Перспективы PLM для объединенной производственной отрасли

В новых выпусках добавлены облачные версии, симуляция, дополненная/виртуальная реальность и аддитивные предложения, а также обращено внимание на будущее промышленного Интернета вещей

Сложность широко распространена в современных процессах проектирования и производства компонентов. В новейшем программном обеспечении для управления жизненным циклом продукта (PLM) производители получают больше возможностей для выбора, а также добавляются новые функции, помогающие визуализировать производственные процессы с помощью технологий, включающих дополненную реальность (VR) и виртуальную реальность (VR). Эти возможности позволяют производителям справляться с возросшей сложностью проектов с помощью промышленного Интернета вещей (IIoT) и Индустрии 4.0, помогая им проверять все более сложные разработки продуктов на самых ранних этапах, экономя время и производственные затраты.

Портфели PLM производителей включают приложения для управления данными об изделии (PDM), а также полный спектр CAD/CAM/CAE для цифрового проектирования, производства и визуализации. Крупные разработчики, в том числе Siemens PLM Software (Плано, Техас), Dassault Systèmes (Париж) и PTC (Нидхэм, Массачусетс), все включают полный спектр инструментов PLM, но некоторые, включая Aras Corp. (Андовер, Массачусетс) и другие, предлагают Специальные инструменты PDM, которые включают обширную интеграцию и поддержку CAD, но не традиционные автономные системы CAD/CAM/CAE. Многие, но не все предложения PLM имеют либо облачные версии, либо, как Aras, доступны как в локальных, так и в облачных решениях. PLM также включает в себя важнейшие цифровые производственные инструменты, которые позволяют производителям планировать заводское оборудование и тестировать заводские процессы до завершения проектирования завода. В последнее время разработчики добавили модули или отдельные приложения, которые расширяют их возможности в области аддитивного производства (AM).

Визуализация производственного процесса

Ускорение процессов разработки продуктов и их улучшение за счет более быстрой, качественной и точной информации являются важными целями для PLM по мере того, как отрасль продвигается к IIoT. По словам Франсуа Лэми, вице-президента PTC по управлению PLM-решениями, дополненная реальность в процессе анализа проектов имеет большое значение.

«Поскольку команды становятся все более распределенными по всему миру, иногда может быть сложно заставить всех участников своевременно проверять дизайн продукта, собирать всю информацию, необходимую для проверки, и получать отзывы для будущих действий», — заметил Лами. «Используя дополненную реальность (AR), члены команды могут визуализировать, взаимодействовать и оставлять отзывы о дизайне продукта из любой точки мира. AR позволяет заинтересованным сторонам взаимодействовать с 3D-моделью продукта, например, ходить вокруг нее и просматривать различные состояния модели, в том числе заходить внутрь самой модели».

Приобретя приложения Thingworx IoT (в 2013 г.) и платформу Vuforia AR (в 2015 г.), PTC неуклонно создает портфолио PLM с поддержкой AR, ориентированное на эпоху Индустрии 4.0.

«Чтобы в достаточной мере оправдать ожидания клиентов, производителям необходимо трансформировать свой процесс разработки продуктов, чтобы понимать и использовать данные о продуктах в полевых условиях», — сказал Лами. «Запись информации о продукте на чертеже САПР больше не поможет, поскольку продукты становятся все более сложными. Производителям нужно будет стать более организованным в процессе разработки своей продукции».

Он добавил, что комплексная система PLM обеспечивает прочную основу для использования возможностей IoT. «Объединив всю информацию о продукте в единое цифровое определение продукта, организации могут гарантировать, что все заинтересованные стороны имеют доступ к самой точной и актуальной информации о продукте», — сказал он. «В системе PLM вся информация упорядочивается в едином формате списка спецификаций [BOM]».

«Клиенты ищут решения, чтобы справиться с растущей сложностью своих систем, необходимостью персонализированных решений и необходимостью более быстрой доставки клиенту», — добавил Гарт Коулман, вице-президент по маркетингу бренда Enovia компании Dassault Systèmes. «В то же время им необходимо ускорить свои инновации и снизить затраты. В результате компании стремятся внедрить платформы для инновационных продуктов, которые преобразуют их предприятия в цифровую форму.

