Открывая доступ к промышленному Интернету вещей с помощью программного обеспечения PLM

С помощью новейших инструментов PLM производители могут получить преимущество при внедрении передовых решений для совместного проектирования и визуализации в цифровом производстве.

Цифровые производственные решения с инструментами управления жизненным циклом продукта (PLM) обладают большим потенциалом для производителей, чтобы в конечном итоге полностью раскрыть потенциал промышленного Интернета вещей (IIoT). В последние годы новые виртуальные инструменты для совместной работы в решениях PLM, которые включают в себя высокореалистичные визуализации, в том числе дополненную реальность (AR), помогли поднять планку к более полной реализации потенциала IIoT для производства.

С последними предложениями PLM производители могут использовать лучшие в своем классе инструменты CAD/CAM/CAE и PLM для управления данными о продуктах (PDM), которые все чаще используют новые методы проектирования, такие как генеративный инжиниринг, визуализации с дополненной реальностью и другие модели моделирования, тесно связанные с жизненным циклом продукта. цепочке, которая в большей степени обеспечивается современным передовым оборудованием автоматизации с высокой степенью подключения, основанным на датчиках. Больше локальных и облачных PLM-решений теперь могут создавать цифровых двойников, которые помогают точно связать виртуальный мир с физическими активами производителей в цехах.

Кроме того, растущий уровень программного обеспечения и электроники в продуктах, ориентированных на связанное производство, требует от разработчиков разработки новых способов создания микропрограмм и электронного содержимого и управления им.

Цифровая трансформация

Моделирование играет ключевую роль в преобразовании цифрового производства, и большинство крупных разработчиков PLM перешли к полному включению передовых инструментов визуализации в свои наборы инструментов PLM.

«Мы начинаем больше двигаться к трансформационным решениям, которые помогают приносить пользу нашим клиентам. Конечно, мы вложили большие средства в инструменты и продукты для моделирования», — сказал Джим Раск, главный технический директор Plano, Siemens PLM Software, разработчик Teamcenter PLM и нескольких связанных с ним систем CAD/CAM/CAE. товары. «Мы обнаружили, что клиенты ищут ценные заявления о генеративном инжиниринге, интеграции электроники в решения и о том, как они получают данные о производительности продукта из Интернета вещей [IoT], действительно используя облако и совместную работу, чтобы иметь информационный поток».

В последние годы компания Siemens осуществила несколько крупных приобретений в области моделирования, а также приобрела в ноябре 2016 года компанию Mentor Graphics, разработчика программного обеспечения для автоматизации проектирования электроники (EDA), за 4,5 млрд долларов США.

«Мы не можем делать эти вещи без основных базовых инструментов, которые мы производим», — сказал Раск о связанных компонентах CAD/CAM/CAE компании. «PLM играет в этом центральную роль, а автоматизация проектирования электроники — еще одна важная часть с приобретением Mentor. Мы добились больших успехов в том, как мы это реализуем. Наши клиенты создают продукты, которые имеют не только огромное количество механики, но также электрические и программные компоненты, поэтому нам действительно нужно предоставить гораздо больше возможностей, ориентированных на решения, таких как как генеративное проектирование, интегрированная электроника и автономные [транспортные средства]. Все это действительно важные элементы решений, которые мы предлагаем».

Что также стимулирует эту цифровую трансформацию, так это то, что производители по-новому смотрят на операции и готовы изменить свои основные методы ведения бизнеса. «Все компании, с которыми мы имеем дело, без исключения, в тяжелом производстве, высоких технологиях и медико-биологических науках, реализуют инициативы цифровой трансформации, в рамках которых они действительно пытаются коренным образом изменить методы своей работы и переосмыслить способы предоставления услуг. ценности для своих клиентов», — сказал Марк Линд, старший вице-президент Aras Corp., Андовер, Массачусетс, разработчик программного обеспечения Aras Innovator PLM.

«У всех есть уровень срочности, который вызывает глубокие изменения в бизнесе и операциях. Так что дело не только в технологии, но и в том, как вы ведете бизнес», — отметил Линд. «В контексте бизнес-тенденций это по определению означает, что цифровые процессы завтрашнего дня не существуют сегодня», — сказал Линд. «Не существует готового программного обеспечения, которое можно было бы купить для удовлетворения процессов и требований, которых не существует и которые только появляются».

