраслевые предприятия (машиностроительные, авиастроительные, судостроительные, приборостроительные и др.). При этом традиционно сложилось так, что при проектировании 25-30% времени инженера-проектировщика уходит на процедуры обычного манипулирования информацией, ее поиск, извлечение, ожидание копий чертежей, архивирование новых данных и т. д. По различным оценкам, большинство инженеров-проектировщиков тратят только 20% своего рабочего времени на непосредственное проектирование изделий. В то же время, примерно до 35% их рабочего времени расходуется на поиск и верификацию данных, относящихся к разрабатываемому проекту и его версиям, а также выполнение различных вычислений и чертежей.

Следует отметить, что САПР выступают при проектировании только в роли инструментальных сред по эффективной подготовке документации. Поэтому даже простое сопровождение небольших проектов с отслеживанием всех изменений и регистрацией утверждений без автоматизации этого процесса становится тяжелой задачей. Таким образом, проблема отслеживания процесса перемещения информации и управления документами на производстве в условиях современного крупного промышленного предприятия сегодня приобретает особую важность.

Чтобы ускорить разработку сложных технических изделий и появились PDM-системы, обеспечивающие распределенный авторизованный доступ к проектной информации и управление процессами проектирования. Их основным предназначением является управление информацией об изделии (в том числе, проектными данными) на протяжении всего его жизненного цикла. При этом в качестве изделий могут рассматриваться различные сложные технические объекты (корабли и суда, самолеты и ракеты, компьютерные сети и др.). Создание полноценной электронной модели таких объектов в соответствии с CALS-стандартами весьма затруднительно без использования полнофункциональных PDM-систем.
Консалтинговым альянсом CIMdata, специализирующимся в области PDM-систем, предложена следующая формулировка: PDM представляет собой общий термин, охватывающий все системы, которые применяются для управления определяющей информацией о продукте и процессах, используемых для его поддержки и сопровождения. Таким образом, под PDM понимается управление всей информацией об изделии и связанных с ним процессах на протяжении всего его жизненного цикла начиная с проектирования и производства до снятия с эксплуатации.

Следует сказать, что в PDM-системах обобщены такие технологии, как: управление инженерными данными (engineering da-ta management EDM), управление документами, управление информацией об изделии (product information management PIM), управление техническими данными (technical data management TDM), управление технической информацией (technical information management TIM), управление изображениями и манипулирование информацией, всесторонне определяющей конкретное изделие.
С помощью PDM-систем осуществляется отслеживание больших, постоянно обновляющихся массивов данных и инженерно-технической информации, необходимых на этапах проектирования, производства или строительства, а также поддержка эксплуатации, сопровождения и утилизации технических изделий. PDM-системы отличаются от БД тем, что интегрируют информацию (поступающую из различных источников) любых форматов и типов, предоставляя ее пользователям уже в структурированном виде (при этом структуризация привязана к особенностям современного промышленного производства). PDM-системы отличаются и от интегрированных систем офисного документооборота, так как работают не только с текстовыми документами, но и с геометрическими моделями и данными, необходимыми для функционирования автоматических линий, станков с ЧПУ и др.

PDM-системы выполняют функции основного интерфейса, с помощью которого пользователи могут обращаться к любым данным, относящимся к разным стадиям разработки объектов, например, чертежам, построенным методом компьютерного проектирования, диаграммам и спискам, а также к приложениям, используемым для создания документов. Наряду с данными, PDM-системы управляют и проектами процессом разработки изделия, контролируя информацию об изделии, о состоянии объектов данных, об утверждении вносимых изменений, осуществляя авторизацию и другие операции, которые влияют на данные об изделии и режимы доступа к ним каждого конкретного пользователя. Таким образом, с помощью PDM-систем осуществляется полный, централизованный и постоянный автоматизированный контроль за всей совокупностью данных, описывающих как само изделие, так и процессы его конструирования, производства, эксплуатации и утилизации.

С помощью PDM-систем можно создавать отчеты о конфигурации выпускаемых систем, маршрутах прохождения изделий, частях или деталях, а также составлять списки материалов. Все эти документы при необходимости могут отображаться на экране монитора производственной или конструкторской системы из одной и той же БД. Одной из целей PDM-систем и является обеспечение возможности групповой работы над проектом, то есть, просмотра в реальном времени и совместного использования фрагментов общих информационных ресурсов предприятия. При этом одни фрагменты данных могут обновляться регулярно, а другая часть информации остается статичной. Такой распределенный доступ к спискам материалов и конфигурации выпускаемой продукции резко сокращает время на обработку заказа, экономя, тем самым, материальные и трудовые ресурсы. В соответствии с мировым опытом PDM-системы часто начинают окупать вложенные в них деньги уже в течение первого года их эксплуатации. Это происходит благодаря: сокращению времени внесения изменений в проектные схемы (на 30% и более), сокращению времени простоя конструкторов (от 40% до 70%) и общей стандартизации цикла внесения изменений в конструкторские проекты.

Первые коммерческие PDM-системы были во множестве выпущены на рынок еще в 80-х гг., и с той поры получили широкое распространение в мире. По данным IDC (отчет Mechanical Engineering Packaged Applications: 1999 Worldwide Markets and Trends) в 1998 г. объем мирового рынка PDM-систем составил $635 млн. По оценке CIMdata, ежегодный прирост сегмента PDM-систем составляет около 40%, что делает его одним из наиболее быстро развивающихся на мировом рынке ПО.

