PLM на пороге зрелости

Современные отрасли дискретного производства – транспортное машиностроение, предприятия электронной промышленности, производители различного оборудования и др. — находятся сегодня в условиях жесткой конкуренции, которая требует оптимизации затрат на разработку и производство новой продукции при обеспечении высокого ее качества. Для автомобильной и авиакосмической индустрии, предприятий по производству сложного оборудования задачи ускорения вывода изделий на рынок, повышения операционной эффективности, а также выполнения комплекса регулятивных норм делают насущной необходимостью внедрение современных средств автоматизации ключевых процессов по созданию и выпуску продукции.

В последнее десятилетие к традиционным инструментам САПР и автоматизации технологической подготовки производства добавились решения для централизованного управления инженерными данными (Product Data Management, PDM) и класс систем еще более широкого назначения – для управления жизненным циклом изделия (Product Lifecycle Management, PLM). Однако, несмотря на широкую распространенность и наличие практических реализаций PLM, в инженерной среде до сих пор можно наблюдать несходство толкований и нечеткость определений сути основных компонентов управления жизненным циклом изделия.

В 2008 году в интервью еженедельнику Computerworld Россия («Быть ли PLM в России») известный эксперт по вопросам управления жизненным циклом изделия, разработчик систем PLM профессор Мартин Айгнер сказал: «Интегративной основой системы PLM служит единая модифицируемая наращиваемая структура изделия, которая применяется на всех этапах его разработки и выпуска. Это означает, что вся информация об изделии формируется в виде компонентов такой структуры, преобразовываясь в процессе разработки и выпуска от составления технического задания к утверждению функциональной структуры и далее к подготовке и выпуску конструкторских и конструкторско-технологических спецификаций и спецификаций обслуживания». Таким образом, с технической точки зрения система PLM обеспечивает интеграцию всей информации об изделии в единой структуре на протяжении всего его жизненного цикла – от зарождения идеи до утилизации. Однако PLM не ограничивается только технологическим объединением данных из систем автоматизации разных этапов жизненного цикла – подход и решения PLM направлены на упорядочение бизнес-процессов дискретного производства, объединение всех разрозненных подразделений предприятия, а также его поставщиков и клиентов.

Аналитики CIMdata определяют управление жизненным циклом изделия как «стратегический бизнес-подход, применяющий согласованный набор решений для поддержки совместного создания, управления, распространения и использования информации, определяющей изделие, интегрируя людей, процессы, системы и информацию». Можно характеризовать PLM как информационную магистраль производственного предприятия, ключевую роль в которой играют методики и технологические решения по выстраиванию его бизнес-процессов и интеграции в них других бизнес-систем. В IDC считают, что сейчас PLM постепенно трансформируется в основную дисциплину принятия решений на производстве, а аналитики Gartner называют PLM наиболее фундаментальным бизнес-приложением для производственных компаний.

Функции необходимые и достаточные

Платформа PLM призвана обеспечивать поддержку базовым процессам создания и выпуска изделия, интегрируя решения по автоматизации проектирования, подготовке производства, инженерному анализу, организуя совместную работу проектировщиков и других участников разработки, обеспечивая автоматизацию потоков работ, визуализацию структуры изделия, управление изменениями и конфигурациями, документооборот в процессе работы над изделием. Эти ключевые составляющие PLM поставщики соответствующих решений дополняют сегодня функциями управления портфелем продукции, управления соответствием регулятивным нормам, интеграцией в процессы создания изделия подразделений маркетинга, продаж и послепродажного обслуживания, возможностями управления производством, средствами обеспечения качества и продуктовой аналитикой.

PLM – интеграционное решение, поэтому ключевые требования к платформе связаны с ее способностью объединить программные компоненты и внешние системы (см. рисунок), так или иначе связанные с разработкой, выпуском и продвижением изделия, и, наконец, консолидировать всех участников соответствующих процессов, включая партнеров и потребителей.

