10 - 2001

SWR-PDM — Project Design Manager для SolidWorks от компании SolidWorks-Russia

Дмитрий Лисеев, Михаил Холин, Николай Денисов, Кирилл Саськов, Всеволод Ванчиков, Павел Соколов

Программные продукты, призванные автоматизировать различные бизнес-процессы в производстве, сегодня охватывают уже практически все области разработки и анализа продукции, подготовки производства и управления ресурсами, формирования необходимой документации и даже торговых операций. Однако по крайней мере на современном этапе, по-видимому, невозможно создание единой системы, способной решать все эти задачи, оставаясь при этом удобной для пользователей и приемлемой по своей организации, функциональности и производительности для предприятия в целом. Во всяком случае, такая система определенно окажется экономически невыгодной или слишком неповоротливой из-за естественных внутренних противоречий. Да она, собственно, и не нужна, ибо ни одно предприятие не станет использовать все модули подобной системы, существование которых, повлияет на ее же стоимость, мягко говоря, не лучшим образом. Можно (пусть и несколько условно) выделить несколько классов программных систем:

  1. Системы автоматизации решения прикладных задач. Как правило, это различные CAD/CAM/CAE-системы.
  2. Системы организации бизнес-процессов в пределах специальных задач. Это PDM-системы, системы складского учета, бухгалтерия и пр.
  3. Системы управления ресурсами предприятия в целом. Например, ERP- и MRP-системы.

Разумеется, чем шире круг решаемых системой задач, тем она сложнее в эксплуатации и дороже по цене. Однако на определенном этапе своего развития практически любая компания сталкивается с необходимостью перехода на следующий уровень организации труда своих работников.

Первый, «дикий» этап автоматизации работ на предприятиях России в основном завершается. Многие приобрели те или иные CAD/CAM/CAE-системы, а кое-где они даже внедрены в реальное производство. Для тех, кто намерен присоединиться к этому процессу сегодня создано множество специализированных справочных изданий, на рынке действует огромное число поставщиков программного обеспечения, да и самих продуктов, удовлетворяющих требованиям национальных и мировых стандартов, существует уже немало. И незаметно наступил тот этап развития автоматизации бизнес-процессов предприятий, когда приходится организовывать усилия отдельных разработчиков и направлять их кипучую энергию в правильное русло. В области разработки, инженерного анализа и технологической подготовки производства такие задачи решают так называемые системы ведения проекта (или управления проектом), знакомые всем под именем PDM-систем (рис. 1).

Никто, наверное, не станет спорить, что хорошо организованный коллектив из десятка разработчиков может сделать гораздо больше и работает значительно быстрее системы, чем тем же десять высококвалифицированных специалистов, работающих по отдельности. Product Data Management (PDM) давно уже доказали высокую эффективность своего применения в качестве инструмента объединения усилий конструкторов, технологов и других специалистов. Созданные для управления большими объемами инженерных данных, конфигурациями (вариантами, исполнениями — термин зависит от традиций вашего предприятия) и процессами разработки изделий и технологической подготовки производства, PDM-системы зарекомендовали себя действенным средством организации параллельной работы над проектом, а также инструментом внедрения CALS-технологий.

Поэтому серьезные руководители современных конкурентоспособных предприятий давно решили для себя вопросы, зачем и когда внедрять PDM. Сегодня их интересует вопрос, как выбрать, построить, внедрить и наилучшим образом применить такую систему.

На протяжении 11 лет работы компании SolidWorks-Russia на российском рынке САПР мы наблюдаем устойчивый рост спроса на программное обеспечение этого класса. И спрос этот, несмотря на большое количество предлагаемых отечественных и зарубежных решений, продолжает оставаться неудовлетворенным. Специалисты объясняют этот феномен множеством объективных и субъективных причин, делая при этом акцент на следующие моменты, которые в основном и определяют неудовлетворенность потенциального заказчика:

