MPLM IG™ ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ │ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА │ ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ

09.08.2016

Постулаты PLM. Лучшая книга о базовых принципах построения систем управления жизненным циклом изделий

Лучшая книга о базовых принципах построения систем управления жизненным циклом изделий
Зайдите в книжный магазин, там полно книг, посвящённых АСУП, в том числе достаточно много изданий о PLM-системах. Полистайте эти книги. Подавляющее большинство из них посвящены IT-системам различных разработчиков. Попадаются и те, которые рассказывают о концепции организационной структуры класса PLM, но также опираясь на IT-решения. Большинство литературы по PLM-системам напоминают справочники пользователей программ. И практически нет книг о фундаментальных основах PLM как системы организации перерабатывающего производства.С системой образования тоже судя по общению с выпускниками ВУЗов не всё ладно. Выпускники ВУЗов воспринимают PLM как IT-систему и не понимают сути организационно технической PLM-системы в целом. Для них, PLM – это прикладной предметно-ориентированный программный комплекс. Они ставят всё с ног на голову, пытаясь "подогнать" жизненный цикл под структуру программного обеспечения, вместо того чтобы "подгонять" программный комплекс под потребности операций жизненного цикла. Я прочитал много книг о PLM-системах, самая полезная из всех на мой взгляд, книга, изданная на английском языке в 1998 году «Advances in Production Management Systems. Perspectives and futu re challenges». В это издание вошли труды (фундаментальные исследования) под редакцией трёх японских учёных: Norio Okino, Hiroyuki Tamura и Susumu Fujii.
Скачать книгу можно в разделе «Документы» нашей группы Вконтакте (книга на английском языке).
Рекомендую коллегам если не прочитать, то хотя бы внимательно изучить научные материалы в этой книге.
Вы не найдёте в этой книге термина PLM, но она именно о "Product Lifecycle Management". Дело в том, что когда велась работа над изложенными в издании материалами, термина PLM ещё не существовало.
Жизненный цикл изделия – это многомерная система, состоящая из определённого количества этапов: проектирование, производство, материальное обеспечение, маркетинг, эксплуатация и др. Идея-прообраз современных PLM-систем принадлежит японскому учёному, профессору Киотского университета Норио Окино. Ещё в 60х годах прошлого столетия, он разработал принцип "твердотельного моделирования" на котором работает ядро "Parasolid", являющееся базовой платформой геометрического моделирования для многих ведущих САПР, систем технологического проектирования и инженерного анализа (CAD/CAM/CAE). Работа над CAD и послужила генератором идеи создания информационной среды жизненного цикла изделий взаимно-однозначной физической среде.
В 1983 году Норио Окино публично высказал суждение о том, что производство материальных объектов, а также сопутствующие процессы проектирования, технологической проработки и управления, сильно отличаются от других видов деятельности человека, поэтому им должна соответствовать особая архитектура программно-методического, математического и информационного обеспечения.
Производство и все сопутствующие ему процессы происходят в физическом пространстве, а процессы, протекающие в компьютерных системах, в информационном пространстве. Поэтому для эффективного использования IT-технологий необходимо преобразовать производственные проблемы, происходящие в физическом пространстве в информационные проблемы, а также иметь возможность обратного преобразования данных. Такое преобразование следует рассматривать как проблему адекватного моделирования, т.е. установления взаимно однозначного соответствия между физическим и информационным пространством.
Норио Окино опередил своё время определив образ современных систем высшего уровня промышленной автоматизации.
Обыватели очень часто искажают суть метода организации перерабатывающего производства, именуемого PLM-системой. PLM (Product Lifecycle Management/управление жизненным циклом изделия) – это алгоритм структурирования и управления массивом данных об изделии, его производстве и потребительских свойствах. PLM – это логическая структура имеющая закономерную иерархию информации об изделии, включая средства производства и все сопутствующие операции. Сердце PLM – интегрированная информационная модель.
Интегрированная информационная модель представляет собой хранилище данных, содержащие все сведения, создаваемые и используемые всеми подразделениями и службами предприятий, являющимися участниками жизненного цикла изделия. Это хранилище имеет сложную структуру и многообразные внешние и внутренние связи. Интегрированная информационная модель включает в свой состав две объединённые базы данных: общую базу данных об изделии (геометрические характеристики, физические свойства, количество и т.д.) и общую базу данных о ресурсах предприятий-участников жизненного цикла (финансы, оборудование, персонал и т.д.).
В идеале PLM-система представляет из себя иерархию неделимых частей изделия имеющую понятные связи с обрабатывающими и сопутствующими операциями, это представляет из себя алгоритм действий направленных на переработку материалов с целью производства изделий.
Интегрированная информационная модель (виртуальная модель) дуалистична (объект/операция). Идеальная интегрированная информационная модель взаимно-однозначна физическому объекту и комплексу производственных и сопутствующих операций.
Алгоритм PLM-системы выражается также, как и алгоритм производства, отношением между объектом и операцией Obcon=Op(Ob), которое означает, что объект Obcon получен выполнением операции Op над объектом Ob. Символы Op и Ob, могут выражать как единичные операции и объекты, так и группы операций и объектов.
