Особенности организации PDM-систем

PDM – категория программного обеспечения, позволяющая сохранять данные об изделии в базах данных. К данным об изделии, прежде всего, относят инженерные данные, такие как CAD-модели и чертежи,  цифровые  макеты, спецификации материалов. Метаданные содержат информацию о создателе файла и текущем статусе соответствующего компонента.

Система PDM позволяет организовать совместный доступ к этим данным, обеспечивая их постоянную целостность, обеспечивает внесение необходимых изменений во все версии изделия, помогает модифицировать спецификацию материалов, конфигурировать варианты изделия. Однако самым важным преимуществом системы PDM является ее использование на протяжении всего жизненного цикла изделия в рамках концепции управления этим циклом. Большинство PDM-систем позволяет одновременно работать с инженерными данными, полученными от разных CAD-систем.

В основе PDM-систем лежат данные об изделии, которые являются совокупностью информационных  объектов,  порождаемых  в  процессе  проектирования и разработки изделия, содержащей сведения о составе изделия, о геометрических моделях изделия, его компонентах и их технических характеристиках, об их отношениях в структуре изделия, о результатах расчетов и моделирования, о допусках на изготовление деталей, технологии производства и т. д.

Основные задачи PDM-систем:

-  структурирование  всей  информации об изделии;

- управление конструкторским документооборотом;

- ведение архива конструкторской и технологической документации;

- интеграция с CAD-системами и системами технологического проектирования.

PDM-система на предприятии является, по сути, центром интегрированной системы управления, связующим звеном между всеми системами в корпоративной среде предприятия. Использование PDM-систем позволяет решить не только проблемы, связанные с документооборотом предприятия. Одним из важнейших преимуществ использования PDM-системы является возможность формирования на предприятии непротиворечивой базы нормативно-справочной информации и поддержки ее в актуальном состоянии.

Использование PDM также решает обозначенные выше задачи интеграции различных CAD-систем и систем технологического проектирования между собой. Большинство современных PDM-систем имеет интерфейсы к CAD-системам практически всех ведущих поставщиков (необходимо заметить, что именно наличие интерфейсов к тем или иным CAD-системам во многом определяет стоимость решения на базе PDM).

С одной стороны, такие системы выступают в качестве хранилища всех данных об изделии и взаимодействуют с прикладными программами, создающими или использующими данные об изделии. Данные, созданные любой прикладной программой, передаются на хранение в PDM-систему и становятся, таким образом, доступными любому участнику ЖЦ изделия, имеющему соответствующие права доступа. При необходимости изменить или обработать данные об изделии прикладная система запрашивает и получает эти данные из PDM-системы.

С другой стороны, PDM-системы должны решать задачу повышения эффективности работы отдельного пользователя. В этом случае они должны выступать в качестве рабочей среды пользователя, предоставляя ему нужные данные в нужное время в нужной форме.

В течение ЖЦ изделия PDM-системе приходится взаимодействовать с сотнями прикладных систем, причем почти каждая из них имеет свой собственный формат представления данных. Для решения проблемы взаимодействия с прикладными системами необходимо применять стандартизованные интерфейсы взаимодействия, включающие форматы представления данных об изделии, используемые для передачи данных, а также процедуры взаимодействия PDM-системы и прикладных систем. Именно этим и обусловлено требование наличия стандартизованного интерфейса у технологий представления данных, т. е. прикладных систем.

Таким образом, технологии интеграции данных обеспечивают создание ЕИП, включающего хранилище данных на основе PDM-системы, и прикладных пакетов. При этом данные компоненты интегрированы между собой посредством стандартизованных интерфейсов взаимодействия.

Основными функциями PDM-системы являются:

· управление составом изделия;

· управление документами;

· управление конфигурацией, т. е. ведение версий проекта;

· управление изменениями;

· управление потоками работ;

· управление доступом;

· управление проектами;

· хранение проектных данных и доступ к ним, в том числе ведение распределенных архивов документов, их поиск, редактирование, маршрутизация, создание спецификаций;

· структурирование и визуализация данных;

· защита информации;

· интеграция данных (поддержка типовых форматов, конвертирование данных).

Целями любой PDM-системы являются:

· обеспечение полноты информации об изделии;

· обеспечение целостности данных;

· обеспечение достоверности данных;

· разграничение доступа к данным;

· обмен актуальными данными со всеми участниками ЖЦИ. Применение PDM-технологии дает следующие преимущества:

· улучшение эффективности разработок и уменьшение их стоимости;

· сокращение сроков вывода новых конкурентоспособных изделий на рынок; сокращение доли брака и уменьшение затрат, связанных с внесением изменений;

· автоматизация процедуры прохождения документов от задания на их разработку до передачи данных в производство;

· устранение избыточности данных и обеспечение быстрого поиска.