Компоненты среды PLM

Такие разные САПР

Вовлечение в процессы разработки не только внутренних ресурсов, но и компаний-поставщиков, определяет потребность управлять данными различных систем автоматизированного проектирования (САПР) в рамках единой PLM-платформы. К этому приводит не только необходимость интегрировать внешних участников, но и передача процессов проектирования или их части на аутсорсинг, а также объединение географически распределенных коллективов разработчиков в условиях глобализации компаний, интеграция разных систем при слияниях компаний.

В PLM-среде с неоднородными САПР необходимо автоматизировать процесс формирования единой структуры изделия независимо от того, из каких систем проектирования поступает информация, формирующая эту структуру. Система должна обеспечивать визуализацию сборки изделия, объединяющую компоненты, созданные в разных САПР, и гарантировать синхронизацию изменений в структуре изделия с гетерогенными системами проектирования.

Сегодня задача поддержки разнородных САПР усложняется из-за применения во все более компактных механических компонентах изделия сложной электронной и программной начинки, разработка которой автоматизируется с помощью специальных средств – САПР для электронных компонентов и инструментария разработки встроенного ПО. Для того чтобы упростить и повысить эффективность проектирования таких компонентов, ведущие поставщики САПР/PLM стремятся консолидировать в единой среде коллективы и инструментальные средства системной и программной инженерии. Задача такого интегрированного подхода, для обозначения которого используется термин «мехатроника», состоит в том, чтобы обеспечить в единой структуре изделия представление и синхронизацию изменений не только механических деталей, но и их электронных и программных компонентов, отслеживать влияние изменений версий встроенного ПО на механические компоненты и т. д.

Наличие встроенной электронной и программной «начинки» в современных сложных изделиях машиностроения и других отраслей дискретного производства во многом определяет их конкурентоспособность на рынке, поэтому важность реализации мехатроники в рамках PLM-платформы трудно переоценить. В качестве примера можно привести новый продукт Mechatronics Concept Designer компании Siemens PLM Software, позволяющий комбинировать проектирование, моделирование и анализ механических компонентов, электрики и встроенного ПО в рамках одной мультидисциплинарной среды. В этом продукте были объединены усилия разработчиков PLM-решений и специалистов подразделений «большого» Siemens, имеющих богатый опыт системной инженерии.

Платформа эффективного сотрудничества

Жизненный цикл изделия подразумевает участие специалистов разных профилей и квалификаций, которым платформа PLM обеспечивает среду эффективного взаимодействия. Организация совместной работы при одновременном обеспечении необходимой защиты интеллектуальной собственности, особенно в условиях географически распределенных коллективов и интеграции в общих проектах не только партнеров, но иногда даже конкурирующих фирм, – одна из главных функциональных задач системы управления жизненным циклом изделия. Она должна поддерживать одновременную работу разработчиков над различными элементами проекта и синхронизацию результатов, своевременное предоставление информации различным участникам проекта для совместного использования при строгом контроле прав доступа.

Проблемы защиты интеллектуальной собственности в процессах работы над изделием становятся актуальны по мере все более активного привлечения партнеров к созданию новой продукции: по данным исследования Harvard Business Review, более 55% компаний рассматривают партнеров как важных участников разработки новых изделий. Если в 2007 году 68% участников опроса имели проекты разработки, в которых использовалась хотя бы одна идея от внешних партнеров, то, по прогнозам, в 2013 году таких компаний будет уже 86%. Совместная работа с информацией в рамках расширенного предприятия становится не просто реальностью, но часто существенным фактором успеха на рынке, однако одновременно обостряются вопросы обеспечения безопасности и соблюдения конфиденциальности. Надежная защита интеллектуальной собственности – третья по важности проблема для компаний, работающих в тесном взаимодействии с внешними организациями, после поиска оптимального партнера и избегания конфликтов на конкурентной почве. Поэтому возможности задания политик изоляции пользователей и информации в рамках определенных программ и проектов, управление цифровыми правами, реализация безопасного управления изменениями и другие средства защиты данных в ходе совместной работы являются важными показателями эффективности PLM-платформы.

