Интеграция plm + erp: эффект синергии. Часть 6 (Журнал ИТМ,...

КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ

22

ERP И PLM

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА № 9/2013

Владимир Закомирный, руководитель проектов компании «Софт-Рейтинг Консалт», PMP

PLM + ERP: эффект синергии. Часть 6

В течение жизненного цикла (ЖЦ) данные об инженерном изделии (процессы, структу-ра, документы и т. д.) детали-

зируются и изменяются, информаци-онная модель изделия наполняется от одного этапа ЖЦ к другому. Дан-ные информационной модели «раз-бросаны» по разным процессам и поддерживающим их информаци-онным системам. Для обеспечения наследования данных в различных системах и достижения непрерыв-ности процессов управления данны-ми на различных этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ), необходима их интеграция с использованием об-щих принципов представления дан-ных. В результате предприятие по-лучает т. н. единое информационное пространство (ЕИП).

В предыдущей пятой части ста-тьи было начато рассмотрение основ информационной архитектуры ре-шения, позволяющего интегрировать системы PLM и ERP1. Была описана упрощенная модель данных системы управления технологической подго-товкой производства (ТПП). Она ба-зируется на трех основных сущностях: продукт (данные об изделии), процесс (данные о процессах изготовления), предприятие (данные о подразделени-ях и используемых производственных мощностях). Для каждого элемента структуры изделия создается техно-логический маршрут (ТМ), содержа-щий всю производственную инфор-мацию о процессах его изготовления или ремонта (назначение операций, переходов, структурных подразде-лений, ресурсов, видов работ и т. п.).

ТМ в PLM-системе является объек-том типа «Технологический процесс» (ТП) и может иметь иерархическую структуру. В рамках организации тех-нологической структуры изделия рас-сматриваемая модель оперирует дву-мя основными сущностями: MBOM (Manufacturing Bill of Material, техно-логический состав изделия) и BOP (Bill of Process, иерархическая струк-тура ТП агрегатной и окончательной сборки с поступающими на процесс комплектующими). Отличие MBOM от EBOM (Engineering Bill of Material, конструкторский состав изделия) со-стоит в наличии технологических элементов и группировке комплек-тующих в технологические сбороч-ные узлы, соответствующие учетным производственным сборкам. Функ-ционал, обеспечивающий управле-

Рекомендации по интеграции инженерных и бизнес-данных

Объединение ERP- и PLM-систем производственного предприятия выводит его на совершенно новый конкурентный уровень, позволя-ющий быстро и эффективно адаптировать сложнотехнические из-делия к меняющимся условиям рынка. На протяжении серии статей автор рассказал о выгодах и перспективах бизнеса при объединении двух различных ИТ-экосистем предприятия — ERP и PLM. В первых публикациях он также осветил принципы построения ERP и PLM и их родовые отличия. В последующих статьях были проанализирова-ны подходы к интеграции этих систем. В этих материалах обраща-лось внимание на проблемы, возникающие при интеграции, а также давались рекомендации, как их преодолеть. (Части 1-5 статьи публи-ковались в выпусках ИТМ №№ 11 и 12 за 2012 год, а также 1-2, 3, 7-8 за 2013 год.) В данной, завершающей, части автор на примере показывает, за счет чего происходит интеграция двух систем

1 В качестве референсной использована упрощенная модель информационной архитектуры решения для интеграции систем Siemens Teamcenter (PLM) и SAP ERP.


23

ERP И PLM

№ 9/2013 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА

ние составами изделия, позволяет достичь однозначного представления различных структур изделия с целью их выгрузки в системы планирования ERP / MES под сформированный заказ клиента.

Упрощенная модель ЕИП предприятия

Реализация инженерных процессов технологической подготовки произ-водства (ТПП) невозможна без реали-зации процессов конструкторской под-

готовки производства (КПП). Средства информационной поддержки, которые предоставляет PLM-система, основа-ны на принципах единства информа-ции, обеспечения доступа к этой ин-формации службам всех инженерных

Рис. 1. Модель распределенного проектирования и производства

Рис. 2. Схема обмена данными между PLM Teamcenter и ERP

Teameanter

nl Изделие/Модификацияn(ревизия)nизделияnl Структураnизделияn(BOM,nМВОМ,...)nl Документыnl Измененияnl Информацияnоnстатусахnовъектовnl Информацииnоnприменяемостиnмодификацийnl Объектыnнормативно-справочнойnинформацииnl Структураnпроцессовnсборкиn(ВОР)nl Структураnтехнологическогоnпроцессаnl Операцииnl Рабочаяnинструкцияnl Структурноеnподразделениеnl Ресурсnl Контекстnвзаимодействийnl Атрибутыnобъектовnl Информацияnпоnверсии/ревизииnl Отношенияnмеждуnобъектами

