Цифровые двойники PLM предлагают виртуальный обзор производства

Используя новейшие инструменты управления жизненным циклом продукта (PLM), производители стремятся ускорить разработку с помощью Digital Thread, интегрированного набора решений CAD/CAM/CAE и cPDM (совместное управление данными о продукте), которые объединяют новые цифровые двойники производственных процессов. Поскольку в эпоху промышленного Интернета вещей (IIoT) машины в заводских цехах связаны как никогда ранее, инженерные приложения в PLM все теснее переплетаются со стороной монеты, связанной с управлением данными, что обеспечивает более быструю и простую связь между крупными предприятиями. глобальные производственные организации.

В соответствии с последним анализом, проведенным исследователем рынка CIMdata Inc. (Анн-Арбор, Мичиган), отраслевые системы PLM растут высокими темпами. В 2015 году общая оценка PLM составила почти 39 миллиардов долларов. «Рынок PLM вырос до 38,7 миллиардов долларов в целом в 2015 г., рост на 2,8% по сравнению с 2014 г.», — отметил Стэн Пшибылински, вице-президент CIMdata по исследованиям. "Если посмотреть в постоянной валюте, темпы роста составят 8,2 % по сравнению с 2014 годом".

По словам Пшибылински, у большинства лидеров рынка PLM был сильный рост в постоянной валюте, и все они продолжали делать стратегические приобретения для расширения своих портфелей и, в некоторых случаях, для выхода на новые рынки. «В 2020 году CIMdata прогнозирует, что рынок PLM будет расти со совокупным среднегодовым темпом роста [CAGR] в размере 6,3 % до 52,3 млрд долларов США, – сказал Пшибылински.

Компании инвестируют PLM во многие типы решений, включая механические САПР, моделирование и анализ, визуализацию и совместную работу, проектирование зданий и другие, отметил Пшибылински, и это разнообразие отражается в том факте, что ни один поставщик не доминирует в отрасли. По словам Пшибылински, в 2015 году большее число поставщиков получили значительные доходы, представляющие собой инвестиции, связанные с PLM, при этом 16 поставщиков получили доход от PLM, превышающий 500 миллионов долларов, как от инструментов, так и от сегментов cPDm. «Три поставщика решений, Dassault Systèmes, PTC и Siemens PLM Software, являются основными поставщиками как инструментов, так и технологии cPDm, — отметил он, — в то время как другие, такие как Autodesk и Mentor Graphics, в основном являются поставщиками инструментов, которые фокусируются на определенных сегментах внутри компании. весь рынок».

Ускорение разработки продуктов

Работа с автомобильными дизайнерами в гоночных командах Формулы 1 помогла разработчикам Siemens PLM Software (Плано, Техас) узнать, как лучше всего использовать PLM-системы, используемые гонщиками, отметил Джим Раск, старший вице-президент и главный технический директор Siemens PLM. «Мы можем учиться у них. Они целую неделю пытаются предоставить своим командам самые лучшие компоненты», — сказал он. «Это действительно очень динамичная среда, и их конкуренты делают то же самое».

Ускорение итераций продукта позволило Siemens увидеть, как лучше всего помочь гоночным командам в Формуле-1, а также в гонках самолетов с командой Red Bull. Siemens недавно объявила, что ее программное обеспечение использовалось в течение последних трех лет, помогая Land Rover BAR (Ben Ainslie Racing) проектировать, оценивать, проверять и производить британский катамаран класса America’s Cup Class (ACC) в срок и в рамках бюджета.

Более 85 000 часов проектирования и сборки привели к созданию 15-метровой лодки, которая включает в себя 1200 м электронных и электрических кабелей, соединяющих 190 датчиков и четыре видеокамеры. Работая с Siemens, команда успешно справилась со своим амбициозным графиком, используя интегрированную программную среду для PLM, органично связывающую несколько дисциплин вместе. Siemens и Land Rover BAR окрестили катамаран «Рита» в феврале на церемонии на острове Бермудские острова, чтобы вернуть Кубок Америки туда, где все началось в 1851 году.

«Программные технологии Siemens позволили нам моделировать, анализировать и тестировать проектные решения на протяжении всего процесса проектирования и сборки», — сказал Энди Клотон, технический директор Land Rover BAR. «Использование этого программного обеспечения сэкономило время и позволит нам продолжать вносить улучшения вплоть до соревнований, где мы надеемся впервые в истории гонок провести Кубок в Великобритании».