Организация совместного доступа к информации имеет большое значение и в условиях глобализации – многие крупные производственные предприятия в целях сокращения затрат, активизации освоения новых рынков и поиска новых источников перспективных идей переносят процессы проектирования и производства в другие регионы. Для географически распределенного предприятия, помимо механизмов интеграции разнородного инструментария проектирования и средств эффективного взаимодействия и обмена знаниями, особую актуальность приобретает такая функциональность системы PLM, как стандартизация и автоматизация процессов. Платформа PLM обеспечивает назначение выполнения определенных задач конкретным участникам жизненного цикла, синхронизацию и контроль их выполнения, представляет необходимую информацию и делегирует полномочия для принятия ключевых решений, обеспечивает выполнение регулятивных норм для производства и контролирует соответствие принятым в отрасли стандартам.

Информационная магистраль предприятия

В ходе реализации процессов создания изделия на систему PLM возлагаются задачи интеграции с ними других бизнес-систем предприятия: ERP, SCM, CRM и т. п. Как выяснили аналитики Forrester Research, интеграция в конце 2008 года стояла на первом месте среди проблем, влияющих на возврат инвестиций в PLM-решения. Сложность представляют не только внешние системы, но и разнородные среды САПР, поддержка мехатроники, наконец, наличие в компаниях унаследованных решений для управления инженерными данными, в том числе собственной разработки. Поскольку многие предприятия, особенно крупные, не один год формируют свою среду управления жизненным циклом изделия и часто предпочитают не отказываться от уже работающих решений, добавляя к ним новые возможности, современные PLM-платформы нередко сталкиваются с задачами интеграции всех таких накопленных годами систем.

Необходимость решения этих задач определяет требования к программной архитектуре сред PLM, которые смогут справляться с ними более эффективно, если будут использовать принципы сервисного подхода. Аналитики Forrester отмечают, что PLM-платформы основных игроков этого рынка в своих новейших версиях стремятся следовать этим принципам, однако при этом по-прежнему остается проблема работы разных систем с разными форматами инженерных данных и увязки архитектуры системы PLM с другими интеграционными платформами на предприятии.

В условиях глобализации разработки еще одним важным требованием к архитектуре PLM становится эффективность распределенной среды, возможность ее масштабирования на множество удаленных друг от друга площадок. Для этого производители систем PLM обращаются к механизмам кэширования файлов на удаленных сайтах и сокращения сеансов взаимодействия между серверами. В решении проблемы построения масштабируемой среды PLM помогает ее реализация на принципах World Wide Web, как это делает, например, PTC в своей системе Windchill c самых первых ее версий.

Все чаще предприятия проявляют интерес и к дополнительным возможностям PLM-платформы, таким, например, как управление требованиями или управление портфелями проектов. Функциональность, которая в принципе может быть интегрирована с PLM извне, делается ведущими игроками PLM-рынка составной частью среды управления жизненным циклом изделия. Так, управление требованиями позволяет проводить анализ потребностей пользователей производимой продукции, трансформируя полученную информацию в формализованные требования к проекту разработки новой продукции на самых ранних его этапах. Интегрированные в PLM-платформу средства управления портфелями проектов позволяют применять наработанные методы и инструменты в рамках дисциплины управления жизненным циклом, обеспечивая выбор оптимального набора проектных инвестиций на определенном этапе развития компании и координацию комплекса взаимосвязанных проектов разработки продукции.

В базовой или расширенной комплектации PLM представляет собой долгосрочные инвестиции, значимость которых не снижалась для крупных предприятий даже в кризис. По данным аналитиков Forrester Research, в четвертом квартале 2009 года 30% ИТ-менеджеров сообщили об активных вложениях в программные решения PLM (за год до этого данный показатель составлял 28%). Сложность, масштабность PLM-внедрений и, соответственно, связанные с этим затраты делают понятным тот факт, что практический интерес к этой категории решений проявляют преимущественно крупные производители – в том же опросе Forrester о реализации или расширении своих PLM-программ сообщили 24% ИТ-менеджеров крупных компаний и только 14% представителей среднего и малого бизнеса.