PDM-технология предназначена для управления всеми данными об изделии и информационными процессами ЖЦ изделия, и она объединяет различные системы между собой так, как это представлено на рис. 6.1.

Данные об изделии представляют собой всю информацию о продукте в течение его ЖЦ в электронном виде. Они включают в себя: состав и структуру изделия, геометрические данные, чертежи, планы проектирования и производства, спецификации, нормативные документы, программы для станков с ЧПУ, результаты анализа, корреспонденцию, сведения о партиях и отдельных экземплярах изделия и многое другое.

 

Интеграция данных

Еще одной важной функцией PDM-системы является интеграция данных на протяжении всего производственного цикла, т. е. ИИС (рис. 7.1). Можно выделить несколько уровней интеграции PDM-системы и других компьютерных приложений, используемых на предприятии.

Вертикальная интеграция затрагивает PDM и прикладные системы. Ее суть состоит в том, что данные об изделии, созданные прикладными системами, передаются на хранение в PDM-систему, а при необходимости их обработки или изменения – обратно, после чего вновь должны быть возвращены в PDM. При этом она контролирует целостность, полноту и актуальность данных.

Горизонтальная интеграция объединяет PDM-системы и АСУП. Ее задача – создание и поддержание полной информационной модели предприятия, включающей данные как о его продукте, так и о ресурсах. Одним из основных преимуществ такой модели является исключение повторного ввода данных при переходе изделия с этапа разработки (контролируется в основном PDM-системой) на этап производства (контролируется АСУП).

 

Рис. 7.1 - Интеграция данных об изделии

 

Cамым простым уровнем интеграции приложений считаются файлы обмена данными между ними. При осуществлении передачи данных от одной системы к другой первая будет генерировать файл, содержащий передаваемые данные, а вторая – читать его и получать эти данные. Для создания обменного файла и для его чтения потребуются специальные программы – конверторы, которые будут преобразовывать данные из формата прикладной системы в формат обменного файла и наоборот. При выборе формата обменного файла существуют различные варианты. Можно использовать стандартные форматы, например формат, оговоренный в международном стандарте для обмена данными об изделии ИСО 10303 STEP. Можно разработать на предприятии (или внутри кооперации) свой собственный формат обменного файла.

Самый распространенный уровень интеграции – взаимодействие путем использования прикладных программных интерфейсов (API). Практически любая полноценная PDM-система имеет свой API, с помощью которого пользователи могут настраивать ее в соответствии с потребностями своего предприятия. Таким образом, PDM-систему «учат общаться» с другими компьютерными системами. Это можно сделать, разработав на предприятии небольшое приложение (шлюз), которое будет передавать данные из PDM-системы в АСУП, получая их с помощью API PDM-системы и загружая в АСУП, используя API АСУП.

Следующим уровнем интеграции является прямой доступ к БД. При этом все компьютерные системы имеют свои БД, но каждая из них беспрепятственно читает и пишет данные в БД другой системы (например, PDM-система имеет неограниченный доступ к БД АСУП, и наоборот). Этот способ интеграции встречается на практике, и многие PDM-системы владеют механизмами его реализации.

Наиболее современным уровнем считается применение единой модели данных. Это означает, что все компьютерные системы (PDM, АСУП и прикладные) работают с единой совместно используемой базой данных. Такой способ наиболее близок к идеальному, но реализация его на практике практически отсутствует.

Ведущие поставщики ERP-систем в последнее время уделяют все большее внимание вопросам интеграции с PDM, т. к. только такая интеграция может обеспечить ERP-систему  актуальной  нормативной  информацией  для  планирования и существенно сократить избыточность данных и затраты времени на передачу изделий из разработки в производство.

Для решения задачи интеграции ERP и PDM организацией ISO в середине 90-х гг. был разработан набор стандартов ISO 10303 STEP. Однако несмотря на все усилия, ISO-стандарт, по целому ряду причин, не получил широкого распространения, и сегодня на рынке не так много систем, поддерживающих интеграцию с его помощью.

На Западе предпринимаются попытки использовать для интеграции становящиеся все более популярными в последнее время специализированные системы класса EAI – Enterprise Application Integration. Примерами таких систем могут служить Microsoft BizTalk или BEA WebLogic. Однако такие решения достаточно сложны и дороги и пока не получили широкого распространения. В основном интеграция выполняется двумя путями – либо с помощью API, либо с помощью файлов экспорта/импорта данных.

