Использование ПО PLM для стимуляции внедрения промышленного IoT

С последними инструментами PLM производители могут получить преимущество в внедрении передовых коллаборативных дизайнерских и визуализационных решений цифрового производства.

Решения цифрового производства с инструментами управления жизненным циклом продукта (PLM) имеют большой потенциал для производителей, чтобы в конечном счете полностью раскрыть обещание Промышленного Интернета вещей (IIoT). В последние годы новые коллаборативные виртуальные инструменты в решениях PLM, включающие высокореалистичные визуализации, включая дополненную реальность (AR), помогли сдвинуть планку к большему реализации обещания IIoT для производства.

С последними предложениями PLM производители могут использовать лучшие в классе CAD/CAM/CAE и инструменты управления продуктовыми данными (PDM) PLM, которые все чаще развертывают более новые дизайнерские техники, как генеративная инженерия, AR-визуализации и другие симуляции, тесно связанные в цепочке жизненного цикла продукта, которая более включена сегодняшними высокосвязанными, сенсорно-базированными передовыми автоматизированными оборудованиями. Дополнительно, растущий уровень ПО и электроники в продуктах, нацеленных на подключенное производство, мандирует разработчикам придумывать новые способы создания и управления прошивкой и электронным контентом.

Цифровая трансформация

Симуляция играет ключевую роль в трансформации цифрового производства, и большинство крупных разработчиков PLM перешли к полной интеграции передовых инструментов визуализации в свои наборы инструментов PLM.

«Мы начинаем движ к более трансформационным решениям, которые помогают приносить ценность нашим клиентами. Конечно, у нас большие инвестиции в инструменты и продукты симуляции», — сказал Джим Раск, технический директор для Plano, штат Техас-based Siemens PLM Software, разработчика Teamcenter PLM и его нескольких связанных CAD/CAM/CAE продуктов. — «Мы находим, что клиенты ищут ценностные заявления вокруг генеративной инженерии, интеграции электроники в решения, и как они вводят данные производительности продукта из Интернета вещей [IoT], действительно используя облако и коллаборацию для потока информации».

Siemens сделала несколько крупномасштабных приобретений в симуляции в последние годы, а также покупку за 4,5 млрд долларов в ноябре 2016 года Mentor Graphics, разработчика ПО для автоматизации электронного проектирования (EDA).

«Мы не можем делать эти вещи без базовых базовых инструментов, которые мы производим», — сказал Раск о связанных CAD/CAM/CAE кусках компании. — «PLM имеет центральную роль в этом, и автоматизация электронного проектирования — другая важная часть, с нашим приобретением Mentor. Мы сделали большие шаги в том, как мы это вводим. Наши клиенты строят продукты, которые имеют не только огромное количество механического контента, но и электрическое и ПО, так что нам действительно нужно приносить гораздо более решение-ориентированные возможности, такие как генеративная инженерия, интегрированная электроника, и автономные [транспортные средства]. Все эти действительно критические элементы решений, которые мы приводим вперед».

Что также движет эту цифровую трансформацию — это производители, берущие свежий взгляд на операции, с готовностью менять свои базовые бизнес-практики. «Все компании, с которыми мы имеем дело, без исключения, в тяжелом производстве, высоких технологиях и лайф-сайенсах, имеют инициативы цифровой трансформации, где они действительно пытаются фундаментально изменить способ, которым они работают, и переосмыслить способ, которым они доставляют ценность своим клиентам», — сказал Марк Линд, старший вице-президент, Aras Corp., Андовер, штат Массачусетс, разработчик ПО Aras Innovator PLM.

«У всех есть уровень срочности, принуждающий глубокие изменения в бизнесе и операциях. Так что это не просто технология вовлеченная, а способ, которым вы делаете бизнес», — отметил Линд. — «В контексте фоновых бизнес-трендов, это означает по определению, что цифровые процессы завтра не существуют сегодня», — сказал Линд. — «Нет out-of-the-box ПО, которое можно купить, чтобы удовлетворить процессы и требования, которые не существуют и появляются».

В зависимости от компании, эта трансформация принимает разные формы и структуры, добавил Линд. «Мы работаем интимно с ними, чтобы переосмыслить процессы все пути к тому, что они уже знают, что они пытаются выполнить, [и как они могут разработать] способ добраться туда гораздо быстрее, чем с пятилетним проектом».

