Что такое PLM?
За последние несколько лет термин PLM (Product Lifecycle Management — управление данными о продукте на протяжении его жизненного цикла) прочно занял свое место в области компьютеризации промышленного производства. Сегодня PLM переживает бум популярности, как в свое время ГПС и CALS.
С одной стороны, многие специалисты (в том числе и читатели этого журнала) хотели бы иметь четкое представление о том, что стоит за понятием PLM. С другой стороны, мода на термин PLM нередко приводит к случаям его неадекватного использования. Поэтому авторы этой статьи решили по мере сил внести ясность в данный вопрос.
Первой концепцию и методы PLM взяла на вооружение компания IBM/Dassault Systemes — сегодняшний лидер в области разработки PLM-решений. Определение термина PLM можно найти в публикациях и рекламно-информационных материалах этой компании. Однако, в целях большей объективности, воспользуемся определением компании CIMdata, известного в мире независимого эксперта по проблемам CAD/CAM/CAE, PDM и PLM. Это определение, в частности, можно прочитать на сайте www.cimdata.com в разделе «What is PLM?».
Итак, определение CIMdata: «PLM — это стратегический подход к ведению бизнеса, который использует набор совместимых решений для поддержки общего (Collaborative) представления информации о продукте в процессе его создания, реализации и эксплуатации, в среде расширенного (Extended) предприятия — начиная от концепции создания продукта и заканчивая его утилизацией — при интеграции людских ресурсов, процессов и информации». За приведенной формулировкой идут еще два предложения, содержащие ряд дополнений и уточнений по поводу того, что именно следует относить к решениям класса PLM.
Следовательно PLM — это не система и не класс систем, как, например, CAD/CAM, CAE или PDM, а стратегия производства промышленных изделий с применением комплексной компьютеризации, которая базируется на едином представлении информации об изделии (продукте) на всех стадиях его жизненного цикла. Эта информация может (и не просто может, но должна) совместно использоваться всеми участниками расширенного предприятия, к которым относятся основной производитель продукта, поставщики, субподрядчики, заказчики и потребители.
Тех, кого интересует анализ рынка PLM-решений, мы отсылаем к вышедшей недавно статье «Рынок PLM растет и развивается» в издании CAD/CAM/CAE Observer, № 2 (11), 2003, c. 4-8». Отметим только, что в этой статье в качестве тройки лидеров по общим доходам от PLM-бизнеса в 2002 году называются компании IBM/Dassault Systemes, EDS и PTC. Первое место (с доходом около 2 млрд. долл.) занимает IBM/Dassault Systemes, предлагающая в качестве PLM-решений системы CATIA, ENOVIA, DELMIA и SmarTeam.
Нельзя понять PLM в отрыве от основных тенденций развития современного производства. В публикациях часто говорится о росте конкуренции среди производителей, о меняющихся предпочтениях заказчиков, о борьбе за сокращение сроков, о снижении цены и улучшении качества продукции как о причинах, требующих использования PLM-решений. Более глубокий анализ тенденций содержится в материалах компании IBM, которые были любезно предоставлены нам московским представительством этой компании (пользуясь случаем, выражаем благодарность). В указанных материалах отмечается, что новые информационные технологии, с одной стороны, следуют за развитием процесса глобализации экономики, а с другой — сами выступают источниками новых идей. Среди тенденций развития производства названы следующие:
• облик изделия во все меньшей степени определяется его разработчиком как авторская инициатива, и во все большей степени зависит от требований его будущего потребителя. Это касается не только комплектации, но и качественных характеристик изделия;
• головные предприятия — инициаторы промышленного бизнеса — все больше сосредоточиваются на окончательной сборке изделия, а все большая доля производства приходится на долю компаний-поставщиков;
• специализация поставщиков от традиционных принципов — производственно-технологического, конструктивного, сырьевого или территориального — меняется в сторону специализации системного типа. При этом поставщик стремится продавать определенную систему целиком, независимо от того, как она распределена на конечном изделии (например, систему кондиционирования пассажирского салона, гидравлическую систему или пилотажно-навигационный комплекс). Предлагаются также услуги специалистов, которые устанавливают, регулируют и проверяют систему на головном предприятии;
• компании предпочитают нанимать специалистов на срок реализации текущей производственной темы и освобождать их после завершения цикла разработки. Доля постоянного штата сотрудников компании-производителя изделия постепенно уменьшается, а доля контрактников, нанятых конкретно под данный проект, — увеличивается;
