PDM-системы и технологии

PDM-технология. Одной из ключевых CALS-технологий является PDM-технология ‑ технология управления данными об изделии, которая предназначена для решения двух проблемы, возникающих при разработке и поддержке жизненного цикла наукоемкой промышленной продукции:

- управление данными об изделии и

- управление процессами ЖЦ изделия, создающими и использующими эти данные.

Данные об изделии представляют собой всю информацию, созданную в течение ЖЦ. Они включают спецификации, состав и структуру изделия, геометрические параметры, чертежи, планы проектирования, производства и экслуатации, нормативные документы, программы для станков с ЧПУ, результаты анализа, эксплуатационные данные и многое другое (при этом все данные обязательно представлены в электронном виде).

Создаются и изменяются такие данные в результате выполнения определенных процессов ЖЦ изделия, например процедуры внесения изменений. Эти процессы могут быть достаточно сложными, охватывающими десятки сотрудников предприятия и при этом взаимосвязанными между собой. Например, проектирование сборки включает проектирование каждой входящей в нее детали, а изменение одной из них может повлечь за собой изменение множества других (а если эта деталь используется в нескольких изделиях, то изменения затронут несколько проектов).

Основной идеей PDM-технологии является повышение эффективности управления информацией за счет повышения доступности данных об изделии, требующихся для информационных процессов ЖЦ.

Повышение доступности данных об изделии достигается за счет интеграции всех данных об изделии в логически единую модель. Существует много задач, которые можно решить за счет применения PDM-технологии, среди которых можно выделить наиболее распространенные:

· Создание Единого Информационного Пространства (ЕИП) для всех участников ЖЦ изделия;

• Автоматизация управления конфигурацией изделия;
• Построение системы качества продукции согласно международным стандартам качества серии ISO 9000 (здесь PDM-технология играет роль вспомогательного средства);

· Создание электронного архива чертежей и прочей технической документации (наиболее простой способ применения PDM-технологии).

В проектах по разработке изделий необходимо не только планировать все входящие в них процессы, но и управлять их выполнением, распределяя задачи между исполнителями, определяя данные, которые им при этом необходимы, и обеспечивая их совместный доступ к этим данным. Эти задачи выполняют системы управления жизненным циклом продукции (Product Lifecycle Management, PLM ), реализующие соответствующие (PLM-) технологии.

Управление информационными процессами ЖЦ представляет собой поддержку различных процедур, создающих и использующих данные об изделии (например, процедуры изменения изделия), т.е. фактически поддержку электронного документооборота, например, конструкторского документооборота.

При решении задач CALS-технологий (повышение эффективности управления информацией об изделии) роль PDM-технологии состоит в том, чтобы сделать информационные процессы максимально прозрачными и управляемыми. Эта задача решается путем повышения доступности данных для всех участников ЖЦ изделия, что требует их интеграции в логически единую информационную модель.

Единое информационное пространство (ЕИП). ЕИП представляет собой совокупность баз и банков данных, технологий их ведения и использования, информационно-телекоммуникационных систем и сетей, функционирующих на основе единых принципов и по общим правилам, обеспечивающим информационное взаимодействие организаций и граждан, а также удовлетворение их информационных потребностей. ЕИП состоит из следующих основных компонентов:

· информационные ресурсы, содержащие данные, сведения и знания, зафиксированные на соответствующих носителях информации;

• организационные структуры, обеспечивающие функционирование и развитие единого информационного пространства, в частности, сбор, обработку, хранение, распространение, поиск и передачу информации;

· средства информационного взаимодействия граждан и организаций, обеспечивающих им доступ к информационным ресурсам на основе соответствующих информационных технологий, включающие программно-технические средства и организационно-нормативные документы.

Организационные структуры и средства информационного взаимодействия образуют информационную инфраструктуру.

Единое информационное пространство (ЕИП) для различных систем может существенно отличаться. В нашем случае речь идёт о внутреннем ЕИП промышленного предприятия, которе существенно отличается, скажем, от систем регионального и государственного управления.

Для определенной системы ЕИП можно характеризовать, в частности, следующими параметрами:

• виды информационных ресурсов, которыми могут обмениваться объекты системы (текстовая, графическая информация, базы данных, программы, аудио-видеоинформация т.д.);
• количество объектов, которые информационно взаимодействуют в системе;
• территория, на которой расположены объекты, охваченные единым информационным пространством (весь мир, территория страны, региона, района, города);
• правила организации обмена информационными ресурсами между объектами (обмен типа «клиент - сервер», «точка - точка», маршрутизация, протоколы обмена и др.);
• скорость обмена информационными ресурсами между объектами;
• типы каналов обмена информационными ресурсами между объектами (проводной, оптоволоконный, спутниковый канал) и т.д.

PDM-системы. Для реализации PDM-технологии существуют специализированные программные средства, называемые PDM-системами, - системы управления данными об изделии и информационными процессами ЖЦ. PDM-система может выступать в двух основных ролях:

- как рабочая среда сотрудников предприятия;

- как средство интеграции данных на протяжении всего ЖЦ изделия.

