Система управления жизненным циклом изделия:

какая нужна сегодня?

Н. О. Тюльпа – АО «ЛАНИТ»

Какова взаимосвязь современных цифровых подходов конструкторско-технологической подготовки производства и системы управления жизненным циклом изделия PLM? Что предпочтительнее – традиционные чертежи или подлинник электронного макета изделия? Издержки или выгода? Эти вопросы являются основной темой данной статьи.

Сегодня на рынке ИТ наблюдается уход зарубежных поставщиков программного обеспечения, и следствием этого является усиление импортонезависимости отраслевых решений. Перед предприятиями стоит нелегкая задача: на какие системы управления конструкторско-технологической подготовкой производства переходить. Организуется огромное количество форумов, на которых обсуждается возможность разработки собственных «тяжелых систем» и т.д. Выбор и внедрение системы управления жизненным циклом изделия, как правило, поручают службе информационных технологий и рассматривают этот процесс как сравнение программного обеспечения, существующего на рынке. Составляются опросные листы и критерии сравнения: на каких операционных системах работает, сколько нужно оперативной памяти, где больше различных функций, заявленных разработчиками. Но попытаемся разобраться в вопросе глубже, а именно, с какой целью проводятся работы по внедрению PLM.

Если цель в самом процессе приобретения и настройке некой системы, то результат и вложенные ресурсы не важны. Результат всегда лежит вне сферы самой активности; так, основная задача системы PLM не просто существовать и являться складом файлов формата pdf, а обеспечивать протекание процессов КТПП в цифровом виде. Можно пойти по очевидному пути, пытаясь автоматизировать существующие сложившиеся процессы на предприятии. Как показывает практика, просто закупка и настройка системы приносят только затраты предприятию, а пользователи, не получающие эффекта, всячески сопротивляются дополнительной нагрузке.

Система PLM выполняет сервисную функцию для КТПП – исходя из этого на первый план выходит комплексное изменение подходов и методов, применяемых при КТПП, так как именно здесь заложен потенциал роста и получения выгоды для предприятия: сокращение трудозатрат при разработке изделия и его дальнейших модификациях, сокращение ошибок и времени проведения изменений и т.д. Так, цикл выхода на рынок нового изделия можно сократить практически на 30 %, что подтверждено фактами успешно реализованных проектов. Этот путь уже прошли многие российские предприятия – отраслевые и технологические лидеры, на практике доказавшие эффективность цифровизации процессов КТПП. К ним относятся: «Силовые машины», «ОДК–Авиадвигатель», «ОДК–Пермские моторы», Московский вертолетный завод имени М. Л. Миля, «ОДК–Климов».

Эволюция подходов к КТПП

Первоначально процессы концептуального проектирования, все стадии конструкторскотехнологической подготовки производства и т.д. имели единственную на то время возможность выражения идей – оформление и выпуск документации на бумажном носителе. Технологии, применяемые в промышленности, также диктовали существенные ограничения для предоставления информации в производство. Юридически значимыми подлинниками были бумажные документы, которые применялись для обмена информацией между участниками процессов.

С появлением вычислительной техники, а в дальнейшем и персональных компьютеров, многие процессы и подходы КТПП были автоматизированы с помощью специального программного обеспечения. Но суть при этом принципиально не изменилась: вычислительная техника использовалась как «электронный кульман», который снимал рутинные операции ручного построения видов и разрезов на чертежах, помогал в ручном составлении спецификаций и прочих документов. Юридически значимыми документами оставались бумажные подлинники. С появлением станков с ЧПУ возникла необходимость в 3D-моделях, как основном источнике геометрической информации для разработки управляющих программ. Это стимулировало повсеместное развитие CAD-программ, направленных на построение 3D-геометрии, что позволило разрабатывать всё более сложные изделия, сокращая время на создание проекционных видов и разрезов 3D-геометрии автоматизированным способом, искать ошибки по пересечению тел после моделирования и т.д. Но в дальнейшем создание сдаваемой документации сводилось к оформлению чертежей по традиционной технологии и выводу документации на бумагу. Подлинником оставался чертеж, что приводило к «двойному» разрыву информации: 3D-геометрия – чертеж в электронном виде – бумажный чертеж, так как на каждом шаге информация могла быть изменена и изменялась без обновления источника.

