Развитие систем PDM: вчера, сегодня, завтра...

Что такое система PDM сегодня: состав и функциональность

Виктор Беспалов, Валерий Клишин, Владимир Краюшкин

Не в совокупности ищи единства, но более — в единообразии разделения.
Козьма Прутков

Управление структурой изделия

Управление изменениями

Визуализация трехмерных сборок и сопутствующей информации

Средства управления составом предприятий — поставщиков комплектующих

Рассмотрим типичный состав и функциональность современной системы PDM. Прежде всего система должна быть основана на универсальных принципах сетевого взаимодействия (IP-адресация, независимость от физических характеристик среды передачи сигнала, глобальный охват), а ее пользовательский интерфейс должен быть тесно интегрирован с Web-пакетами для просмотра страниц в Интернете. В состав современной системы PDM должны входить модули генерации и сохранения (Vaulting) объектов, их версий и релизов. Собственно хранение выполняется в системах четвертого поколения независимо от географического расположения самого сервера базы данных, причем на равных правах на нем могут храниться как сами объекты, так и ссылки на их реальное место хранения (URL, NFS-локализация, сетевой адрес файл-сервера и т.д.). При реальной сетевой реализации идеи Vaulting самих серверов может быть несколько, база данных при этом получается распределенной, а СУБД должна в полной мере выполнять сетевой сервис. Реально СУБД, позволяющие реализовать идею сетевого распределенного хранилища данных — Distributed Vault, представлены в настоящее время только семейством Oracle 8i корпорации Oracle.

Современная система PDM в наиболее полном объеме реализует в первую очередь функции управления составом изделия, структурой всех его составных частей, деталей, узлов и агрегатов. Кроме того, в управляемую структуру должны входить (и управляться системой) дополнительные структурированные информационные объекты, состав которых отображает все необходимые данные для организации работ по производству самого изделия, — структура оснастки, инструментального парка, операций и переходов, технологических приемов.

Система PDM управляет обменом данными о структуре изделия и вносимых в него изменениях, обеспечивает взаимодействие с любыми корпоративными приложениями в рамках определения и управления действиями по внесению изменений в изделие, за счет чего упрощаются процессы совершенствования и модификации изделия.

Кроме того, современная система PDM должна обеспечивать создание и поддержку множества взаимозависимых и взаимоувязанных спецификаций изделия — классических bill of materials (BOM), конструкторских, технологических, заказных спецификаций, спецификаций на покупные изделия, спецификаций поставок и т.д. Это позволяет пользователю получать полное представление об изделии на протяжении всего цикла работы с ним. Современная система PDM должна иметь многоуровневый механизм управления реквизитами-атрибутами, настраиваемый на конкретный состав задач по управлению тем или иным узлом, агрегатом или даже изделием в целом. Современная система PDM в обязательном порядке должна иметь встроенный механизм управления жизненным циклом изделия. В этот механизм должны входить средства ролевого управления любым пользователем системы PDM, средства отображения текущего состояния любого бизнес-объекта в терминах жизненного цикла, средства протоколирования состояний каждого бизнес-объекта и учета всех его состояний, а также средства администрирования. Для решения задач оперативного управления в системах PDM четвертого поколения обязательно наличие полнофункционального модуля Workflow.

Рассмотрим подробнее функциональность базовых средств системы PDM четвертого поколения и их характерные отличия от базовой функциональности систем PDM предыдущих поколений.

Управление структурой изделия

Средства управления структурой изделия в системах четвертого поколения позволяют создавать и обрабатывать различные виды спецификаций изделия (BOM). Кроме того, имеется возможность вести управление по деталям и узлам, составляющим изделие, а также по относящимся к ним документам: файлам, наборам файлов, адресам в Интернете и специальным производственным характеристикам — атрибутам. Для управления на уровне групп предприятий используется динамическая, содержащая максимально полную информацию об изделии структура, которая отображает все возможные конфигурации изделия. Сервисные функции должны допускать просмотр структуры изделия с любой степенью детализации, раскрывать сборки и получать представление о входящих в ее состав подсборках и деталях.