Базовые функциональные возможности PDM-систем

Функциональные возможности систем PDM охватывают несколько направлений, основные из которых:

Управление хранением данных и документами. В распространенных PDM-системах реализован похожий набор средств организации хранения данных и управления документами (возможности электронных хранилищ данных data vault, управление уровнями версий, контроль авторизации для защиты доступа к информации).

Управление потоками работ и процессами.

Управление структурой продукта. Большинство PDM-систем обеспечивают аналогичные базовые возможности манипулирования структурой изделия (определение и модификацию структуры, поддержку версий и опций дизайна и другие возможности).

Автоматизация генерации выборок и отчетов. Генерация отчетов также является одной из главных возможностей PDM-систем. Отчеты могут использоваться, например, для отслеживания числа и описания новых деталей, выпущенных в течение месяца. В PDM-системах реализованы возможности отображения сообщений по поводу любой информации, содержащейся в БД, позволяя настраивать формат генерируемых отчетов в соответствии с требованиями отрасли или предприятия.

Механизм авторизации для защиты данных в PDM-системах позволяет ограничить доступ, определяя права отдельных пользователей или их групп, а также по статусу определенной части данных. В большинстве PDM-систем элемент данных, за управление которым отвечает система, защищен в электронном хранилище. PDM-система позволяет одновременно управлять доступом к данным об изделии и состояниями таким образом, чтобы только авторизованные пользователи могли изменить состояние определенного объекта данных.

Интеграция PDM-систем в корпоративную
информационную среду предприятия

Безусловно, PDM-системы необходимо интегрировать в корпоративную информационную среду предприятия. Главной целью этой интеграции является устранение избыточности данных и уменьшение временного цикла их передачи от проектировщиков на производство. На рис. 1 и 2 показано место PDM-систем в такой интегрированной корпоративной среде.

 

PDM-системы связывают САПР (выполняющие задачи инженерно-конструкторской подготовки изделий) и ERP-системы, решающие задачи автоматизации управления финансами, складского учета, снабжения и сбыта, а также технического обслуживания. Совместное использование систем PDM, ERP и САПР снимает большинство проблем, связанных с автоматизацией предприятия. Причем, PDM-система является главным связующим звеном между всеми системами в корпоративной информационной среде предприятия. Она аккумулирует все данные по продукции (циркулирующие внутри предприятия), осуществляет планирование процессов и пошаговый контроль. В качестве примера интеграции систем разного назначения можно привести крупную кораблестроительную компанию Newport News Shipbuilding (США), использующую в комплексе PDM-систему, несколько систем САПР, ERP-систему SAP R/3, систему управления поставками от компании i2 Technologies, а также несколько других ERP-систем и систем управления поставками.

Неудивительно, что именно в направлении интеграции ведут свои разработки ведущие фирмы мира. Более того, большинство основных разработчиков ERP-систем уже включили в свои продукты поддержку функций PDM-систем (через поглощение компаний-разработчиков PDM-систем или объединение с ними). Все крупные поставщики MRP/ERP-систем интегрировали свои системы c наиболее распространенными PDM-системами Например, компании Oracle и Metaphase/SDRC интегрировали ERP-систему Oracle Applications с PDM-системой Metaphase 2, а компания Siemens Nixdorf разработала интерфейс между Metaphase 2 и SAP R/3. В свою очередь, фирма IFS выделила из своей ERP-системы отдельный PDM-модуль. Третьи фирмы также разрабатывают интерфейсы между ERP- и PDM-системами. Новое поколение PDM-систем принципиально ориентировано на поддержку стандартов CORBA (OMG) и STEP (ISO 10303).
Для ведения просветительской работы среди пользователей и разработчиков по методам интеграции PDM-систем учреждены 2 специальные организации: International Product Data Management User Group (IPDMUG) и Plant/Product Information Management Association (PPIMA). У этих организаций несколько отличаются подходы к работе. IPDMUG предназначена только для пользователей. Ее деятельность сфокусирована на информационном обеспечении способов эффективной интеграции PDM-систем с САПР и MRP-системами. PPIMA преследует те же цели, но в ее деятельности участвуют все заинтересованные лица: пользователи PDM-систем; их разработчики, а также консультанты по внедрению PDM-систем. При этом рассматриваются как организационные, так и технические вопросы интеграции PDM-систем.

Продолжение следует  


       КОМПЬЮТЕР-ИНФОРМ 
          Главная страница || Статьи 3'2001 || Новости СПб || Новости России || Новости мира

Рубрики || Работа || Услуги || Поиск || Архив || Дни рождения
О "КИ" || График выхода || Карта сайта || Подписка

Рассылка анонсов газеты по электронной почте

Главная страница

Сайт газеты "Компьютер-Информ" является зарегистрированным электронным СМИ.
Свидетельство Эл 77-4461 от 2 апреля 2001 г.
Перепечатка материалов без письменного согласия редакции запрещена.
При использовании материалов газеты в Интернет гиперссылка обязательна.

Телефон редакции (812) 718-6666, 718-6555.
Адрес: 196084, СПб, ул.Заставская, д.23, БЦ "Авиатор", 3-й этаж, офис 307
e-mail: editor@ci.ru
Для пресс-релизов и новостей news@ci.ru