Явная тенденция современности – интерес к методикам и технологиям управления жизненным циклом изделия со стороны нетрадиционных для сферы PLM индустрий: телекоммуникации, финансовый сервис, индустрия моды, фармацевтика, розничная торговля обнаружили преимущества, которые они могут извлечь из наработанных в PLM принципов и практик для разработки и выпуска на рынок своих продуктов и сервисов. Речь идет о заимствовании подходов, ставящих конечный продукт в центр процессов предприятия, и о применении прежде всего управляющих и организующих функций PLM-платформы. Производители систем PLM отвечают на этот интерес разработкой дополнительной функциональности, поддерживающей внедрение PLM в новых отраслях; например, в PLM-платформе Enovia V6 реализован ряд специальных возможностей для процессов разработки и управления жизненным циклом изделий в индустрии моды, производстве потребительской продукции и медицинского оборудования, а также в полупроводниковой отрасли.

Генераторы новых идей

С учетом комплексности задач управления жизненным циклом изделия оказались неожиданными данные исследования Forrester, свидетельствующие о том, что значительная часть (23%) реализаций PLM на предприятиях Северной Америки и Европы остаются системами внутренней разработки. Правда, налицо стремление современных предприятий приобретать готовые пакеты с функциональностью PLM и сводить к минимуму усилия по их настройке на собственные нужды, на которую в среднем, как отмечают в Forrester, может уходить до 30% всех затрат на развертывание PLM-платформы. Поэтому сегодня все более востребованы готовые решения, заранее сконфигурированные для поддержки бизнес-процессов конкретных отраслей, а также эффективные инструменты кастомизации в составе PLM-платформ, которые, как правило, относятся к их клиентской части и позволяют настраивать в соответствии с потребностями конкретной организации интерфейсы, задачи в потоках работ и др. В частности, компании Dassault Systemes и Siemens PLM Software работают над упрощением требований к кастомизации и предоставлением удобных инструментов настройки, таких, например, как интегрированная среда разработки для бизнес-моделирования в системе Teamcenter. Особый акцент при этом делается на поддержку предприятий новых для PLM индустрий, в которых производители вполне обоснованно видят большой потенциал для роста своего бизнеса.

В Forrester отмечают, что использование промышленной функциональности вместо «доморощенных» систем – это снижение расходов на сопровождение PLM-платформы и надежная перспектива ее развития в дальнейшем. По данным аналитиков, на втором месте (20%) среди поставщиков PLM-решений – производители ERP-систем, такие как IFS, Infor, Oracle и SAP. Понятно, что их клиентская база действительно обширна – многие производственные предприятия, имеющие инсталляции этих широко распространенных продуктов для управления ресурсами, склонны дополнять их возможностями PLM того же поставщика.

Третье место (13%) занимают производители систем CAD/CAM/CAE, из которых, собственно, и выросла функциональность PLM. Тем не менее именно ведущие игроки этого сектора (PTC, Dassault Systemes и Siemens PLM Software) определяют направления развития PLM. В их активе – постоянные инвестиции в совершенствование стандартной и расширенной функциональности и поддержку бизнес-процессов для различных индустрий, включая и новые для PLM отрасли. Но помимо этого в заслугу им нужно поставить открытие новых технологических направлений в PLM.