Основными ограничениями хороших PDM-систем зарубежной разработки являются их известное несоответствие принципам работы с традиционными бумажными документами, регламентируемыми ЕСКД/ЕСТД, и англоязычность. PDM-система самой своей сущностью обречена на массовое использование, и потому должна «разговаривать» с участниками проекта на их родном языке. Поэтому, разумеется, такая система должна быть русской. Что же касается поддержки стандартов, то ситуация с ними следующая. Неоспоримым фактом является широкое внедрение 3D-САПР на разных этапах проектирования, выпуска конструкторской документации и подготовки производства, а также обусловленный этим существенный прогресс предприятия. И прогресс этот достигается во многом именно благодаря тому, что современные САПР работают с объемными моделями, которые более полно, чем традиционные (пусть даже и электронные) плоские чертежи, отражают реалии нашего трехмерного мира и позволяют свести к минимуму объем порождаемых традиционным производством бумаг, а порой и практически совсем от них избавиться. Однако отказа от методов работы, определяемых ЕСКД и ЕСТД, и от создаваемых в соответствии с требованиями этих систем конструкторских и технологических документов не происходит и не предвидится. Мелькнувшие неясной вспышкой на горизонте тщетные попытки создать системы «2 в 1», удовлетворяющие условиям как «единообразного» применения трехмерной САПР, так и «плоского» комплекса ЕСКД/ЕСТД, уходят с рынка как несостоятельные системы вследствие своей порочности и внутренней антагонистичности, выполнив, однако, свою историческую миссию. Они показали теперь уже всем очевидную необоснованность и невозможность построения единой информационной модели для решения различных задач в области работы с изделиями и конструкторскими документами. Например, основным конструкторским документом для детали является чертеж, в то время как основная умственная работа выполняется над трехмерной моделью детали или сборки. Основным КД, отражающим структуру и внутренние связи сборочной единицы, является спецификация, а основная работа опять же производится с трехмерной моделью сборки. Поэтому системы, ориентированные на работу с 3D-САПР (в основном зарубежного происхождения), плохо поддерживают работу с КД и, следовательно, не настраиваются на ЕСКД/ЕСТД, и наоборот, системы, построенные на основе ЕСКД, очень плохо работают с современными трехмерными САПР, поскольку функциональность их в основном оказывается ограничена «Правилами работы с документами на магнитных носителях» (по сути, ограничена работой с архивом файлов чертежей).

Неприемлемо высокая стоимость решений. Масштаб PDM-системы может варьироваться от однопользовательской (идеал для конструктора-индивидуалиста) до корпоративной, охватывающей «все и вся» (мечта поставщика). Установлено, что PDM-система приносит тем больший эффект, чем большая доля разработчиков предприятия получит доступ к ее ресурсам. Если дорогую САПР можно приобрести и установить лишь на несколько рабочих мест для решения наиболее сложных задач, то PDM необходимо использовать на каждом рабочем месте, независимо от специализации работника. Правда, удовлетворить последнее требование весьма затруднительно при ценовой политике зарубежных поставщиков.

Необходимость «реинжиниринга» бизнес-процессов. Поскольку одна из важнейших задач PDM — обеспечение коллективной работы над проектом, то очевидно, что в процесс внедрения нового программного обеспечения вовлечено значительное количество сотрудников, что ведет к существенным изменениям правил совместной работы. На практике оказывается, что стоимость квалифицированного внедрения PDM-системы велика и может превосходить стоимость самой PDM-системы. Возможно, кто-то скажет, что это вопрос скорее субъективный и свидетельствует прежде всего о недопонимании руководством предприятия идеи использования PDM, но мы не можем не согласиться, что простая арифметика, а именно сопоставление стоимости рабочего места PDM-системы плюс цена его внедрения с зарплатой рядового конструктора, способна порой оттолкнуть руководителя предприятия от необходимого шага. Кстати, для зарубежных решений придется включить в стоимость внедрения (или продукта) обучение персонала компании английскому языку, а в сумму накладных расходов — следствия ошибок, обусловленных плохим его знанием. Следует неутешительный вывод, который подтвержден практикой: реальные комплексные внедрения PDM в пределах родимого отечества можно пересчитать по пальцам. Что в этой ситуации делают разработчики PDM? Маскируют морально устаревшие сложные PDM-системы под коробочные решения, создавая якобы новые, готовые к использованию в комплексе со специализированными предустановками. Не правда ли, естественный ход? Одни группы производителей меняют стратегию продаж, проводят предварительный анализ бизнес-процессов предприятий, предлагают изменить их в соответствии с возможностями лежащего на складе «продукта», а затем с победным видом устанавливают свои системы в специализированной конфигурации. Другие производители сами используют PDM как инструмент анализа бизнес-процессов. Подходы разные, реально зависящие от возможностей системы, которую предлагает поставщик, но не решающие задач покупателя системы и в принципе не способные избавить лежалый товар от его органических изъянов.