• Ведение спецификаций. Спецификация — это ассоциативная структура изделия, из которой в соответствии с определенными критериями конфигурации выводится представление сборки. Работая как фильтр, критерии конфигурации определяют, какую версию детали надо вывести, в зависимости от того, что положено в основу запроса на спецификацию данного типа — конструктивное членение изделия или этап жизненного цикла, номер модификации, модельный ряд и т.д. Например, специалист по планированию производства хотел бы видеть структуру изделия, основанную на степени готовности всех ее составных частей к конкретным срокам, а специалист-технолог — структуру, в основе которой лежат применяемые материалы или технологические приемы обработки этих материалов.
• Многоуровневые спецификации. Для современных PDM-систем стандартом de facto является возможность вывода в окно пользователя как минимум двух типов спецификаций, а именно иерархической структуры и подетального общего списка. Спецификация первого типа — это полное дерево сборки изделия, то есть построчная распечатка всех составляющих, сгруппированных в виде иерархического списка, где отображается вхождение подсборки в сборку. Спецификация второго типа — список наименований комплектующих с подсчетом количества каждой комплектующей в составе целого изделия. Спецификации первого типа чаще используются в конструкторско-технологических подразделениях, а второго — на сборочных участках и при работе по заказам. Оба типа спецификаций являются механизмами получения наиболее достоверной информации в максимально короткие сроки.
• Многовариантный генератор спецификаций. Участникам производственного процесса часто бывает необходимо строить спецификации, соответствующие их роду деятельности и профессиональной принадлежности. Например, инженерам-конструкторам важна спецификация, построенная по принципу «как спроектировано», а специалистам планово-производственного отдела нужно иметь спецификацию, организованную по принципу «как запланировано». Многовариантный генератор спецификаций предназначен для поддержки создания всевозможных спецификаций, используемых разными группами одного предприятия или различных предприятий, вовлеченных в работы по одному проекту.
• Отслеживание действия внесенных изменений и модификаций. В системах PDM четвертого поколения в качестве одной из типичных задач присутствует задача обеспечения функции Effectivity — способности отслеживать, как применяется конкретная деталь в каждой из модификаций того или иного изделия. В процессе утверждения и внесения изменений в проект предприятие должно учитывать, когда и для каких партий эти изменения уже действуют, а для каких — нет, когда и в каких количествах необходимо производить или покупать новые детали. Как правило, должно быть реализовано три типа такой функциональности: отслеживание по календарным срокам, по идентификационному номеру изделия и по номеру партии или заказа. Кроме того, часто на предприятиях авиастроения и судостроения может быть задано отслеживание эффективности внесенных изменений для нескольких разных изделий, в которых используется данная деталь.
• Отслеживание принадлежности к модельному ряду (baseline). Такая функциональность позволяет получать на произвольно выбранных этапах жизненного цикла актуальный срез по списку деталей и документов с определением тех из них, которые имеют ключевое значение для структуры изделия. Поскольку с течением времени появляется множество конфигураций структур изделия, данная функция помогает определить те конфигурации, которые представляют для предприятия наибольший интерес.
• Отслеживание ссылок и многоуровневых ссылок на документы. Такая функциональность обеспечивает ассоциирование любых документов, относящихся к детали, агрегату или изделию, позволяя разработчикам присоединять дополнительную информацию в любом удобном для понимания виде. Навигацию по пространству присоединенных (ссылочных) документов пользователь производит простыми средствами пользовательского графического интерфейса, которыми могут быть, например, мышь, отображение в виде HTML-таблиц, референтных полей и т.д. Примерами ссылочной информации или присоединенных документов могут служить: готовые спецификации, техническая документация, файлы САПР, мультимедийные файлы и даже ссылки на другие Web-сайты в Интернете. Такая методика построения и отслеживания ссылок позволяет собирать все накопленные данные об изделии и обеспечивает формирование максимально насыщенной информационной структуры изделия.
• Отслеживание изменений. Отслеживание изменений позволяет группировать и просматривать в удобном для понимания виде информацию о тех вносимых изменениях, которые приводят к появлению новой версии или модификации изделия. В результате пользователь сможет получить представление как о состоянии проведения изменений в отношении структуры изделия и в отношении этапов жизненного цикла, так и о незавершенных изменениях той или иной детали и использовать эту информацию в процессе принятия решений.
• Динамический просмотр иерархически организованной информации (навигация по структуре изделия). Эффективность применения современных систем PDM во многом определяется тем, насколько легко эти системы позволяют пользователю отыскивать всю информацию о нужных деталях, просматривать сложную структуру изделия и выполнять необходимые операции над выбранными элементами этой структуры. Охотно принимаются промышленностью и легче всего осваиваются пользователями такие системы PDM, которые оснащены хорошо знакомым всем графическим интерфейсом. К таким интерфейсам относятся, например, Internet Explorer и Netscape Communicator, которые организуют иерархическое представление всей информации об изделии и тем самым упрощают переходы от деталей к сборкам и обратно. Когда пользователь выбирает нужную ему деталь на дереве сборки, система PDM автоматически выводит на экран клиентской машины список ссылочных документов и всю необходимую информацию, например: номер детали, данные о ревизии, дату последней модификации, общее количество в сборке и т.д.
• Сравнение структур изделия. Пользователь может выбрать любые две структуры изделия, две версии, два релиза, сравнить их между собой и выявить их отличия друг от друга, если таковые имеются, на множестве отслеживаемых параметров модели изделия (структурный состав, атрибуты и их значения). Отчет о проведенном сравнении формируется в удобном для просмотра виде, например в виде HTML, и в доступном для понимания формате. Этот отчет может быть распечатан или послан по электронной почте группе разработчиков. При сравнении двух ревизий одной и той же структуры изделия требуется обнаружить следующие различия: уменьшилось или увеличилось количество определенных комплектующих, добавились ли ссылочный документ и САПР-модель для ссылочного документа. Это является типичной производственной задачей. Интерактивный, динамический механизм сравнения структур незаменим для управления различными версиями изделия.