Алгоритм PLM — это динамическая система, состоящая из множества элементов, для которых задана функциональная зависимость между временем, объектом и операцией.
Определение величины времени для элементов Op, формирует исходные данные (Массивность) алгоритма. Массивность алгоритма является его основой.
Построение массива данных алгоритма PLM является фундаментом для технико-экономического анализа производственной деятельности и разрабатывается методом экспериментального исследования действующего производства, или проектирования нового производства.
Родина, эволюция и распространение PLM
Изучая научные труды японских учёных, я пришёл к выводу, что родиной PLM является не США как считают многие, а Япония. И самый большой, фундаментальный научный вклад в создание PLM-концепции внёс профессор Киотского университета Норио Окино.
Судя по изученным материалам, американский оборонно-промышленный комплекс стал создавать глобальную CALS под влиянием фундаментальных научных исследований японских учёных. В 1985 году Министерство обороны США объявило планы создания глобальной автоматизированной системы электронного описания всех этапов проектирования, производства и эксплуатации продуктов военного назначения. В последующие годы CALS-технология получила широкое развитие в оборонной промышленности и военно-технической инфраструктуре Министерства обороны США. Это позволило ускорить выполнение НИОКР на 30—40 %, уменьшить затраты на закупку военной продукции на 30 %, сократить сроки закупки ЗИП на 22 %, а также в 9 раз сократить время на корректировку проектов. Конечно такой успех побудил сначала крупные промышленных холдинги, а затем и остальные производственные компании инвестировать в разработку и внедрение PLM-систем.
Сегодня производительность предприятий с одинаковым набором оборудования и прочими равными возможностями производства, может отличаться на сотни процентов. Это обусловлено эффективностью системы управления производственными и сопутствующими ресурсами.
Почему так? В чём причина?
Представите себе улицу с большим количеством светофоров. Зелёный свет горит 10 секунд.  Стоп линия находится в 60 м от светофора, на таком расстоянии спешащий водитель может разогнаться до 50-55 км/час на хорошей машине. Среднее расстояние от капота до капота машин, которые стоят в линии перед светофором – 5м. Допустим, что перед стоп линией собралось 12 автомобилей и того 60м, а зелёный светофор горит только 10 секунд.
Теоретически, все 12 автомобилей не нарушая ПДД могут проехать перекрёсток на зелёный сигнал светофора.
Но это было бы в том случае, если бы все автомобили тронулись с места одновременно и с равным ускорением, что в реальных условиях невозможно по причине замедления реакции водителей.
Допустим, что первый автомобиль тронется с места синхронно с включением зелёного сигнала светофора, а остальным водителям потребуется 1 секунда для того чтобы нажать на педаль после того как тронется впереди стоящий автомобиль.
Таким образом шестой автомобиль тронется с места через 5 секунд после первого и преодолев расстояние до стоп линии за 5 секунд (упрощаем, подразумевая равноускоренное движение), он последнем сможет пересечь стоп линую не нарушив ПДД.
1 секунда в примере со светофором, это время реакции (принятия решения о совершении действия). При этом, задержка реакции в 1 секунду является переменным значением зависящем от человеческого фактора, следовательно, нет возможности абсолютно точного планирования. Мы установили норму – 1 секунда, на основании этой нормы построили план пересечения перекрёстка группой автомобилей. Но если один из автомобилей заглохнет, и ему потребуется 5 секунд для того чтобы завести двигатель и тронутся с места, то пропускная способность перекрёстка резко упадёт вдвое. Точно так же происходить с производительностью на заводе.
Если при проектировании перекрёстка инженер предусмотрит ситуацию при которой один из автомобилей может заглохнуть по вине неопытного водителя или сломаться, а также предусмотрит возможность объезда проблемного автомобиля, а водитель в свою очередь не будет сильно прижиматься к впередистоящему автомобилю оставив себе место для манёвра. То часть автомобилей сможет объехать стоящий автомобиль и тем сама несмотря на форс-мажорные обстоятельства, частично или целиком сохранить пропускную способность перекрёстка.
Генри Форд придумал конвейерную систему производства, повысив тем самым производительность крупносерийных изделий в существенном объёме. 
Норио Окино придумал систему которая позволяет столь же значительно повысить производительность без изобретения Генри Форда.
Хорошо организованная, автоматизированная производственная система делает производство гибким и высокопроизводительным. Но для того чтобы эффективно автоматизировать, сначала нужно разработать систему и навести порядок ликвидировав информационный хаос. Так как попытка автоматизировать хаос внедряя АСУП уровня PLM приводят лишь к бестолковой "системе" автоматизированного хаоса. 
Для того чтобы сделать всё правильно и успешно внедрить PLM, нужно понимать фундаментальные принципы организации, изложенные в книге «Advances in Production Management Systems. Perspectives and futu re challenges» под редакцией японских учёных: Norio Okino, Hiroyuki Tamura и Susumu Fujii.
Это очень достойное издание, и когда у меня появится свободное время, по мере возможности, я буду переводить отдельные главы на русский язык, актуализировать под современный уровень развития технологий и открыто публиковать в блоге. Если кто-то из коллег пожелает присоединится ко мне в этом деле, буду очень признателен.

Комментариев нет:

Отправить комментарий

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