Линд добавил, что в зависимости от компании эта трансформация принимает разные формы и структуры. «Мы тесно сотрудничаем с ними, чтобы переосмыслить процессы вплоть до того, что они уже знают, чего они пытаются достичь [и как они могут разработать] способ добиться этого намного быстрее, чем с пятилетним проектом. .”

По словам Гарта Коулмана, вице-президента по маркетингу Enovia в Dassault, цифровые технологии, обеспечивающие виртуальный опыт, стимулируют возрождение отрасли, потрясая все слои общества новыми способами — как реальными, так и виртуальными — изобретения, обучения, производства и торговли. Systèmes, Уолтем, Массачусетс, и Велизи-Вилакубле, Франция.

«В фаблабах по всему миру любой может создать умный подключенный объект всего за несколько часов», — сказал он. «Стартапы меняют целые отрасли, а стационарные опоры заново изобретают себя с помощью новых бизнес-моделей, ориентированных на услуги. OEM-производители устанавливают глубокие цифровые связи со своими поставщиками, превращая цепочки поставок в сети создания стоимости. То, что происходит, намного шире, чем могут объяснить такие понятия, как «цифровая трансформация».

По словам Коулмана, виртуальные миры — полноценные цифровые экосистемы, которые позволяют пользователям расширять и улучшать реальный мир, — впервые позволяют новаторам одновременно представлять, отображать, моделировать и проектировать совершенно новые среды.

«Платформы цифрового опыта — это инфраструктура этих виртуальных миров, сводящая к нулю расстояние между местами, людьми, идеями и решениями, а также открывающая новые способы мышления, обучения, действия и взаимодействия», — сказал он. «По прогнозам IDC, к 2020 году не менее 55 % организаций будут использовать цифровые технологии, что приведет к трансформации рынков и переосмыслению будущего с помощью новых бизнес-моделей и цифровых продуктов и услуг.

«Предложение глубокого индивидуального опыта требует безупречной синергии технологий», — продолжил он. В этой синергии «реальное и виртуальное слияние на платформах виртуального опыта для расширения сотрудничества на полные экосистемы участников как внутри предприятия, так и на виртуальные сети поставщиков, партнеров, клиентов и потенциальных клиентов. Это определенно не PLM вашего отца!»

Впереди

Инструменты визуализации, особенно более широкое использование приложений AR и CAE, помогают производителям трансформировать процессы проектирования и разработки PLM, чтобы адаптировать их к новой эре Industry 4.0 и IIoT. Аналогичным образом, генеративный инжиниринг помогает клиентам ускорить проектирование и добавляет возможности оптимизации для улучшения общих результатов.

В январе 2019 года компания Siemens выпустила последнее обновление своей серии приложений моделирования Simcenter 3D для CAE-приложений, включая инструменты вычислительной гидродинамики (CFD) и конечно-элементного анализа (FEA). В прошлом году компания купила Comsa Computer und Software GmbH, мюнхенского разработчика программного обеспечения для проектирования электрических систем и жгутов проводов. Набор инструментов Comsa LDorado для проектирования автомобильных жгутов и инженерных инструментов пополнит портфолио приложений Siemens Mentor.

«Мы наблюдаем повышенный интерес к более раннему концептуальному проектированию — действительно системному проектированию», — сказал Раск из Siemens, отметив, что клиенты ищут более ранние требования к продукту, параметры и имитационные модели. В автомобильном мире, особенно в автономных транспортных средствах, «существует огромное количество системной инженерии и электрики», — сказал Раск. «Мы хотим, чтобы наши клиенты легко интегрировали эти системы».

Моделирование распространяется на приложения для аддитивного производства, которые являются частью Simcenter 3D, и помогает замкнуть производственный цикл, передавая информацию о цифровых двойниках и обратно на завод, добавил он.

По словам Араса Линда, существует новый уровень внимания к системной инженерии, особенно к проектированию на основе моделей, поскольку производители борются с программными конструкциями, электроникой и датчиками. «С электрификацией и автономией автомобильная промышленность переживает потрясения, как и авиация», — сказал Линд. «Это действительно повсеместно».

По словам Линда, новая технология, включенная в новейшую PLM-платформу Aras, — это способность обрабатывать отклонения и параметры, что позволяет настраивать параметры автомобильной продукции, как механические, так и программные, такие как электронные блоки управления (ECU) и другие программные компоненты. Предметы. «Уровень вариации действительно стремительно растет», — сказал он. «Нужно знать, какой софт прошивать на чип [в прошивке], поэтому уровень софта [настраивается] на уровне VIN».