Несомненно, следует отметить ограничение, связанное с конфликтом узкоспециализированных PDM-систем, обычно создаваемых производителями САПР, и систем федеративного уровня. Казалось бы, о конфликтах между ними не может быть и речи, поскольку эти системы занимают различные ниши рынка и должны взаимно дополнять друг друга, образуя многоуровневую PDM-систему. Иллюстрирует этот принцип наиболее часто предлагаемое комплексное решение: для связи с САПР используется специализированная PDM, которая, в свою очередь, является адаптером для информационной системы более высокого уровня. Но практическую реализацию такой идеи могут позволить себе лишь очень богатые производители, которых в мире единицы.

Специалисты SolidWorks-Russia провели собственный глубокий анализ представленных на российском рынке и имеющихся в эксплуатации на отечественных предприятиях PDM-систем. Его целью было выяснение ключевых условий успешного внедрения и практической эксплуатации системы. В процессе изучения проблемы мы неоднократно обращались к регулярно публикуемым результатам исследований всемирно известной консалтинговой компании CIM Data, PDMIC, а также к спецификациям консорциума OMG (Object Management Group), объединяющего опыт и знания более 800 компаний и организаций.

В результате мы обратили особое внимание на следующие моменты, которые и легли в основу системы SWR-PDM, разрабатываемой в SolidWorks-Russia:

  1. PDM-система должна быть модульной. Вот перечень основных модулей, которые могут входить в необходимую пользователю конфигурацию системы, с указанием выполняемых ими функций (для удобства тех читателей, кому «доброжелатели» с импортным «передовым продуктом» уже окончательно забили головы иностранной терминологией, мы даем устоявшиеся в литературе англоязычные названия модулей):
    1. хранилище инженерных данных и документов (Data Vault & Document Management), обеспечивающее хранение файлов документов (собственно интересующих пользователя данных) и различных дополнительных данных (или метаданных), а также последующий их поиск, извлечение и сбор статистической информации;
    2. модуль управления структурой изделия (Product Structure Mana-gement);
    3. модуль управления жизненным циклом и процессом разработки (Lifecycle & Workflow management);
    4. система классификации данных и компонентов;
    5. система управления внешними приложениями, система просмотра, аннотирования и редактирования документов (Program management, View and Redlining).
  2. Необходимо четкое разделение подсистем на уровне ядра системы: отдельно документооборот, отдельно управление структурой изделия, отдельно управление процессом разработки. В зарубежных системах в силу их происхождения и назначения отсутствует такое богатое всеобъемлющее понятие, как «конструкторский документ», построенный в соответствии с ЕСКД. Связанные между собой подсистемы управления конструкторскими документами и управления составом и конфигурациями (исполнениями) изделия оперируют объектами разной природы. Это не учитывается во многих как зарубежных, так и отечественных разработках. Другими словами, необходимо разделить дерево состава изделия и дерево полного комплекта конструкторских документов, а PDM-система для отечественного предприятия должна давать возможность применения различной классификации документов и изделий.
  3. Глубокая интеграция с различными САПР, включающими CAD/CAM/CAE-компоненты. Практически эффективная эксплуатация PDM невозможна без отслеживания всех изменений, произведенных в ходе работы над проектом. В SWR-PDM ядро изначально спроектировано таким образом, чтобы удовлетворить требованиям спецификаций OMG, обеспечить возможность интеграции с САПР любой сложности и любой степени интеграции, которая, как правило, бывает построена на основе продуктов различных производителей.
  4. Богатство функций экспорта/импорта данных для обмена ими как между различными подсистемами интегрированной САПР предприятия, так и с PDM-системами других производителей. Выше уже отмечено, что создание универсальной, с одной стороны, и стандартизованной, с другой, системы практически невозможно, поэтому утилиты экспорта/импорта и модуль интеграции остаются единственным приемлемым решением для связи с MRP/ERP-системами, а также для поддержки спецификаций консорциума OMG и удовлетворения требованиям стандартов ISO 10303, посвященных так называемым CALS-технологиям. Весьма перспективной технологией для этой цели вполне может оказаться, например, XML.
  5. Эргономичность и интуитивная ясность пользовательского интерфейса являются ключевыми моментами внедрения и успешной эксплуатации программного продукта. При разработке пользовательского интерфейса SWR-PDM особое внимание уделено этим аспектам, что соответствует стратегической линии, принятой в SolidWorks Corp, а именно обеспечение максимального удобства и простоты работы, несмотря на повышенную сложность внутренней архитектуры.
  6. Обеспечение полной базовой функциональности типичной PDM-системы. Для достижения этого при создании SWR-PDM мы отталкивались от определения «идеальной PDM», выраженного в спецификациях OMG и CIMData.
  7. Аспект пользовательской среды — возможность ее настройки на задачи пользователей и на принятые в любом конкретном производстве бизнес-процессы.
  8. Открытость среды в полном смысле этого слова. Использование различных объектных технологий на всех уровнях системы. Предоставление хорошо документированных и многофункциональных API-функций для обеспечения любого нестандартного и сколь угодно «изысканного» доступа к данным и управления ими.
  9. PDM-система должна обладать высокой производительностью и не предъявлять запредельных системных требований, свойственных многим известным зарубежным разработкам.
  10. И все-таки — соответствие системе ЕСКД/ЕСТД, которое должно выражаться в возможности ГОСТовской, ОСТовской и т.п. классификации и комплектования конструкторской и технологической документации, в предоставлении возможности получения различных отчетов и их твердых копий, оформленных в соответствии с требованиями ЕСКД/ЕСТД, в поддержке отечественных справочников и классификаторов, правил согласования и утверждения документов и пр.

К настоящему моменту в основном завершена разработка ядра SWR-PDM v1.0, в котором реализованы основные модули современной PDM-системы: управление документами (Document Management), ведение состава изделия (Product Structure Management), управление жизненным циклом и распределением работ (Lifecycle and Workflow Management), интеграция с внешними программами (Program Management), классификация и работа с компонентами проекта (Classification and Component Management).

В комплект поставки SWR-PDM v1.0 будут включены: сервер данных и файлов, автономное клиентское приложение, модуль интеграции с SolidWorks (реализованный как добавление или add-in-модуль), конфигуратор системы, набор функций для прикладного программирования (API Toolkit). Кроме того, SWR-PDM v1.0 напрямую стыкуется с разработанной ранее в SolidWorks-Russia программой автоматической подготовки конструкторских спецификаций SWR-Спецификация, успешно развивающейся, кстати, в сторону функций генерации прочих конструкторских и технологических документов, таких, например, как ведомости материалов и покупных изделий и пр. Разумеется, наша система поддерживает идеологию параллельной работы над проектом, являющуюся одним из ключевых факторов колоссального успеха на мировом рынке системы SolidWorks.