Гоночная команда Land Rover BAR выбрала решения Siemens для внедрения интегрированной виртуальной среды для цифрового моделирования и симуляции. Land Rover BAR использует Siemens NX для проектирования продуктов, программное обеспечение для управления данными Teamcenter, портфель программного обеспечения Fibersim для проектирования композитов и портфель программного обеспечения Siemens Simcenter, включая программное обеспечение Femap и Star CCM+ для анализа методом конечных элементов (FEA) и вычислительной гидродинамики (CFD). анализ.

«Они борются за неделю, чтобы предоставить своим командам самые лучшие компоненты. Это действительно очень динамичная среда, и их конкуренты делают то же самое».

Создание самой быстрой и эффективной среды проектирования является ключевым моментом для гоночных команд — будь то на суше, в воздухе или на море. Раск отметил, что команды NASCAR работают так же, как и модели Формулы 1, требуя быстрого проектирования и высокоточных компонентов, часто созданных из экзотических материалов, включая современные композиты, изготовленные с использованием процессов аддитивного производства.

«Мы видим это и в США, где есть несколько команд NASCAR, выполняющих аналогичную работу. Они проходят через то же самое, готовясь к следующей гонке», — сказал Раск. «Мы также находимся в очень крупных развертываниях в крупных мировых производственных компаниях».

Движущей силой этих разработок является потребность в разработке передовых систем, поиске самых быстрых и эффективных способов разработки инновационных продуктов. «Компании говорят:«Мы хотим получать все раньше и раньше» в своих проектах, — сказал Раск, — и мы предлагаем детальное моделирование проектирования и управление этими процессами».

«Более широкое определение PLM заключается в том, как мы можем помочь компаниям на ранних стадиях цикла проектирования. Они хотят знать, как продукт будет работать по сравнению с дизайном. Мы делаем это с большим количеством предварительных знаний, предоставляя им хорошие гибкие способы сотрудничества». Он отметил, что важными элементами, помогающими разработчикам, являются новые возможности создания диаграмм архитектуры, добавленные в Siemens Teamcenter, и дополнительные возможности моделирования, такие как приобретение компанией Siemens компании LMS несколько лет назад, которая добавила Image Lab, что дает пользователям необходимое тестирование в реальных сценариях. Siemens также недавно приобрела CD-adapco, которая включает в себя программное обеспечение CCM+, используемое для расширенного трехмерного теплового моделирования. «Это действительно продукт, который очень хорошо масштабируется», — сказал Раск, отметив, что CCM+ используется в дозвуковых и звуковых потоках для аэрокосмической отрасли, а также для смешивания топливовоздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания.

Призыв цифровых двойников

Практически все разработчики PLM подчеркивают важность этой концепции цифровых двойников в стратегиях разработки программного обеспечения наряду со многими другими элементами, включая постоянное расширение функций совместного проектирования и разработки продуктов.

Ключевые тенденции, которые поддерживаются платформой 3DExperience компании Dassault Systèmes (Париж) и соответствующими приложениями бренда, включают в себя разработку, ориентированную на клиента, моделирование/тестирование/оптимизацию виртуального опыта, модельное предприятие, облачное развертывание с программным обеспечением как услугой (SaaS). ), приложения, управляемые данными, цифровой поток, цифровой двойник и виртуальный двойник, большие данные, Интернет вещей, браузерные приложения без плагинов, информационные панели и виджеты, а также бизнес-аналитика с PLM-аналитикой, — отметил Эрик Грин, вице-президент Dassault Systèmes, Delmia. Пользовательский опыт и реклама.

«Эффективности инноваций часто препятствует многократная передача функций между дисциплинами и функциями из-за разрывов в процессах и системах, что приводит к увеличению сроков и доработке», — сказал Грин. «Электронные системы PLM предыдущего поколения соединяли разрозненные устройства, тогда как на цифровой платформе разрозненные устройства устранены». По словам Грина, цифровая архитектура V6, представленная Dassault в 2008 году, определила общую модель данных в CATIA для проектирования, Simulia для моделирования, Delmia для производства и Enovia для приложений управления, сказал Грин, позволяя пользователям подключаться к единому цифровому определению и совместно работать в режиме онлайн. в реальном времени.

По словам Грина, распространение данных сделало каждый бизнес зависимым от данных, и каждому бизнесу необходимо трансформировать свои методологии, чтобы они ориентировались как на данные, так и на аналитику, чтобы убедиться, что каждое бизнес-решение максимизирует глобальную производительность. По его словам, задача современного бизнеса заключается как в том, как справляться с хаосом данных и распространением новых источников информации, так и в том, как убедиться, что каждое бизнес-решение основано на этом хаосе данных.

