6 - 2019

Автоматизация инжиниринговых процессов

Юрий Данилов
Менеджер по продукту, Siemens PLM Software.

Решение Rulestream от Siemens PLM Software автоматизирует процессы принятия решений при формировании состава изделия, расчета его характеристик и определения геометрических параметров компонентов.

Rulestream появился как реализация концепции Knowledge­based­engineering (KBE) и зародился в начале 2000­х годов внутри одного из авиастроительных гигантов. Компания решала задачу стандартизации и повышения эффективности инжиниринговых процессов за счет управления знаниями. На тот момент инженерные подразделения использовали методики и подходы в ограниченном масштабе: либо ими владел узкий круг специалистов, либо они были реализованы в виде программного кода, написанного внутренними или привлеченными программистами. В последнем случае эффективность разработок сильно зависела от полноты постановки задачи — инженеры не обладали навыками программирования, а программисты ничего не понимали в проектировании и производстве. Даже при успешной реализации каких­либо задач вставал вопрос поддержки и развития этих наработок. Изменения программного кода требовали привлечения высококвалифицированных программистов, а значит, все больших усилий и финансовых затрат.

Формализованная логика принятия решений

Компания приняла решение разработать универсальный подход, который позволил бы, с одной стороны, быстро и с минимальными усилиями описывать формализованные процессы принятия инженерных решений, а с другой — минимизировать необходимость вовлечения программистов. В результате появилась платформа Rulestream, которая позволила инженерам самостоятельно описывать и поддерживать логику принятия технических решений, а также связывать данные из различных информационных систем.

Впоследствии Rulestream был выделен в отдельное направление, а затем стал коммерческим продуктом независимой компании, решением для автоматизации процессов проектирования и производства в разных областях промышленности. Особую роль платформа сыграла для предприятий, работающих в позаказном цикле разработки и производства (Engineering­To­Order). Для таких компаний остро стоит задача быстрой и точной оценки возможности, сроков и стоимости изготовления изделия до начала непосредственной разработки и производства этого изделия. В позаказном производстве высока степень варьируемых параметров, в том числе состава изделия и характеристик его компонентов. Для расчета состава изделия, его параметров и себестоимости необходимо проводить множество инженерных работ, связанных с большим количеством формализованных решений. Обрабатывая исходные данные, технические службы проводят расчеты, запрашивают данные из различных информационных систем и справочников, подбирают компоненты изделия или аналоги. В результате формируется предварительный облик изделия, его состав и геометрические характеристики, на основе которых можно делать оценку стоимости и сроков изготовления. Чем глубже техническая проработка — тем точнее получается оценка. Количество поступающих заявок на расчет изделия на порядок больше, чем изделий, впоследствии запущенных в производство, поэтому анализ заявок и расчет ведутся в условиях дефицита времени и ресурсов. Это сказывается на точности и качестве расчета. Платформа Rulestream позволяет решить эту проблему и обеспечить обработку исходных данных, применяя формализованную логику принятия решений.

Многие предприятия используют решение Rulestream для сквозной автоматизации процессов — от заявки до технологической подготовки производства. Компания Daikin McQuay, известный глобальный производитель систем бытового и промышленного кондиционирования, значительно сократила сроки разработки конструкторской документации и подготовки производства. Благодаря внедрению системы в процессы — от получения исходных данных по заказу до формирования технологической документации — удалось сократить среднее время выполнения заказа с 8500 человеко­часов до 1800. Все формализованные и рутинные процессы были переложены на систему, которая существенно снизила влияние человеческого фактора на скорость и количество ошибок.

Компания Armstrong Pumps, один из лидирующих производителей оборудования для нефтегазовой промышленности, запустила весь цикл обработки исходных данных, включая выпуск конструкторской и технологической документации, в решении Rulestream. В результате компании удалось существенно снизить время расчета характеристик изделия и обеспечить создание технико­коммерческих предложений с полной технической проработкой в течение нескольких часов. Ранее проработка вручную занимала несколько недель. Существенным преимуществом для Armstrong Pumps стало повышение скорости реакции на изменения исходных данных. Теперь компания может позволить себе получать изменения от своих заказчиков за 24 часа до запуска заказа в производство. Ранее любое изменение требовало нескольких недель на переработку документации и согласования.

Rulestream широко распространен среди предприятий, работающих в позаказном цикле. Однако его с успехом применяют и компании, работающие по другим моделям производства. В серийном производстве встречаются бизнес­процессы, где нужно обрабатывать переменные исходные данные и использовать формализованные алгоритмы для принятия решений. Например, это необходимо при проектировании заготовок и создании технологических процессов производства типовых деталей. Технолог может существенно автоматизировать свою работу и переложить выполнение рутинных операций на систему, описав логику расчета геометрических и технологических параметров заготовок, логику формирования этапов технологического процесса и т.д.

Благодаря автоматизации формализованных процессов и принятию решений платформа Rulestream дополняет другие информационные системы и инженерные программные пакеты.