• при выполнении работ поставщики получают возможность использовать вычислительные мощности (сервер) хозяина проекта, работая в режиме удаленных терминалов. Это снижает затраты и риск инвестиций в программы и аппаратную часть для небольших фирм;
• предприятие — потребитель продукции все чаще становится прямым инвестором в его разработку. Вместо того чтобы сначала копить деньги, а потом разом покупать то, что предлагается на рынке, заказчик сам авансирует свое будущее приобретение. При этом заказчик забирает у предприятия-изготовителя изделия часть технического и финансового риска. Такое растянутое во времени расходование капиталов и более равномерное распределение рисков благоприятно сказывается на общих финансовых показателях как производителя, так и потребителя;
• развитие производственной кооперации привело к появлению виртуальных предприятий. Такое предприятие является временным и создается на время производства конкретного продукта. При этом все компании, являющиеся участниками виртуального предприятия, работают фактически как департаменты одной фирмы, с одной инфраструктурой и по единым корпоративным правилам. Границы, языки, локальная специфика и расстояния становятся незаметными для деятельности каждого из них. Предприятия-поставщики, как правило, стоят в очереди к обладателю промышленной инициативы на конкурентной основе;
• для владельцев бизнес-инициативы, то есть обладателей интеллектуальной собственности на производство с применением данной торговой марки, продаваемым товаром стала не только сама продукция, но и право на ее производство (как правило, ограниченное сроками или объемом выпуска). Это право подразумевает возможность перевода лицензионного производства на удаленные территории, где имеются для этого благоприятные экономические условия.
Приведенные тенденции обусловливают такие требования к используемым информационным технологиям, как обеспечение комплексности и высокого уровня автоматизации, поддержка всех этапов жизненного цикла изделия, организация совместного (коллаборативного) использования информации о продукте большим числом географически удаленных друг от друга участников бизнес-процесса.
В области компьютеризации промышленного производства используется большое число систем различных классов. PDM-системы обеспечивают создание и поддержку единого информационного пространства на всех этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ). CAD/CAM/CAE-системы автоматизируют процессы проектирования и подготовки производства. MRP-системы решают задачи планирования ресурсов и управления производством, а ERP-системы — задачи управления деятельностью предприятия. CRM-системы управляют взаимоотношениями с заказчиками. SCM- и CPC-системы обеспечивают управление цепочками поставок и ведение совместного бизнеса всеми участниками расширенного предприятия. И это далеко не весь перечень элементов в используемой сегодня классификации.
Не все из перечисленных видов систем относятся к средствам поддержки PLM-решений. Так, согласно CIMdata, поддержка PLM-решений выполняется системами автоматизации процессов проектирования (CAD/CAM/CAE и др.) и PDM-системами (точнее, коллаборативными PDM, обозначаемыми как cPDm — collaborative Product Definition Management). IBM/Dassault Systemes также отмечает, что системы классов ERP, SCM и CRM не относятся к средствам поддержки PLM-решений, а обеспечивают, совместно с PLM, эффективное функционирование расширенного предприятия (рис. 1).
Рис.1. Связь PLM-решений с другими задачами
Что касается систем класса MRP, то, несмотря на их отсутствие в классификации CIMdata, представляется, что их следует отнести к средствам поддержки PLM-решений. Это не противоречит определению PLM, так как процесс производства является одним из этапов ЖЦИ. Подтверждением может служить также включение компанией IBM/Dassault Systemes в состав предлагаемых PLM-решений системы DELMIA, к функциям которой относятся решение задач планирования, разработки, контроля и управления процессами производства.
PLM-решения обеспечивают высокий уровень автоматизации процессов проектирования не только за счет большого числа инженерных приложений. Современный уровень предполагает наличие возможности параллельного проектирования, накопление и использование корпоративных знаний, автоматизацию проведения изменений по всем этапам процесса проектирования, различные режимы визуализации проекта и др. Такой уровень проектирования получил название методологии RGD (Relational Generative Design). Примером реализации методологии RGD может служить система CATIA V5.