Что касается моделирования, Aras также получила столь необходимые дополнительные функции, купив в сентябре 2018 года Comet Solutions Inc., разработчика инструментов моделирования и управления данными (SPDM) для подключения пользователей моделирования к предприятию. SimApps компании, предлагаемые теперь как часть подписки Aras на PLM, представляют собой приложения, не зависящие от поставщика, которые сочетаются с открытым подходом Aras для подключения пользователей к массиву инструментов CAD, FEA, создания сетки, инструментов моделирования 0D/1D и других приложений для конфигурации продукта на протяжении жизненного цикла. и междисциплинарный дизайн.

«Что касается всех вещей, о которых мы говорим — MBE и MBSE, цифрового двойника, заводского определения — когда у вас есть цифровая конфигурация или модель, вам нужно смоделировать ее в реальных условиях», — сказал Линд. . «Вы хотите знать, будет ли эта штука работать, каково ожидаемое среднее время до отказа [MTBF] и как я могу предвидеть отказы на заводе или с самолетом в полевых условиях? Вы хотите иметь возможность имитировать это».

Линд отметил, что моделирование процессов с помощью SimApps от Comet дает клиентам Aras новый инструмент для управления огромными объемами данных моделирования. «Идея симуляции также очень специфична», — сказал он. «Так же, как и при проектировании, эти фактические возможности моделирования изолированы, определенные типы анализа, такие как FEA и CFD, которые показывают турбулентность или ESD [электростатический разряд]. Это настолько специализировано, и это то, чего хотят наши крупнейшие клиенты, потому что эти симуляции появляются повсюду, и не было никакого хорошего способа управлять данными, которые они генерируют».

По его словам, процессы производителей обычно включают в себя большие серии инкрементных симуляций. «Это не единичный заезд. Измените параметр, увеличьте его, затем снова запустите симуляцию. Вы делаете это снова и снова, и в итоге вы получаете огромное количество входных данных», — сказал Линд о процессах, которые могут включать от пяти до семи различных сред решателя. По его словам, использование открытого подхода также является преимуществом.

«Основные поставщики симуляций, как правило, организуют свои собственные наборы инструментов. Никто не говорит:«Давайте использовать открытый подход». Мы создаем равные условия. Мы будем последовательно управлять всем рынком, а вы сможете процедурно обрабатывать кросс-дисциплины ниже по течению. Приближается цифровое моделирование близнецов. Сейчас этим мало кто занимается».

Dassault также сделала недавний шаг в области моделирования, объявив о партнерстве в январе 2019 года, чтобы внедрить Autonomous Vehicle Simulation Suite от Cognata Ltd., израильского разработчика из Реховота, в платформу Dassault Systèmes 3DExperience PLM. Dassault заявила, что партнерство предложит производителям автономных транспортных средств первое в своем роде решение для определения, тестирования и тестирования автономного вождения на протяжении всего цикла разработки на платформе 3DExperience. Это обещает ускорить добавление полностью интегрированных процессов разработки автономных транспортных средств для более точных и безопасных автономных транспортных средств на дороге.

«Партнерство с Dassault Systèmes ускорит разработку автономных транспортных средств, сделав моделирование неотъемлемым и неотъемлемым компонентом инженерного процесса», — заявил Дэнни Атсмон, генеральный директор и основатель Cognata. «Чем раньше используется моделирование, тем проще инженерам модифицировать каждый компонент автономного транспортного средства и тестировать его в виртуальной среде, чтобы увидеть, как он работает после включения в транспортное средство и столкнется с неожиданными крайними случаями».

«Многие компании используют компьютерное моделирование для тестирования новых концепций в виртуальной среде, чтобы работать быстрее и получать оптимальные результаты перед запуском продуктов в реальный мир», — добавил Коулман из Dassault.

«Моделирование ускоряет планирование, сокращает расходы и помогает принимать решения с большей точностью», — сказал он. «Это позволяет исследователям тестировать, проверять и быстро оптимизировать конструкцию с точки зрения технологичности для уменьшения количества материалов; по безопасности на производстве для защиты работников; для долгосрочного обслуживания, чтобы продлить срок службы продукта; и для воздействия на окружающую среду, включая такие факторы, как минимизация общего количества потребляемых материалов, поиск альтернатив опасным материалам и проектирование, упрощающее переработку».