На данном этапе характерна трансформация процессов КТПП, она направлена на получение электронного макета изделия, определяющего необходимый облик и полностью соответствующего будущему физическому образцу, с возможностью влияния на его параметры с целью симуляции и оптимизации конструкции в целом на всех жизненных стадиях. Помимо осознанной оптимизации технических характеристик под целевые показатели, например КПД, возможно применение принципиально новых технологий, например аддитивных, которые направлены на получение новых потребительских качеств изделий, а также стоимостных характеристик. При применении упомянутых технологий конструкционные решения могут не ограничиваться формами, пригодными для отображения традиционными способами вывода информации на чертеж.

Для этого этапа характерны следующие технологии:

• подлинником является электронный макет изделия (бесчертежные технологии);
• сквозное нисходящее ассоциативное проектирование;
• системная инженерия и управление требованиями;
• развитие инженерных расчетов до стадии виртуальных испытаний;
• многокритериальная оптимизация конструкции;
• протекающие процессы в цифровом виде.

Развитие процессов проектирования заключается в освоении и применении новых подходов в части ассоциативного нисходящего проектирования в контексте всего изделия в целом. Выстраивание сквозного, неразрывного процесса проектирования изделия – начиная от замысла и заканчивая передачей документации на этап подготовки производства в среде системы управления жизненным циклом изделия. При этом на начальных этапах разработки изделия используются подходы системной инженерии и системного моделирования. Результатом такого подхода является конструкторская и технологическая документация, выполненная в электронном виде, по безбумажной технологии, которая может быть доведена до рабочего места в цехе.

Разработка концепции АО «Невский завод»

Цифровая трансформация меняет продукт, процессы компании, ее позиционирование – это отличает ее от «автоматизации», которая что-то улучшает, но сохраняет способ ведения дел.

Для определения вектора развития предприятия в 2022 году под руководством А. Ю. Култышева в сотрудничестве с департаментом цифровой трансформации машиностроения АО «ЛАНИТ» был осуществлен проект по разработке концепции «Постановка цифрового процесса жизненного цикла изделия в АО «РЭПХ». Целью концепции было построение новой модели процессов проектирования, КТПП и управления жизненным циклом изделия и подтверждение работоспособности модели в ходе поэтапного реинжиниринга проектирования и КТПП выбранного заказчиком изделия, проведения его тестирования и передачи документации в производство.

В рамках данного проекта разработано техническое задание, содержащее требования к выполнению работ, их последовательность, охватываемые бизнес-процессы, участвующие подразделения, а также перечень результатов, необходимых для формирования концепции.

Вследствие анализа сквозных бизнес-процессов, помимо подразделений, непосредственно участвующих в блоках КТТП, в процесс были вовлечены смежные подразделения: отдел информационной безопасности, служба ИТ, проектный отдел и т.д. В общей сложности проект затронул порядка 40 структурных подразделений.

Обследование проводилось путем интервьюирования ключевых сотрудников, сбора информации с помощью опросных листов, анализа стандартов предприятий, а также непосредственно рабочей документации. По итогам обследования сформирован отчет, включающий анализ текущего состояния и перечень основных сложностей.

Далее разработана концепция с горизонтом планирования 10 лет, которая включала:

• SWOT-анализ, оценку существующего уровня цифровой зрелости процессов КТТП заказчика (as-is);
• описание основных проблем, позиционирование к отраслевым лидерам, вектор стратегического развития;
• описание целевой модели и применяемых подходов (to-be), дорожную карту перехода к целевой модели, анализ и сравнение трех сценариев перехода к целевой модели;
• описание рисков, предложения по оптимизации ПО, оценку экономического эффекта от перехода к целевой модели жизненного цикла изделия, а также проект технического задания на реализацию работ.

Инструментарий системы PLM

Таким образом, после определения стратегии развития предприятия на извлечение выгоды от трансформации подходов и применения новых методик становится очевидным вывод, что PLM должна содержать не формальные признаки «тяжелых систем», а обладать необходимым инструментарием для поддержки внедряемых новых подходов.

Этот перечень включает:

• инструменты управления ассоциативными связями для построения контекстного нисходящего ассоциативного проектирования;
• последовательность создания электронного макета изделия (ЭТ, ТП, РП) с сохранением ассоциативных связей между этапами разработки;
• оформление ЭМИ в качестве подлинника со всей необходимой информацией для изготовления с помощью 3D-аннотаций (технология PMI);
• объектно-ориентированный подход к автоматизированному проектированию моделей сварных соединений и покрытий;
• инструменты для работы со сложными поверхностями;
• функционал автоматизированного создания сложных типовых элементов конструкции;
• технологию синхронного моделирования для ассоциативного проектирования 3D-аннотированных технологических эскизов с функцией наследования PMI;
• функционал АРМ производственного персонала для перехода к работе с интерактивной конструкторско-технологической документацией в цехах.

Выводы