Помимо решения типовых для CAD/CAM/САЕ-систем задач, CATIA V5 обладает эксклюзивным набором инженерных приложений, часть из которых (например, проектирование кузова автомобиля) присоединена к типовым задачам, а другая часть образует два специальных класса: «системный синтез промышленных изделий» и «проектирование инженерных систем и коммуникаций» (рис. 2). Первый класс позволяет решать такие задачи, как хранение и использование корпоративных знаний, оптимизация альтернативных вариантов проекта, проведение общей экспертизы модели изделия, анализ взаимодействия «человек — изделие». Приложения второго класса решают задачи схемного и пространственного проектирования инженерных систем (трубопроводов, вентиляции, кондиционирования), функционального проектирования электрических систем, проектирования и размещения в изделии систем электрожгутов, создания проектов размещения производственного оборудования c учетом виртуальной модели цеха или предприятия.
Рис. 2. Классы задач, решаемых CATIA V5
Еще совсем недавно трехмерная визуализация изделия была прерогативой только участников процессов проектирования. Сегодня PLM-решения дают возможность просмотра и оценки 3D-модели (используется также термин DMU (Digital Mock-Up) — цифровой макет изделия) и на других этапах ЖЦИ. Для практики важно, что такой просмотр и оценка не требуют от пользователя умения работать в CAD-системе. По результатам оценки может быть принято решение, которое учитывается при проектировании. В качестве примера таких PLM-решений можно привести систему ENOVIA, которая создает 3D-пространство сотрудничества для всех участников расширенного предприятия. ENOVIA обеспечивает построение единой модели, которая конфигурирует и интегрирует продукт с процессами и ресурсами, необходимыми для его создания и обслуживания на протяжении всего жизненного цикла.
Создание единого информационного пространства (ЕИП) для поддержки информации на всех этапах ЖЦИ является сложным процессом, носящим итерационный характер. Это делает предпочтительным использование объектно-ориентированного подхода при построении ЕИП и выдвигает соответствующие требования к используемой PDM-системе. Примером PDM, реализующей объектно-ориентированный подход, является система SmarTeam, которая допускает плавное, итерационное развитие структуры ЕИП и наращивание функциональности системы за счет создаваемых приложений.
Каждое рабочее место SmarTeam основывается на конкретной конфигурации, отвечающей ролевой нагрузке данного пользователя. При этом, наряду с клиентскими компонентами, каждая конфигурация содержит весь набор серверных компонентов для организации единой многопользовательской информационной среды.
Базовая конфигурация SmarTeam содержит набор средств для совместной работы при создании, редактировании, поиске и хранении любых типов данных и документов, обеспечивая управление проектами, ведение версий, экспорт и импорт информации, включает средства для редактирования структур баз данных и настройки системы. Другие конфигурации SmarTeam обеспечивают интеграцию с CAD, работу удаленных пользователей (с доступом к общей базе данных через Интернет), поддержку ЕИП по всей цепочке поставок, маршрутизацию документов и заданий (Workflow), интеграцию с MRP/ERP и др.
Создаваемое ЕИП является моделью предметной области, связанной с выпуском определенного класса продуктов. Поэтому предприятие, поставившее себе задачу внедрения PLM-решений, должно быть методологически и организационно подготовлено
к работам по созданию модели своей предметной области или, другими словами, модели протекающих на предприятии бизнес-процессов.
Следует различать модель бизнес-процессов, существующих на предприятии в данный момент, и модель новых бизнес-процессов, которые будут протекать после внедрения PLM-решений. Понятно, что в рамках ЕИП должна быть реализована вторая модель, однако формализация существующих бизнес-процессов также необходима, поскольку позволяет понять их недостатки и выработать критерии новых бизнес-процессов. Для описания существующих и новых бизнес-процессов рекомендуется использовать единую методологию, реализующую объектно-ориентированный подход. Наиболее известной из таких методологий является методология UML (Unified Modeling Language), позволяющая строить модель предметной области с помощью набора специальных диаграмм. Инструментальным средством разработки диаграмм UML служит система Rational Rose. Построенные диаграммы позволят органично перейти к построению объектно-ориентированной модели ЕИП в среде PDM-системы.
Таким образом, внедрение PLM-решений заключается не только в приобретении и освоении специалистами некоторого набора систем высокого уровня автоматизации, — необходимо провести детальный анализ деятельности предприятия и на основе этого анализа построить модель функционирования предприятия в новых условиях. Только в этом случае можно будет избежать ненужных финансовых и временных затрат, максимально снизить количество проб и ошибок, обеспечить оптимальное продвижение предприятия к поставленной цели.