Одной из тенденций в совершенствовании платформ PLM становится реализация в них средств социального взаимодействия, в том числе для привлечения потенциальных заказчиков продукции к процессу генерации идей и созданию новых изделий. Половина участников опроса Harward Business Review назвали рекомендации заказчиков наиболее ценным источником идей для разработки новой продукции. Однако технологии PLM 2.0 направлены не только на привлечение заказчиков к созданию изделий, но прежде всего на формирование более свободной и более эффективной среды взаимодействия между традиционными участниками разработки изделия и всем персоналом компании-производителя, включая службы маркетинга и продаж, которые также имеют большой потенциал в определении инновационных направлений производства продукции. С помощью форумов, вики и блогов стираются границы между разрозненными коллективами разработчиков и разными подразделениями предприятия и возникает среда неформального общения, способствующая оперативному решению возникающих проблем и рождению новых идей. Подключение к этой среде внешних сообществ с помощью специальных порталов или социальных сетей дает профессиональным коллективам дополнительные возможности для расширения базы знаний, анализа региональных рынков и определенных сегментов клиентской базы, в также для консультации с внешними экспертами.

Трансляция больших объемов данных, полученных путем неформального общения, в конкретные проектные решения представляет собой непростую задачу и с организационной, и с технологической точки зрения. На пути PLM 2.0 встает и ряд других проблем, и одна из наиболее острых – необходимость защиты интеллектуальной собственности, которая неизбежно будет подвергаться риску в среде свободного обсуждения с внешним миром концепций новых изделий. И для многих профессионалов преимущества PLM 2.0 пока не очевидны. В 2010 году консалтинговая компания Kalypso провела опрос среди разработчиков западных компаний об отношении к использованию социальных технологий в процессах создания новых изделий. Четверть участников этого исследования не видят необходимости в подобных технологиях, 33% не смогли определить, каков может быть возврат инвестиций в них, и почти 60% в принципе не понимают возможностей PLM 2.0.

Но, несмотря на скептическое к ней отношение и ее технологическую незрелость, у PLM 2.0 есть перспективы. Об этом свидетельствует появление значительного числа нишевых решений и тот факт, что активным пропагандистом «социального» PLM стала компания Dassault Systemes (DS). Скорее всего, именно она предложила термин – PLM 2.0, когда в 2008 году выпустила глобальное обновление комплекса своих решений V6, объявив их платформой управления жизненным циклом изделия нового поколения. Эта платформа, помимо комплекса базовых и расширенных функций PLM, реализует два ключевых компонента PLM 2.0: технологии реалистичного восприятия и технологии социальных инноваций.

Средства реалистичного восприятия (lifelike experience) – это трехмерные технологии нового уровня, позволяющие работать с моделями и прототипами изделий, фактически в среде виртуальной реальности. Сконцентрированные в продукте DS 3Dvia средства реалистичного восприятия не только расширяют возможности проектирования и моделирования изделий, но и позволяют подключать к процессам создания продукта людей, не владеющих инженерными знаниями, предоставляя им возможности экспериментировать с разными комплектациями и дизайном разрабатываемого изделия. Функции PLM 2.0 в реализации DS нацелены в том числе на новые для индустрии PLM рынки, и, по сути, технологии реалистичного восприятия демократизируют среду PLM, обеспечивая возможность работы с ней всех специалистов самого разного профиля, так или иначе вовлеченных в жизненный цикл изделия, а также его потребителей.

Идея социальных инноваций реализуется с помощью технологий корпоративных и расширенных деловых социальных сетей, для построения которых DS также выпустила в этом году специальную систему – 3Dswym. Интересно, что это решение выросло в рыночный продукт из внутрикорпоративной социальной сети самой DS. В нем предоставляются инструменты для наполнения социальной сети производственной компании специализированным контентом, поддержки корпоративных процессов PLM и реализации возможностей реалистичного восприятия.

В Siemens PLM Software относятся к идеям PLM 2.0 пока сдержанно. Компания, в недавнем прошлом известная как крупнейший производитель САПР/PLM – UGS, а сейчас подразделение немецкого концерна Siemens, делает ставку на другие технологические прорывы, которые, однако, также во многом связаны с современными тенденциями работы с информацией и взаимодействия в открытом интернет-пространстве. Так, на разработку технологий PLM «высокого разрешения» (High Definition PLM, HD-PLM), как поясняют в Siemens PLM, в значительной степени повлияли потребности нового поколения специалистов производственных предприятий. От среды PLM они ждут простоты использования, возможностей быстрого получения новой информации и средств ее интеграции в контексте разработки изделия. Основная идея HD-PLM – обеспечить возможность «бесшовным» образом дополнять 3D-модель любой другой информацией, которая может потребоваться специалисту на этапах формирования концепции, проектирования, моделирования или подготовки изделия к производству.