Управление изменениями

Особенностью систем PDM нового поколения является наличие в них набора средств управления вносимыми изменениями в состав и в спецификации изделия с учетом их влияния на весь жизненный цикл этого изделия. В большинстве организаций поэтапная многоступенчатая процедура внесения и утверждения изменений к настоящему времени достаточно хорошо отработана и успешно применяется в практике промышленного производства, что для всех ее участников является существенной предпосылкой перехода к автоматизации этой процедуры на всех ее этапах. Системы PDM четвертого поколения должны предоставлять единое, универсальное, гибкое и реализованное в виде понятного графического пользовательского интерфейса в рамках Интернет-просмотровщика решение, которое обеспечивает контроль информации о предполагаемых изменениях и автоматизирует процесс внесения изменений с помощью средств управления потоком заданий (workflow). Автоматизация управления изменениями — это мощное средство повышения эффективности производственного процесса создания новой техники, а также рационализации работы в условиях отслеживания запросов заказчиков и учета изменяющихся потребностей рынка.

• Контроль всей информации об изменениях. Средства управления изменениями должны контролировать всю информацию о внесении изменений — от момента постановки задачи до полного ее разрешения. Процесс внесения изменений разделяется на следующие этапы: запрос на изменение, изучение причин, повлекших за собой необходимость изменения, предложение альтернативных вариантов изменений, реализация изменения путем формулировки заявки на изменение и выполнение действий по внесению изменения. На каждом этапе собираются и подготавливаются для использования все данные, необходимые на следующих этапах. Решения каждого этапа должны протоколироваться для возможного отката и проверки принятых решений.
• Гибкие процессы по внесению изменений. Разные модификации изделия требуют разной степени детализации и использования определенных этапов общего процесса внесения изменений. Средства управления изменениями в рамках указанных требований должны позволять настраивать процесс внесения изменений таким образом, чтобы он включал необходимое для конкретной модификации число шагов и полностью описывал изменение и его последствия. Интерфейс пользователя должен настраиваться таким образом, чтобы соответствовать привычной процедуре оформления бумажных документов для запроса на проведение изменения. Содержание и внешний вид форм также можно варьировать, добиваясь того, чтобы они отражали все принятые в данной компании требования к процессу внесения изменений.
• Автоматизация потоков заданий (workflow). Наиболее полная автоматизация процесса внесения изменений достигается благодаря интеграции средств управления изменениями с функциями управления потоком заданий. Каждый этап процесса внесения изменений может быть представлен как определенное задание потока работ и автоматически передан пользователю или системе, которые отвечают за выполнение этого задания. После завершения выполнения задания система управления потоком заданий продолжит процесс внесения изменений до тех пор, пока не будут завершены все его этапы и документация по изделию не получит статус выпущенной (released). В части реализации такого рода функциональности для систем PDM четвертого поколения характерно следование рекомендациям и стандартам de facto международной рабочей группы по проблеме workflow, в соответствии с которыми должны поставляться стандартные описатели элементов потока заданий и состояний, которые могут использоваться в качестве шаблонов для настройки на задачи конкретного предприятия.