Рабочая среда сотрудника. PDM-система должна стать рабочей средой (ЕИП) для любого сотрудника предприятия, которому необходимы данные о выпускаемых изделиях. В эту категорию входят не только конструкторы, технологи и работники технического архива, но и работники из других областей - сбыта, маркетинга, снабжения, финансов, сервиса, эксплуатации и т. п. Таким образом, сотрудник предприятия в процессе своей работы должен постоянно находиться в PDM-системе, а система в свою очередь обеспечивать все его информационные потребности, начиная от просмотра спецификации узла и заканчивая изменением твердотельной модели детали или ее утверждением у начальника. При необходимости она обращается к помощи других систем обработки данных (например, САПР), самостоятельно определяя, какое именно внешнее приложение необходимо применить для обработки той или иной информации. Главной задачей PDM-системы как рабочей среды сотрудника является предоставление каждому пользователю нужной ему информации в нужное время и в удобной форме (в соответствии с правами доступа). Ниже приведен классический перечень функций PDM-системы:

- правление хранением данных и документов. Все данные и документы хранятся в специальной подсистеме - хранилище данных, которое обеспечивает их целостность, организует доступ к ним в соответствии с установленными правами и позволяет осуществлять их поиск;

- управление процессами, т. е. отслеживание всех операций пользователей с данными, в том числе версий создаваемых и изменяемых данных. Кроме того, PDM-система управляет потоком работ проекта;

- у правление составом изделия. PDM-система содержит информацию о составе изделия (см. пример на рис. 9.1). Важной особенностью является наличие нескольких представлений состава для различных предметных областей (конструкторское, технологическое, маркетинговое и т. п.), а также управление применяемостью компонентов изделия с помощью правил комплектации;

Рис. 9.1. Структура изделия в системе PDM STEP Suite

- классификация. PDM-система должна поддерживать различные классификаторы хранимой в ней информации (об изделиях и документах). Например, таким классификатором можно пользоваться при автоматизации поиска изделий с нужными характеристиками;

- календарное планирование. PDM-система содержит функции формирования календарного плана работ, распределения ресурсов между отдельными задачами и контроля их выполнения;

- вспомогательные функции обеспечивают взаимодействие PDM-системы с другими программными средствами, с пользователями, а также взаимодействие пользователей друг с другом. Наиболее мощные системы позволяют производить “цифровую сборку” сложных изделий из нескольких трехмерных моделей, созданных различными организациями в разных САПР.

PDM-системы как средство интеграции данных на протяжении ЖЦ. Важной задачей PDM-системы является также интеграция данных об изделии на протяжении всего ЖЦ. Фактически на предприятии существует два центра интеграции данных: АСУП и PDM-система. Но если АСУП интегрирует данные в основном о ресурсах предприятия, то PDM-система - о продукте. Кроме того, на предприятии существуют прикладные компьютерные системы, которые создают и обрабатывают данные об изделии. Таким образом, можно выделить два направления интеграции данных - вертикальное (PDM и прикладные системы) и горизонтальное (PDM-система и АСУП), рис. 9.2.

Рис. 9.2. Центры интеграции данных об изделиях на предприятии

Таким образом, при создании ЕИП для всех участников ЖЦ изделия, PDM-система выступает в качестве средства интеграции всего множества используемых прикладных компьютерных систем (САПР, АСУП и т.п.) путем аккумулирования поступающих от них данных в логически единую модель на основе стандартных интерфейсов взаимодействия (рис. 9.3, 9.4).

Рис. 9.3. Создание ЭИП на основе PDM-системы

Рис. 9.4. PDM - система интегрирует данные от различных прикладных систем

Выгоды от использования PDM-системы. Основной выгодой от использования на предприятии PDM-системы является сокращение времени разработки изделия, т.е. сокращение времени выхода изделия на рынок и повышение качества изделия. Сокращение времени выхода на рынок достигается в первую очередь за счет повышения эффективности процесса проектирования изделия, которое характеризуется четыре аспекта:

· Избавление конструктора от непроизводительных затрат своего времени, связанных с поиском, копированием и архивированием данных, что, при работе с бумажными данными, составляет 25-30% его времени;

• Улучшение взаимодействия между конструкторами, технологами и другими участниками ЖЦ изделия за счет поддержки методики параллельного проектирования, что приводит к сокращению количества изменений изделия;
• Значительное сокращение срока проведения изменения конструкции изделия или технологии его производства за счет улучшения контроля за потоком работ в проекте;
• Резкое увеличение доли заимствованных или слегка измененных компонентов в изделии (до 80%) за счет предоставления возможности поиска компонента с необходимыми характеристиками.

При использовании систем автоматизированного проектирования и подготовки производства качество изделия зависит не столько от качества проектирования, сколько от состояния данных (т. е. их полноты, корректности, актуальности). PDM-система позволяет значительно улучшить это состояние и соответственно повысить качество самого изделия.