Специалисты Siemens PLM сравнивают возможности HD-PLM с приложением Google Maps, в котором от общего местоположения точки на карте можно сделать «зум» вплоть до детальной информации о том, что находится в здании по заданному адресу. В случае HD-PLM «зум» означает поиск информации, имеющей отношение к изделию в целом или отдельным его деталям, по различным корпоративным и внешним системам и предоставление этой информации непосредственно в процессе работы над изделием в зависимости от контекста этой работы и функциональной роли пользователя. Примерами такой информации могут быть данные о себестоимости деталей или подсистем, информация об их соответствии необходимым стандартам, результаты инженерного анализа для сборки или отдельных ее компонентов и т. д.

Технологии HD-PLM реализованы в продукте HD3D, который в графическом виде предоставляет информацию из хранилища инженерных данных системы Teamcenter c помощью формата «облегченной» визуализации JT. Более широкая реализация возможностей HD-PLM в PLM-платформе Siemens PLM предполагается в конце 2011 года. В целом технологии HD-PLM направлены на предоставление визуальной интерактивной среды, обеспечивающей каждому пользователю необходимый и актуальный контекст его работы. Технологии HD-PLM, как поясняют в Siemens PLM, должны упростить работу над продукцией на всех этапах жизненного цикла в больших, географически распределенных коллективах, объединяющих инженерные, производственные, проектные организации по всему миру и их поставщиков.

В HD-PLM важную роль будут играть поисковые технологии, которые интегрируются непосредственно в среду PLM, а не добавляются в нее из внешних поисковых систем. О значимости встроенного поиска для современной платформы PLM говорят и в компании DS, которая предоставляет такую функциональность в продукте CloudView, появившемся в ее портфеле в результате приобретения компании Exalead и теперь интегрированном в Enovia. Особенность этого решения – объединение на общих принципах возможностей работы с внутренними данными предприятия и с данными в Сети, где представители самых разных отраслей все чаще видят источник информации, такой, например, как размещенные в открытом доступе данные научных исследований или результаты анализа рынков. CloudView дает возможность обнаружить на пространстве Интернета важные для бизнеса компании данные, получить к ним доступ и, объединив с внутрикорпоративной информацией, управлять этими данными с тем же уровнем безопасности, который обеспечивается в отношении интеллектуальной собственности компании.

Компания PTC в апреле 2011 года выпустила обновление своей PLM-платформы Windchill 10.0, охарактеризовав десятую версию как наиболее значимый релиз за всю историю системы. В ней нет ярких технологических новинок, подобных тем, которые пропагандируют конкуренты, но присутствует немало важных для зрелой PLM-среды усовершенствований. Так, Windchill 10.0 интегрирует решения приобретенных PTC компаний Relex и Insight для реализации функций управления качеством и продуктовой аналитики. Интегрированные решения Windchill Quality отвечают за обеспечение качества разрабатываемых изделий, предотвращая появление повторяющихся ошибок и управление возможными рисками. Специальные функции предназначены для ускорения разрешения проблем с помощью мониторинга и определения корневых причин отказов.

Возможности Windchill Product Analytics позволяют на максимально ранних этапах разработки оценивать эффективность будущего изделия, а также его потенциальное влияние на окружающую среду. Модуль позволяет организовать централизованное хранилище информации о сырье и материалах для изготовления отдельных деталей и продукта в целом и моделировать и анализировать экологичность на протяжении всей цепочки создания стоимости изделия.

Windchill 10.0 отличает усовершенствованный в сторону удобства и эргономичности пользовательский интерфейс, унификация управления данными САПР для механических и электронных компонентов изделия, поддержка постпродажного обслуживания выпущенной продукции и ряд других новых возможностей.