Визуализации с поддержкой дополненной реальности

Еще одна ключевая технология в моделировании — более широкое развертывание приложений PLM с поддержкой AR, таких как линейка Vuforia от разработчика CAD/CAM/CAE/PLM PTC, Needham, Mass. «PLM продолжает развиваться, чтобы обеспечить цифровую трансформацию производителей», — сказал он. Франсуа Лами, вице-президент по управлению решениями PLM компании PTC. «На самом деле, без надежной PLM-системы, позволяющей «навести порядок в вашем цифровом доме», может быть сложно интегрировать интеллектуальные, подключенные возможности или получить более подробные сведения и аналитику».

Чтобы улучшить способ совместного использования проектов продуктов, PTC внедрила приложения ThingWorx и Vuforia в свое программное обеспечение после приобретения этих технологий несколько лет назад.

«Мы постоянно совершенствуем наш портфель PLM, чтобы сделать PTC поставщиком PLM, который даст толчок цифровым преобразованиям наших клиентов», — сказал Лами. «Мы используем Vuforia, технологию дополненной реальности PTC, для публикации данных из нескольких CAD. Благодаря дополненной реальности необходимость в создании дорогих прототипов практически отпадает. И риск передачи ценной интеллектуальной собственности компании внешним заинтересованным сторонам, таким как цепочка поставок, исчезает, когда вы делитесь AR-опытом проектирования продукта, а не самими фактическими данными CAD».

Лами добавил, что готовые приложения PTC ThingWorx Navigate, основанные на ролях и задачах, облегчают «легковесным» пользователям, которые обычно не взаимодействуют с PLM, получение необходимых им данных о продукте. «Клиенты сосредоточены на создании последовательной и современной цифровой основы процессов, данных и систем, включающей самые современные технологии [интеллектуальные подключенные продукты, интеллектуальные подключенные машины, искусственный интеллект, дополненная реальность] для междисциплинарного сотрудничества посредством приложения для разработки, производства, эксплуатации, обслуживания и цепочки поставок», — сказал Лами.

Прошлым летом PTC и разработчик имитационного моделирования Ansys Inc., Канонсбург, штат Пенсильвания, объявили о сотрудничестве компаний, чтобы предложить клиентам моделирование Ansys в реальном времени с помощью программного обеспечения PTC Creo CAD. «Это новое решение, Creo Simulation Live, дает инженерам быстрое и простое в использовании моделирование, которое полностью интегрировано в среду моделирования САПР, — сказал Лами. «Это устраняет переход между проектированием и моделированием. Когда в модели вносятся изменения, инженеры в режиме реального времени получают отзывы о своих проектных решениях, что позволяет им быстрее выполнять итерации и проектировать с большей уверенностью».

Доступ в любом месте и в любое время

Расширение доступа к производственным данным через облако быстро стало скорее нормой, чем исключением, что обусловлено неотъемлемыми ценовыми преимуществами облачных систем PLM по сравнению с теми, которые доступны только в виде локальных версий. Облачное предложение Autodesk — Fusion Lifecycle PLM, которое предлагает пользователям среду для совместной работы для обмена производственными данными.

«Одной из основных тенденций, которые мы наблюдаем в производстве, является сближение дизайна и изготовления даже для клиентов, которые сами не производят [продукты]», — сказал Чарли Кэнди, старший менеджер по глобальной бизнес-стратегии GTM [Go to Market] в области дизайна в Autodesk Inc., Сан-Рафаэль, Калифорния. «Прямая связь с производственным процессом помогает клиентам внедрять инновации, больше экспериментируя, идя на больший риск при проектировании, быстро переходя от цифрового к физическому. В то же время они могут поддерживать лучший контроль над затратами и объемами, моделируя производительность продукта и производственный процесс. Autodesk инвестировала более 1 миллиарда долларов в производственные технологии, чтобы связать дизайн с производством и помочь нашим клиентам оставаться впереди».

По словам Кэнди, влияние этой тенденции на PLM заключается в том, что компаниям необходимо связываться с большим количеством людей в большем количестве дисциплин на более ранних этапах процесса. «Чтобы конкурировать и дифференцироваться, производители стремятся развивать свои методы работы, а также вспомогательные инструменты и процессы. Для этого требуется цифровая стратегия».

Он отметил, что подход Autodesk к PLM сосредоточен на пяти столпах, которые составляют основу цифровой стратегии клиента:массовая настройка; сотрудничество; опыт работы с клиентами; гибкое производство; и подключенные услуги. «Из этих пяти столпов совместная работа неизменно оценивается клиентами как наивысший приоритет», — сказала Кэнди. «Успех проекта или продукта определяет привлечение нужных людей на правильном этапе для принятия важных решений».