Цифровая технология, которая позволяет виртуальные опыты, движет индустриальный ренессанс, который трясет все секторы общества новыми способами — как реальными, так и виртуальными — изобретать, учиться, производить и торговать, по словам Гарта Коулмана, вице-президента маркетинга Enovia для Dassault Systèmes, Уолтэм, штат Массачусетс и Велизи-Виллакубле, Франция.

«В фаблабах по всему миру кто угодно может создать умный, подключенный объект всего за несколько часов», — сказал он. — «Стартапы разрушают целые отрасли и кирпично-мортарные столпы переизобретают себя с новыми сервис-ориентированными бизнес-моделями. OEM проектируют глубокие цифровые связи со своими поставщиками, превращая цепочки поставок в ценностные сети. То, что происходит, намного больше, чем концепции вроде "цифровая трансформация" могут объяснить».

«Виртуальные миры — полные цифровые экосистемы, позволяющие пользователям расширять и улучшать реальный мир — позволяют инноваторам одновременно вообразить, отобразить, смоделировать и спроектировать полностью новые среды впервые», — по словам Коулмана.

«И платформы цифрового опыта — инфраструктура этих виртуальных миров, снижающая до нуля расстояние между местами, людьми, идеями и решениями, позволяя новые способы мышления, обучения, действий и взаимодействия», — сказал он. — «IDC предсказывает, что к 2020 году не менее 55% организаций будут цифрово-определенными, трансформирующими рынки и переосмысляющими будущее через новые бизнес-модели и цифрово-возможные продукты и услуги.

«Предложение глубоких индивидуальных опытов требует бесшовной синергии технологий», — продолжил он. В этой синергии, «реальное и виртуальное сливаются на платформах виртуального опыта для расширения коллаборации до полных экосистем участников, как внутри предприятия, так и к виртуальным сетям поставщиков, партнеров, клиентов и перспектив. Это определенно не PLM вашего отца!»

Ведущий путь

Инструменты визуализации, особенно более широкое использование как AR, так и CAE приложений, помогают производителям трансформировать дизайнерские и инженерийские процессы PLM для адаптации к новой эре Индустрии 4.0 и IIoT. Также генеративная инженерия помогает ускорять дизайны клиентов и добавлять возможности оптимизации в микс для лучших общих результатов.

В январе 2019 года Siemens выпустила последнее обновление своей серии Simcenter 3D приложений симуляции для CAE приложений, включая инструменты вычислительной гидродинамики (CFD) и конечных элементов (FEA). В прошлом году компания купила Comsa Computer und Software GmbH, мюнхенского разработчика ПО для проектирования электрических систем и инженерии жгутов проводов. Набор LDorado Comsa для дизайна и инженерии автомобильных жгутов присоединится к портфелю приложений Mentor от Siemens.

«Мы видим больше интереса в привнесении больше фронтенд, ранней концептуальной инженерии — действительно системной инженерии», — сказал Раск от Siemens, отмечая, что клиенты ищут более ранние требования к продукту, параметры и модели симуляции. В автомобильном мире, особенно автономных транспортных средствах, «там огромное количество системной инженерии и электрики, идущей в это», — сказал Раск. «Мы хотим позволить нашим клиентам бесшовно интегрировать те системы».

Симуляции расширяются на приложения аддитивного производства, которые являются частью Simcenter 3D, и помогают замкнуть цикл на производстве, вводя информацию вокруг цифровых двойников и обратно на завод, добавил он.

Есть новый уровень акцента на системной инженерии, сказал Линд от Aras, и особенно на модели-базированной инженерии, как производители борются с ПО-возможными дизайнами, электроникой и сенсорами. «С электрификацией и автономными, автоиндустрия в перевороте, и авиация тоже», — сказал Линд. «Это действительно через доску».

Новая технология, включенная в последнюю платформу PLM Aras — способность обрабатывать вариации и опции, сказал Линд, позволяя крупные кастомизации опций в автомобильных продуктах, как механических, так и в ПО-возможных особенностях вроде электронных блоков управления (ECU) и других ПО-специфичных предметов. «Уровень вариации действительно взлетает», — сказал он. «Вам нужно знать, какое ПО прошить на чип [в прошивке], так что уровень ПО [кастомизирован] на уровне VIN».