«Мы видим большой интерес к компаниям, стремящимся осознать ценность развертывания в облаке», — добавил Коулман. «Используя готовое к облаку решение, компании могут открыть предприятие для внутренних и внешних заинтересованных сторон, которые в любое время и в любом месте могут участвовать в совместной работе, имея при этом гибкость и масштабируемость для роста по мере их развития».

По словам Коулмана, большой интерес проявляется к добавлению ценности с помощью таких технологий, как AM, и дополненной реальности. «Наш центр 3DExperience в Уичито, который является результатом сотрудничества между WSU [Университет штата Уичито] и NIAR [Национальный институт авиационных исследований], открылся в прошлом году, и к нам приезжают компании из всех отраслей, чтобы посмотреть, как они могут внедрить и использовать новейшие технологии. в рамках их цифровой трансформации», — сказал он. «Примером этого сотрудничества является изучение и изучение того, как гибридные ячейки MRAM [Multiple Robotic Manufacturing Advanced Manufacturing] могут гибко интегрировать различные технологии, такие как VR / AR, IoT и машинное обучение, чтобы помочь компаниям строить заводы будущего с максимальной производственной гибкостью. .”

Разрушение сложности

Сложные продукты и системы сегодня могут бросить вызов самым умным инженерам, и отрасли нужны более креативные решения, которые помогут справиться с этой растущей сложностью, которая часто связана с высоким уровнем программного обеспечения, присущим продуктам для IIoT.

«Традиционно уделялось непропорционально большое внимание САПР, — отметил Марк Линд, старший вице-президент по стратегии компании Aras. «Мы начинаем с точки зрения PLM, позволяя использовать кросс-платформенные возможности для разработки сложных продуктов. В наши дни речь идет скорее об умных, связанных продуктах, где вы видите системы систем».

Эти подключенные продукты могут быть программным обеспечением и электроникой в ​​автомобильных компонентах или аэрокосмическими деталями, для которых требуется система PLM, такая как Aras Innovator, способная поддерживать кросс-платформенную совместимость, добавил он. «С точки зрения электроники, жгуты проводов [в автомобилестроении] не уступают другим аспектам, если не превосходят их». Связь является ключевым фактором, сказал Линд. «То, что вы видите в действиях Siemens, прямо связано с авторской средой. Мы сосредоточены на уровне процессов, на обеспечении межфункциональных междисциплинарных возможностей, и мы работаем на выезде.

«Мы независимы от САПР, — добавил Линд. «Мы исходим из того, что у компаний есть множество различных инструментов САПР, и они смогут объединить их и перенести на завод и в эксплуатацию с помощью цифрового двойника.

По словам Линда, сложность увеличивается в геометрической прогрессии с появлением интеллектуальных, подключенных продуктов. «Продукты плохо приспособлены для решения этой проблемы. На самом деле это сводится к тому, что все компании, большие и малые, перестают работать», — добавил он.

В январе Aras объявила о приобретении компании Infospectrum, занимающейся техническим обслуживанием, ремонтом и капитальным ремонтом (MRO) Impresa, которая, по словам Араса, предоставит набор дополнительных возможностей MRO, которые помогут производителям преобразовать разработку и обслуживание сложных продуктов в цифровую форму. Сделка дает Aras возможность предоставлять PLM и MRO на единой платформе и расширять цифровую нить на местах.

Компания Aras недавно объявила, что немецкий автопроизводитель BMW Group внедряет платформу Aras PLM в качестве основы для управления тестовыми данными. Система будет поддерживать автопроизводителя при планировании, составлении графиков, проведении и документировании испытаний транспортных средств и результатов испытаний на различных этапах разработки. По словам Араса, система Aras позволяет отслеживать результаты и будет играть важную роль в разработке серийных автомобилей.

Добавление EDA, генеративного проектирования и аддитивного производства

За последние пару лет компания Siemens PLM значительно расширила портфолио моделирования автоматизации электронного проектирования (EDA), приобретя разработчика электронных CAD/CAM-систем Mentor Graphics за 4,5 миллиарда долларов в ноябре 2016 года и совсем недавно купив Solido Design Automation Inc. (Саскатун, г. SK) за нераскрытую сумму. Прошлой осенью компания Siemens выпустила обновление своего портфолио программного обеспечения для моделирования Simcenter CAE примерно в то же время, что и новое обновление компании NX 12 CAD/CAM, которое включает модуль аддитивного производства.