Разрабатывая пользовательский интерфейс клиентского модуля, мы стремились, с одной стороны, добиться его максимальной простоты и интуитивной ясности для тех, кто привык работать с Windows и Windows-приложениями, каковым, собственно, и является SolidWorks, с другой — обеспечить богатую функциональность нашего продукта. В результате клиентская часть SWR-PDM приобрела вид проводника Windows с добавлением элементов популярных пакетов управления документами и систем программирования. Приблизительный вид главного окна системы показан на рис. 2. В левой части окна расположены вкладки, соответствующие различным подсистемам. На вкладке «Документ» пользователь видит традиционное дерево, состоящее из папок и документов и соответствующее открытому в данный момент проекту. В зависимости от выбранного документа контекстное меню может содержать команды взятия документа из архива для редактирования или просмотра, его возврат в архив или передачу в систему рассылки для сбора подписей, получение каких-либо данных о документе и т.д. В правой части окна, подобно проводнику Windows, отображается список документов, входящих в выбранную папку, а нижняя его часть содержит всю или выбранную работником информацию о выделенном объекте: его системные и пользовательские атрибуты, сведения обо всех версиях документа, результаты стандартных запросов, слайды предварительного просмотра и другие данные. На вкладке «Изделие» содержится дерево состава изделия открытого проекта. В SWR-PDM полностью реализованы спецификации OMG по управлению структурой изделия, включая конфигурации, вариантные отношения, альтернативные и взаимозаменяемые изделия.

Модуль интеграции SWR-PDM с SolidWorks оформлен в привычном для пользователей этой САПР стиле «золотого партнера» (рис. 3). При подключении модуля SWR-PDM в окне SolidWorks появляется одноименное меню со всеми командами, добавляется специальная посвященная проекту и активному документу вкладка, а контекстное меню расширяется PDM-командами. Главное назначение встроенного модуля — получение из хранилища информации, относящейся к текущей загруженной в SolidWorks модели и управление ею. Другими словами, в него внесен лишь минимум операций, необходимых для работы с текущей сборкой и входящими в нее деталями с точки зрения взаимодействия с архивом конструкторских и технологических документов, для поиска и вставки в текущую сборку компонентов из хранилища SWR-PDM и некоторых других функций.

Ядро SWR-PDM системы спроектировано таким образом, чтобы обеспечить возможность интеграции с другими САПР, которые используют сложные модели данных и зависимости между ними. Кроме того, будет поддерживаться и работа с бумажными документами, великое множество которых еще долго будет оставаться в производстве на любом предприятии. В ближайшее время в систему будут включены функции стыковки с наиболее популярными в России САПР.

Наиболее «трудоемкой» операцией (если можно так назвать три-пять нажатий кнопок мыши) является занесение новой сборки в базу данных SWR-PDM. При этом перед пользователем системы (в данном случае, очевидно, перед конструктором) появляется окно с предложением выбрать проект для привязки к нему активного в SolidWorks документа и папку в нем для сохранения данных. Предлагается заполнить форму с полями «Наименование», «Обозначение», «Конструктор» и т.д. Разумеется, все данные по умолчанию автоматически берутся из соответствующих параметров моделей SolidWorks, и вам остается лишь сменить те из них, которые вас перестали устраивать. Это позволит вам избежать утомительной процедуры заполнения форм для сборок, состоящих из сотен и тысяч компонентов. Далее система автоматически определяет состав сборки с учетом всех ее исполнений и исполнений входящих деталей и подсборок, заносит в хранилище все новые и измененные документы, автоматически устанавливает зависимости между документами и строит дерево состава с учетом исполнений.

При повторном занесении измененной сборки в хранилище попадают все новые компоненты, а для измененных будут созданы новые версии. Вся процедура выполняется таким образом, чтобы обеспечить возможность возврата к предыдущему состоянию в любой момент, а также сравнения старого и измененного вариантов. Конечно, при необходимости может быть организован сбор электронных подписей работников, служб и руководителей, определенных для данного проекта.

Все пользователи SolidWorks могут повлиять на функциональность и интерфейс системы, направив свои пожелания электронной почтой по адресу: swr-pdm@solidworks.ru. А мы планируем в ближайшее время сделать доступной для загрузки с нашего сайта http://www.solidworks.ru/ однопользовательскую демо-версию SWR-PDM 1.0, что, несомненно, будет способствовать качественному росту продукта. 

«САПР и графика» 10'2001