На фронте симуляции, Aras также подобрала сильно нужную добавленную функциональность с покупкой в сентябре 2018 года Comet Solutions Inc., альбукеркского, штат Нью-Мексико разработчика инструментов управления процессом и данными симуляции (SPDM) для подключения пользователей симуляции к предприятию. Предлагаемая теперь как часть подписки PLM Aras, SimApps компании — vendor-agnostic приложения, которые работают в команде с открытым подходом Aras для подключения пользователей с массивом CAD, FEA, мешинг, 0D/1D симуляционных инструментов и других приложений для конфигурации продукта жизненного цикла и перекрестно-дисциплинарного дизайна.

«Со всеми вещами, о которых мы говорим — MBE и MBSE, цифровой двойник, определение фабрики — как только у вас есть цифровая конфигурация или модель, что вы хотите сделать — симулировать ее в реальных условиях», — сказал Линд. — «Вы хотите знать, будет ли эта вещь выполнять, каков ожидаемый средний время до отказа [MTBF], и как я предвосхищаю отказы на заводе, или с самолетами в поле? Вы хотите иметь возможность симулировать это».

Симуляция процессов с SimApps Comet дает клиентам Aras новый инструмент для управления огромными объемами данных симуляции, отметил Линд. «Идея симуляции также очень специализирована», — сказал он. «Как в дизайне, эти актуальные возможности симуляции изолированы, специфические типы анализа как FEA и CFD, показывающие турбулентность или ESD [электростатический разряд]. Это так специализировано и это то, что хотят наши крупнейшие клиенты, потому что эти симуляции выскакивают везде и не было хорошего способа управлять данными, генерируемыми ими».

Процессы производителей обычно включают большие запуски инкрементальных симуляций, сказал он. «Это не одиночный запуск. Измените параметр, инкрементируйте его, затем запустите симуляцию снова. Вы делаете это снова и снова и заканчиваете с целым кучей данных ввода», — сказал Линд о процессах, которые могут включать пять до семи разных сред солверов. Взятие открытого подхода также преимущество, сказал он.

«Основные провайдеры симуляций склонны организовываться вокруг своих собственных наборов инструментов. Нет никого, кто говорит "давайте возьмем открытый подход". Мы делаем это равным полем. Мы будем управлять через рынок, в согласованном пути, и вы сможете процедурализировать перекрестные дисциплины вниз по течению. Симуляция цифрового двойника приходит. Не многие люди делают это сейчас».

Dassault также сделала недавний ход в симуляции с партнерством, объявленным в январе 2019 года, для встраивания Autonomous Vehicle Simulation Suite от Cognata Ltd., реховотского, Израиль разработчика, в платформу 3DExperience PLM от Dassault Systèmes. Dassault сказала, что партнерство предложит первое своего рода решение для производителей автономных транспортных средств для определения, тестирования и переживания автономного вождения на протяжении цикла разработки в платформе 3DExperience. Это обещает ускорить добавление полностью интегрированных процессов разработки автономных транспортных средств для более точных, безопасных автономных транспортных средств на дороге.

«Партнерство с Dassault Systèmes ускорит разработку автономных транспортных средств, делая симуляцию интегральной, бесшовной компонентой инженерийского процесса», — сказал Дэнни Атсмон, CEO и основатель Cognata, в заявлении. — «Чем раньше симуляция используется, тем легче инженерам модифицировать каждый компонент автономного транспортного средства и тестировать его через виртуальную среду, чтобы увидеть, как оно работает, будучи включенным в транспортное средство и столкнувшись с неожиданными крайними случаями».

Многие компании используют компьютерную симуляцию для тестирования новых концепций в виртуальных средах, работая быстрее и обеспечивая оптимизированные результаты перед запуском продуктов в реальный мир, добавил Коулман от Dassault.

«Симуляция ускоряет планирование, сокращает затраты и помогает принятию решений с большей точностью», — сказал он. — «Это позволяет исследователям тестировать, верифицировать и быстро оптимизировать дизайн для производимости для снижения материалов; для безопасности в производстве для защиты рабочих; для долгосрочного обслуживания для расширения полезной жизни продукта; и для экологического воздействия, включая факторы вроде минимизации общего количества потребляемого материала, нахождения альтернатив опасным материалам и проектирования для упрощения переработки».