«Мы видим ряд ключевых сообщений, поступающих от наших клиентов. Во-первых, постоянное расширение встроенной электроники и программного обеспечения в продуктах растет быстрее, чем когда-либо; компаниям, которые раньше относили себя к машиностроению, теперь приходится конкурировать в мире, где правят интегрированные системы», — сказал Пол Браун, старший директор по маркетингу продуктов NX. «Как поставщики инструментов PLM, мы должны соответствовать этим требованиям».

Браун добавил, что производители расширяют использование AM, и компании стремятся развивать продукты, чтобы улучшить производительность, уменьшить количество деталей или уменьшить вес. «Это больше, чем просто производственная проблема. Это проблема, которую мы должны решить на протяжении всего жизненного цикла, от проектирования до машины», — сказал он.

Браун отметил, что новейшие инструменты NX используют конвергентное моделирование Siemens. Новый NX 12 включает новые инструменты, которые расширяют возможности в области генеративного проектирования, опираясь на такие решения, как конвергентное моделирование, и использование таких технологий, как оптимизация топологии.

«В линейке продуктов NX мы продолжаем предлагать новые решения, такие как наши технологии конвергентного моделирования, которые позволяют компаниям использовать новые методы моделирования для создания сложных проектов быстрее, чем когда-либо прежде. Конвергентное моделирование также помогает компаниям, использующим реверс-инжиниринговые подходы к проектированию, устраняя трудоемкие элементы преобразования данных в пригодные для использования формы для работы с последующими приложениями», — сказал Браун.

«Методы генеративного моделирования становятся приемлемыми и ожидаемыми нашими клиентами, поскольку система помогает предлагать решения проблем проектирования, которые можно повторять. Использование постоянно растущей вычислительной мощности настольных компьютеров для изучения большего числа альтернатив проектирования позволяет инженерам находить новые решения своих проектных задач», — добавил он.

Более широкое использование AM также позволило инженерам рассмотреть новые решения в области дизайна, подходы, которые улучшают такие вещи, как облегчение веса с использованием структур решетчатого типа, или новые формы, которые уменьшают количество деталей и обеспечивают преимущества с точки зрения достижения целей продукта с меньшим количеством материала. и такие вещи, как сокращение времени сборки, по словам Брауна. «Эти подходы связаны с использованием генеративных методов в дизайне», — сказал он.

Siemens продолжает инвестировать в AM, «как с точки зрения поддержки производства, рассматривая новые появляющиеся технологии, такие как несколько материалов и текстур, так и с точки зрения дизайна с такими функциями, как решетка и опорные конструкции», — сказал Браун.

По данным Siemens, NX расширяет новое решение AM в NX, включая новый модуль NX AM для HP Multi Jet Fusion, сертифицированный HP и работающий на платформе Materialise, для подготовки заданий на печать для 3D-принтеров HP Jet Fusion 4200. Говорят, что модуль NX позволяет клиентам разрабатывать и управлять деталями в единой программной среде для решений печати Multi Jet Fusion, избегать дорогостоящих и трудоемких преобразований данных и сторонних инструментов, а также улучшать общий рабочий процесс от проектирования до готовой детали. эффективность.

Кроме того, Siemens разрабатывает приложения для моделирования процессов аддитивного производства в Simcenter 3D, которое, по словам компании, является важнейшим инструментом, помогающим производителям внедрять аддитивное производство в промышленность путем печати компонентов с первого раза. Эти приложения для моделирования являются неотъемлемой частью комплексного решения Siemens AM.
«Преобразующие технологии, такие как аддитивное производство и передовая робототехника, предлагают производителям любого размера огромный потенциал для получения конкурентного преимущества», — сказал Цви Фойер. , в заявлении старшего вице-президента по производству инженерного программного обеспечения Siemens PLM Software. «NX предоставляет производителям деталей интегрированное решение для использования этих мощных технологий, что дает возможность повысить общую эффективность бизнеса и помогает создать по-настоящему цифровой механический цех».