Автоматизация процессов — легко

Предприятия разных отраслей промышленности активно изучают и применяют решения для автоматизированного проектирования, расчетов, управления данными и жизненным циклом изделия. В ходе внедрения этих систем, а также вследствие желания максимально эффективно автоматизировать процессы часто возникает необходимость принятия формализованных решений. Большинство CAD­, CAM­, CAE­ и PLM­систем обладают ограниченным функционалом для автоматизации формализованной логики. Обычно эта задача решается двумя способами: привлечением пользователя к этапам процесса принятия решения или созданием программного кода для кастомизации или расширения функционала соответствующей системы. В первом случае страдает эффективность, автоматизированный процесс в какие­то моменты прерывается и ожидает действий пользователя, который вынужден совершать повторяющиеся действия. Написание программного кода позволяет реализовать практически любую логику, которая поддается формализации. Но не все предприятия могут позволить себе привлекать высококвалифицированных программистов, и зачастую специалисты на предприятиях не способны в полном объеме сформулировать техническое задание для создания программного кода. Более того, любые доработки и расширения зависят от исполнителей и со временем требуют всё больше ресурсов на поддержку и развитие.

Основная задача платформы Rulestream — снижение «порога входа» для компаний, которые хотят повысить эффективность процессов и автоматизировать рутинные и формализованные этапы работы быстро и в условиях ограниченного бюджета. Rulestream предоставляет набор инструментов, на основе которых предприятие может выстроить любой формализованный процесс для решения проектных или производственных задач. Администраторы системы получают возможность создавать пользовательские интерфейсы ввода данных, описывать логику их обработки и принятия решений, запрашивать информацию из справочников и баз данных, взаимодействовать с CAD­системами и многое другое. Для этого не требуется привлечения высококвалифицированных программистов. В ряде случаев для описания логики и создания решения по автоматизации какого­либо процесса достаточно знаний конструкторских и технологических служб.

Платформа Rulestream позволяет минимизировать разрыв между специалистами, обладающими знаниями в предметной области, и специалистами, которые реализуют необходимые решения в виде программы. Это позволяет значительно сократить сроки и стоимость автоматизации процессов и уйти от традиционной кастомизации программных продуктов и связанных с этим негативных последствий.

Если в рамках процессов предварительной проработки или разработки изделия есть существенная доля работы с воспроизводимой логикой, которую можно реализовать в виде программного кода, то Rulestream является лучшей альтернативой написанию программного кода.

С чего начать

Для определения логики, как существующей, так и желаемой, необходимо привлечь специалистов из соответствующих областей, например представителей инженерных и производственных служб, экономических или финансовых отделов, участвующих в процессе проработки или проектирования изделия.

На первом этапе главная задача — определить исходные данные, которые должны быть внесены в систему, а также формат и состав выходных данных. Будет ли результатом работы системы только состав изделия и себестоимость или, в том числе, конструкторская и технологическая документация? Нужна ли документация в виде плоских чертежей или в виде цифрового макета с определенной степенью детализации? В зависимости от желаемого формата и набора входных данных принимается решение о необходимости интеграции Rulestream с другими программными пакетами.

На основе логики обработки исходных данных определяются источники информации, которые необходимо использовать: базы данных, справочники, CRM­, ERP­, PLM­системы и т.д.

На следующем этапе администраторы платформы Rulestream — это могут быть сами специалисты инженерных служб либо сотрудники IT­подразделений — проводят настройку системы. Этот этап работы включает создание пользовательского интерфейса, ввод и описание логики обработки данных, настройку интеграции с внешними программными пакетами и информационными системами. По окончании настройки систему можно запускать в опытную и промышленную эксплуатацию. Запустив в работу первую версию приложения, специалисты могут тестировать и корректировать логику работы и доводить ее до нужного уровня эффективности. Исчезает необходимость написания детального технического задания для создания приложения, и появляются возможности итеративно приближаться к желаемому результату.

Без границ

Платформа Rulestream предоставляет инструменты для построения программного решения для любого изделия в любой отрасли промышленности. Пользователи и администраторы системы ничем не ограничены и могут создавать приложения на базе платформы под любые задачи и процессы. Основные отрасли промышленности, где Rulestream дает существенный эффект при минимальных сроках внедрения: электрооборудование и электрощитовая автоматика, нефтегазовое оборудование, системы промышленной вентиляции и терморегуляции, оборудование для пищевой промышленности, конвейерное оборудование и крановая техника, складская техника и оборудование торговых помещений, теплообменники и холодильное оборудование. Области промышленности и виды изделий не ограничиваются этим списком. При производстве любого изделия, где стоит задача формирования и расчета его состава и параметров и при этом используется воспроизводимая формализованная логика, платформа Rulestream может обеспечить видимый результат как для всего процесса, так и для его этапов.

Статья была опубликована в журнале «PLM Эксперт. Инновации в промышленности» (май, 2019)