AR-включенные визуализации

Другая ключевая технология в симуляциях — более широкое развертывание AR-включенных PLM приложений как линейки Vuforia от разработчика CAD/CAM/CAE/PLM PTC, Нидем, штат Массачусетс. «PLM продолжает эволюционировать для приведения цифровых трансформаций производителей», — сказал Франсуа Лами, вице-президент управления PLM решениями для PTC. «Фактически, без надежной PLM системы на месте, чтобы "поставить ваш цифровой дом в порядок", может быть трудно интегрировать умные, подключенные возможности или получить лучший инсайт и аналитику».

Для улучшения способа, которым дизайны продуктов делятся, PTC разработала ThingWorx и Vuforia приложения в свое ПО после приобретения технологий несколько лет назад.

«Мы постоянно делаем улучшения к нашему портфелю PLM, чтобы сделать PTC вендором PLM, который запустит цифровые трансформации наших клиентов», — сказал Лами. — «Мы используем Vuforia, технологию дополненной реальности PTC, для публикации мульти-CAD данных. С AR, необходимость строить дорогие прототипы практически устраняется. И риск деления ценным корпоративным IP с внешними стейкхолдерами, такими как цепочка поставок, исчезает, когда вы делитесь AR-опытом дизайна продукта вместо актуальных CAD данных самих по себе».

ThingWorx Navigate out-of-the-box роль- и задач-базированные приложения PTC делают легче для «легковесных» пользователей, которые обычно не взаимодействуют с PLM, получить продуктовые данные, которые им нужны, добавил Лами. «Клиенты фокусируются на построении согласованного и современного цифрового бэкбона процессов, данных и систем, включающего передовые технологии [умные подключенные продукты, умные подключенные станки, искусственный интеллект, дополненная реальность] для перекрестно-дисциплинарной коллаборации через инженерию, производство, операции, сервис и цепочку поставок приложения», — сказал Лами.

Прошлым летом PTC и разработчик симуляции Ansys Inc., Канонсбург, штат Пенсильвания, объявили, что компании партнерят для привнесения реального времени симуляции Ansys к клиентам через CAD ПО Creo от PTC. «Это новое решение, Creo Simulation Live, дает инженерам быструю, легкую в использовании симуляцию, полностью интегрированную в среду CAD моделирования», — сказал Лами. «Это устраняет туда-обратно между дизайном и симуляцией. Когда изменения сделаны в моделях, инженеры получают реальное время обратной связи на их дизайнерские решения, позволяя им итерировать быстрее и проектировать с большей уверенностью».

Доступ где угодно, когда угодно

Увеличенная доступность к производственным данным через облако быстро стала нормой, а не исключением, движимой внутренними преимуществами стоимости облачных PLM систем над теми, доступными только как on-premise версии. Облачное предложение Autodesk — Fusion Lifecycle PLM, которое предлагает пользователям высокую коллаборативную среду для обмена производственными данными.

«Один из базовых трендов, которые мы видим в производстве — сближение дизайна и изготовления, даже для клиентов, которые не производят [продукты] сами», — сказал Чарли Кенди, старший менеджер, глобальная GTM [Go to Market] бизнес-стратегия для дизайна в Autodesk Inc., Сан Рафаэль, штат Калифорния. — «Линия зрения к производственному процессу помогает клиентам увеличивать инновации экспериментируя больше, беря большие риски в дизайне быстро итерируя между цифровым и физическим. В то же время они могут поддерживать лучший контроль затрат и объема симулируя производительность продукта и производственный процесс. Autodesk инвестировала более 1 млрд долларов в производственные технологии для подключения дизайна к изготовлению и помощи нашим клиентам оставаться впереди».

Влияние этого тренда на PLM в том, что бизнесу нужно соединяться с большим количеством людей, через больше дисциплин, раньше в процессе, сказал Кенди. «Чтобы конкурировать и дифференцироваться, производители ищут эволюционировать способы, которыми они работают, а также поддерживающие инструменты и процессы. Это требует цифровую стратегию».

Он отметил, что подход Autodesk к PLM фокусируется на пяти столпах, формирующих фундамент цифровой стратегии клиента: массовая кастомизация; коллаборация; клиентский опыт; гибкое производство; и подключенные сервисы. «Из этих пяти столпов, коллаборация последовательно ранжируется клиентами как высший приоритет», — сказал Кенди. «Вовлечение правильных людей на правильной стадии для приведения критических решений — это то, что определяет успех проекта или продукта».