Заставить все работать

Главный вопрос для PLM заключается в том, как расширить его за пределы инженерной организации, где родилась PLM, отметил Боб Янси, директор по стратегии производства и производства Autodesk Inc. (Сан-Рафаэль, Калифорния). «Разработка продукта включает в себя больше, чем проектирование, и подключение потока данных от проектирования до производства необходимо для получения полной ценности PLM», — сказал Янси. «PLM помогает производителям гарантировать, что отдельные лица и бизнес-системы получают точную и своевременную информацию о разработке продукта, помогая людям быстрее принимать взвешенные решения».

Повышение точности данных и производительности процессов на протяжении всего жизненного цикла может значительно сократить общее время выхода продукта на рынок:клиенты Autodesk сообщают об улучшениях на 50 % и выше. Например, Mesa Labs, клиент Autodesk Fusion Lifecycle, после внедрения Autodesk PLM в облаке сократил процесс внесения изменений с двух недель до двух дней, сказал Янси. «Это улучшение на 80%, достигнутое за счет подключения данных о продуктах к их системе ERP. До PLM клиенты Autodesk сообщали, что до 90 % ошибок в производстве являются результатом отсутствия или неправильной информации, что создает проблемы с качеством и высокий процент брака».

По словам Янси, другой клиент, Novacentrix, разработчик решений для фотонного отверждения, внедрил Fusion Lifecycle и добился сокращения отходов на 84%. Willerby, a manufacturer of holiday lodges and homes, saw a reduction of NCRs from 54 per month to six, with BOM accuracy rates exceeding 99%, a 20% improvement on 12 months prior, he said.

“Mistakes will continue to happen and changes will be needed, but closing the loop between manufacturing, product development and enterprise business systems with PLM increases a company’s ability to learn,” Yancey noted. “This learning is based on aggregated data [facts vs. myths] and creates an environment of continuous improvement and ensures best in class execution.”

Autodesk is focused on connecting design with downstream manufacturing processes, Yancey said, and both product simulation and manufacturing simulation are part of connecting design with manufacturing. “Autodesk has a broad portfolio of design, simulation, manufacturing, and data management solutions, and has been at the forefront of using cloud-based solutions to better connect design to manufacturing throughout a distributed product development supply chain. The cloud has become a game-changer, making PLM attainable for manufacturers of all sizes, removing technology and resource barriers and providing secure, connected real-time collaboration anywhere in the world through a web browser.”

With emerging technologies such as AM, Industry 4.0 and IoT, machine learning, and artificial intelligence, the nature of PLM and what it needs to deliver are changing, Yancey said. “PLM needs to move beyond just archiving data to analyzing data, learning from data, and [extracting] predictive trends from the data to leverage the vast amounts of information that now or will exist in the product development process.”

PLM initially was focused mostly on product data management, but its role is expanding with AR usage, noted Stuart Weiler, director of PLM at Elite Aerospace Group (EAG; Irvine, CA), an aerospace components manufacturer and a user of PTC Windchill PLM software. Weiler recently addressed the topic in an article, “PLM, Augmented Reality Sharpen the Cutting Edge,” Manufacturing Engineering , March 2017.

“I’d say that originally it was just about PDM,” Weiler said. “Over time, [PLM has] become the single source of truth. But it still doesn’t integrate the way it needs to.”

PLM integration is becoming easier as more manufacturers use the latest open standards, like STEP 242, he said. “Going forward, there are going to be a lot of people using it—STEP 242 is coming to be the accepted standard. Most CAD systems will play nice with it.”

Newer tools like AR with PLM represent a boon to users in far-flung locations of global operations. “Everyone needs to access the information,” Weiler said. “PTC has [Thingworks] Navigate and you don’t have to know PLM. You can access it anywhere, and that is really the trend we need.”

The latest version 1.6 of Navigate gives users “kind of a dashboard for IoT. They call it a mashup,” Weiler added. The software is like a single pane of glass of all things in the system, he added, and EAG has just started using some of its AR capabilities.

“We’re using a little bit of augmented reality,” he said. “Our goal is to start using that on the factory floor.”