Использование API более технологично и позволяет добиться более тесной интеграции систем, однако имеет ряд ограничений. Прежде всего, существует сильная привязка разработанного интерфейса к конкретным версиям продуктов, которые интегрируются между собой. Даже незначительные изменения в структуре данных одного из интегрируемых продуктов могут потребовать переработки интерфейсов. Кроме того, для разработки интерфейсов необходимы достаточно серьезные знания в программировании.

Использование файлов экспорта/импорта для интеграции хотя и менее технологично, тем не менее в ряде случаев обеспечивает более гибкий подход и не требует столь глубоких знаний в программировании, как при использовании API. Наверное, поэтому большинство проектов по интеграции выполняется именно таким способом.

Из ERP-системы в PDM передаются для синхронизации данных справочники материалов, оборудования, единиц измерения.

Кроме передачи нормативных данных о новых изделиях модуль интеграции отвечает за реализацию еще одной задачи – обработку извещений. Как только конструктор или технолог регистрирует в PDM-систем извещение об изменении состава изделия, изменении технологического маршрута и т. д., они немедленно передаются в ERP-систему в виде новых версий спецификаций и технологических маршрутов.

Использование модуля интеграции позволяет создать на предприятии единую информационную среду, обеспечивающую реализацию концепции CALS, т. е. дает предприятию возможность управлять замкнутым производственным циклом, включающим в себя подготовку производства, его планирование и оперативное управление.

Использование PDM-системы ведет к уменьшению времени проектирования на 20–30 %. За счет чего возможен такой рост? Сокращение сроков выхода изделия на рынок связано, в первую очередь, с повышением эффективности процесса проектирования, вызванного применением PDM-системы. Оно имеет четыре аспекта:

1. PDM-система избавляет конструктора от непроизводительных затрат времени, связанных исключительно с поиском, копированием и архивированием данных, что при работе с бумажными носителями составляет 25–30 % его времени.

2. PDM-система позволяет улучшить коммуникации между конструкторами, технологами и другими участниками ЖЦ изделия за счет применения технологий параллельного проектирования и значительно расширяет количество изменений, перенося большую их часть на этап проектирования (более раннее выявление ошибок).

3. Благодаря упорядочиванию потока работ значительно сокращается стоимость изменения (в первую очередь, из-за исключения временных потерь).

4. PDM-система практически избавляет конструктора от синдрома «изобретения велосипеда», делает реально возможным широкое заимствование и повторное использование уже спроектированных деталей. Ранее было проще заново спроектировать узел, чем искать уже существующий, пересматривая горы документации. Таким образом, PDM-система доводит количество заимствованных компонентов в изделии до 80 %.

Применение PDM-системы, предполагающей наличие единой целостной модели изделия и четких способов доступа к хранящейся информации, позволяет значительно улучшить качество данных и, соответственно, повысить качество самого изделия.

Примеры PDM-систем

В настоящее время наиболее известными PDM-системами являются ENOVIA и SmarTeam (Dessault Systemes), Teamcenter (Unigraphics Solutions), Windchill (PTC), mySAP PLM (SAP), BaanPDM (BAAN) и российские системы Лоцман:PLM (Аскон), PDM StepSuite (НПО «Прикладная логистика»), Party Plus (Лоция Софт).

Основные разработчики САПР считают целесообразным предлагать комплексные системы PLM, в состав которых входят как модули CAD/CAM/CAE, так и PDM.

Так, компания Dessault Systemes создает систему ENOVIA на базе приобретенной PDM ProductManager. ENOVIA предназначена для моделирования и управления данными об изделиях, процессах и ресурсах на различных этапах жизненного цикла промышленной продукции от концептуального проектирования до эксплуатационного обслуживания. Это распределенная на базе web-технологий система управления данными, способствующая интеграции систем проектирования, производства и управления внутри предприятия и позволяющая отдельным фирмам объединяться в виртуальные предприятия. Управление проектами и изменениями данных, их распределение, интерфейс с системами ERP – далеко не полный перечень функций этой системы.

Кроме ENOVIA Dessault Systemes развивают систему SmartTeam. В базовый комплект системы SmarTeam входят модуль создания и редактирования моделей, СУБД (Interbase или Oracle), визуализатор, модуль сопряжения с различными САПР (в список входят SolidWorks, MDT, Inventor, Microstation, Solid Edge, AutoCAD). Базовый комплект может расширяться путем добавления модулей документооборота, интеграции с ERP-, SCM- и CRM-системами, взаимодействия с партнерами через  Internet и  др.  

Создаваемая в среде SmarTeam информационная модель объекта состоит из двух частей. Одна часть служит для описания состава изделия (в виде дерева), его структуры (в виде файлов с данными о сборках), геометрии и материала деталей. Другая часть содержит данные о технологических процессах изготовления объекта в виде дерева операций и переходов и автоматически формируемой технологической документации.