«Вот почему аналитика самообслуживания призвана обеспечить управление данными на всех уровнях компании, позволяя каждому бизнес-пользователю анализировать различные источники данных и выполнять собственный анализ без какой-либо ИТ-поддержки», — сказал Грин. «Бизнес-пользователи в основном полагаются на ИТ-команды в предоставлении новых аналитических представлений, что делает реакцию на новую информацию медленной и неэффективной. Кроме того, они используют Excel для изменения данных и создания отчетов, которые будут отображать только одну часть реальности; единого источника правды не существует».

По его словам, предоставляя аналитику самообслуживания, пользователи могут сократить время цикла для создания новых представлений, где каждый бизнес-пользователь может перетаскивать поля для создания новых представлений, основанных на информационной системе или напрямую связанных с ней.

Грин заявил, что появление новых технологий для производства использует технические достижения PLM, особенно в области новых материалов и процессов аддитивного производства. «Экономические выгоды от аддитивного производства огромны, а изменения в конструкции еще более значительны», — сказал Грин. «Аддитивное производство позволяет создавать совершенно новые типы деталей и продуктов. У дизайнеров будут, так сказать, чистые чертежные доски, которые позволят им задать вопрос:«В идеальном мире, как должна выглядеть эта часть?» Дизайнеры обнаруживают, что органические формы, встречающиеся в природе, иногда лучше и более обтекаемы, чем неуклюжие промышленные формы. формы, преобладавшие в прошлом.

«Этот тип «генеративного, функционального дизайна» подпитывает экономику впечатлений и произведет революцию в производстве, требуя от производителей перепроектирования производства и планирования процессов, а также методов разработки материалов», — сказал Грин. «Возможности использовать этот новый способ мышления, от материаловедения до 3D-проектирования, моделирования и работы с аддитивным производством, помогают компаниям трансформировать свой бизнес».

Интеграция PLM в процесс

С появлением IIoT компании со сложной продукцией ищут лучшие способы интеграции своих производственных операций, отметил Дуг Макдональд, директор по маркетингу продуктов Aras Corp. (Андовер, Массачусетс), разработчик платформы Aras Innovator PLM. Но в сегодняшних разрозненных системах создание и согласование MBOM, планов процессов и рабочих инструкций, а также обеспечение синхронизации с развивающимися проектами продуктов может занимать много времени и быть подвержено ошибкам.

Он отметил, что производители могут получить конкурентное преимущество, если планирование производственных процессов (MPP) будет интегрировано и сможет беспрепятственно отслеживать производственные данные и процессы. «Ключевым моментом является использование платформы PLM, которая поддерживает графический и параллельный план процессов, MBOM [Производственная спецификация] и создание рабочих инструкций, а также автоматическое согласование EBOM/MBOM [Электронная спецификация/MBOM] в режиме реального времени».

Некоторые новые возможности от Aras решают эти проблемы благодаря новой функциональности, объединяющей PLM и MPP. Эти новые функции включают в себя планы процессов с контролем версий, в которых подробно описаны операции, этапы, потребляемые детали, используемые ресурсы, навыки и документы; параллельное создание визуально насыщенных электронных рабочих инструкций; MBOM с контролируемой версией, полученный из EBOM с помощью редактирования с помощью перетаскивания; параллельный план процесса и создание MBOM; автоматическое согласование EBOM/MBOM, а также заводские MBOM и технологические планы.

Арас цитирует исследование Института инноваций в области цифрового производства и дизайна (DMDII; Чикаго), которое показывает, что 81% предприятий признают, что цифровая трансформация производства является ключевым элементом их конкурентоспособности в будущем, но только 14% говорят, что сегодня они адекватно оснащены необходимыми средствами. технологий и экспертизы. Aras MPP построен на единой гибкой, масштабируемой и обновляемой платформе и предоставляет связанные возможности для EBOM, управления конфигурацией и изменениями, требованиями, качеством и другими областями. Aras MPP также предназначен для интеграции с существующими средами ERP, MES и устаревшими PDM, чтобы обеспечить эти новые возможности процессов поверх существующих корпоративных систем. Размещая платформу Aras поверх существующих систем, крупные предприятия могут избежать рисков и сбоев, связанных с подходом «удалить и заменить», и ускорить цифровую трансформацию.

«Мы считаем, что процессы, охватывающие разработку продукта и проектирование производства, являются необходимой основой, которую необходимо решить заранее, чтобы Индустрия 4.0 или IoT заработали», — сказал генеральный директор Aras Питер Шроер. «Компаниям с заводами по всему миру нужен лучший способ ускорить трансформацию, поэтому вы можете наложить существующее наследие на нашу платформу и сразу же получить новые возможности, которые напрямую поддерживают вашу стратегию».