Визуализация трехмерных сборок и сопутствующей информации

Одной из важных групп функций системы PDM являются следующие функции визуализации:

• реализация визуального представления изделия любого уровня сложности, вплоть до фотореалистического, и цифровое макетирование (Mock-Up) сборок любой степени сложности. Для того чтобы визуализация была возможна на любом рабочем месте независимо от технических параметров локального компьютера пользователя, собственно визуализация должна выполняться на специализированном сетевом сервере, а на рабочее место пользователя через сеть будет передаваться только «картинка» результата;
• динамическая навигация по трехмерной структуре сборки независимо от конкретной САПР, в которой (или в которых) был выполнен каждый из входящих в сборку компонентов. Полная интеграция в составе визуализируемой сборки любых деталей и узлов, выполненных в любых современных трехмерных твердотельных САПР;
• автоматизация построения «взрывных» видов, сечений, разрезов сборки, автоматизация построения «кинограммы» сборочных процессов, моделирование в трехмерном виде монтажных операций, сборочных и ремонтных работ, учет пространственных и эргономических ограничений функционирования изделия;
• реализация методики виртуального предприятия, при которой трехмерная сборка и производственная инфраструктура анализируются на совместимость для вывода о возможности и целесообразности выпуска именно такого изделия именно этим цехом именно этого предприятия;
• мощное средство маркетинговой агрессивной политики захвата рынка — потребитель может вписать себя в трехмерную модель будущего изделия с требуемыми характеристиками, почувствовать необходимость покупки именно данного изделия именно у данного производителя.

Средства управления составом предприятий — поставщиков комплектующих

Указанные средства необходимы для реализации следующих задач:

• выпуска изделия с наименьшими затратами и оптимизации взаимодействия с поставщиками. Для этого необходимо иметь ранжируемую базу данных по комплектующим. Она может быть выполнена на основе «отфильтрованной» информации из PDM-систем самих поставщиков комплектующих, причем принцип отбора информационных компонентов и набор общих технических характеристик-«реквизитов» задается в «материнской» PDM;
• анализа применимости, надежности и перспективности поставщиков, для чего система PDM четвертого поколения должна иметь сервис ранжирования поставщиков, позволяющий определить в каждом конкретном случае оптимальный состав соисполнителей, субподрядчиков и поставщиков.

Реализация этих и многих других вспомогательных функций в составе систем PDM четвертого поколения, организация доступа к ним из платформенно-независимого семейства Web-просмотровщиков, реализация самих PDM-систем в Интернет-технологиях приводят к тому, что PDM становится приложением, в наиболее полной мере реализующим новаторские идеи ведения сетевого электронного бизнеса, но теперь уже не только и не столько в сфере продаж потребительских изделий и услуг, сколько в сфере «бизнеса для бизнеса» (B2B), то есть в сфере приложения компонентов и услуг промышленных предприятий для других, более крупных промышленных предприятий с целью сокращения времени и затрат на создание и продвижение на рынок образцов современных и сложных технических решений.

В следующей статье авторы намерены рассмотреть вопросы перспектив развития систем PDM на ближайшее будущее, кратко охарактеризовать сегодняшний рынок систем PDM и приступить к описанию разработанной компанией РТС системы Windchill, которая является общепризнанным лидером в классе корпоративных систем PDM.

«САПР и графика» 12'2001