ERP

nl Номенклатураnl Спецификацияnl Документnl Объектыnнормативно-справочнойnинформацииnl Информацияnоnстатусахnобъектовnl Информацияnоnприменяемостиnмодификацийnl Маршрутnl Поспедовательностьnвыполненияnl Операцияnl Рабочаяnинструкцияnl Рабочийnцентрnl Оборудованиеnl Контекстnвзаимодействияnl Атрибутыnобъектовnl Информацияnпоnверсииn/nревизииnl Связиnмеждуnобъектами

Teamtenter Gateway to ERP

Данныеnобnэлементахnnсоставаnизделия

EBOM&MBOM

Документы

Изменения

ОбъектыnНСИ

Технологическиеnпроцессы/маршруты

Рабочиеnинструкиии

Рабочийnцентр

Измененияnстатуса

Данныеnоnвыполнении


24

ERP И PLM


направлений и управления данными, созданными различными участниками процессов ЖЦИ как единым целым. Одной из основных целей системы PLM является качественная подготовка инженерных данных для их последу-ющей обработки системами планиро-вания производства MRP / ERP-класса,

системами АСУТП / MES и т. п. При ор-ганизации соответствующего взаимо-действия с системой производственно-го уровня достигается максимальный экономический эффект от внедрения системы PLM (см. рис. 1).

Возможности интеграции, реали-зованные, например, в PLM-системе

Teamcenter, позволяют назначать номера объектам из ERP-системы, координиро-вать заявки на изменение, обеспечивать двусторонний обмен между различны-ми BOM-структурами с поддержкой вариантных опций и правил модифика-ций спецификаций (см. рис. 2).

С точки зрения идеальной инфор-мационной модели управление инфор-мационными массивами предприятия должно обеспечиваться как можно меньшим количеством ИС с как мож-но большим спектром закрываемых ими задач. Данный подход позволяет минимизировать расходы на их вне-дрение, интеграцию, адаптацию и об-служивание. Однако высокий уровень абстракции и сложность этих систем, предъявляет к квалификации конеч-ного пользователя достаточно высокие требования, из-за которых внедрение ИС на начальных этапах является до-статочно проблематичным, но в итоге, после прохождения адаптационно-го периода и осознания получаемых выгод, принимается и осваивается. В качестве средств управления инже-нерными данными и ЖЦИ с выходом на задачи производства видятся три системы: PLM, MES и ERP.

Как правило, при решении о вне-дрении PLM-, ERP- или MES-системы, в компании уже существует масса разнородных коммерческих или соб-ственной разработки ИС: от закрыва-ющих определенные локальные задачи подразделений до систем корпоратив-ного уровня, которые предполагает-ся либо менять, либо интегрировать. Следует понимать, что это целый ком-плекс болезненных и трудоемких про-цедур, включающий в себя:

nn полный или частичный реинжиниринг существующих бизнес-процессов;

nn обучение пользователей новым ме-тодам работы в новой ИС с есте-ственной конфронтацией и отвер-жением этих методов и ПО;

nn комплекс работ по адаптации ново-го ПО к условиям предприятия с за-грузкой необходимых данных из су-ществующей ИС или вводом новых, ранее не использовавшихся данных;

nn комплекс работ по интеграции ново-го ПО с рядом новых или существу-

Рис. 3. Информационная модель предприятия — 1-й вариант

Рис. 4. Информационная модель предприятия – 2-й вариант


25

ERP И PLM


ющих ИС, с процедурами обмена и синхронизации данных;

nn увеличение нагрузки на конечного пользователя с целью обеспечения актуальности информации в обе-их ИС до окончательного перехода на новую;

nn выделение специализированных ре-сурсов ИТ-подразделений для под-держки новой ИС.

Очевидно также, что при реализа-ции больших информационных про-ектов, дающих очевидные преимуще-ства и выгоды для компании в целом, их стратегические цели зачастую рас-ходятся с целями отдельно взятого подразделения, участвующего в про-екте. Поэтому проекты, которые об-ладают высокой степенью сложности, большим количеством рисков и капи-таловложений, должны курироваться высшим руководством компании с це-лью обеспечения стратегической цели, заложенной в проект.

Варианты модели ЕИППри внедрении PLM-системы, дой-

дя до решения задач ТПП, компании, как правило, выбирают одну из двух основных моделей дальнейшего раз-вития:

– унаследование как можно боль-шего количества данных из разнород-ных технологических систем и последо-вательный перевод всех подразделений на работу в среде PLM (см. рис. 3). Дан-ный подход включает работы:

nl разработка единых правил работы с конструкторской и технологической информацией в рамках ЕИП;

nl разработка правил взаимодей-ствия и процедур управления измене-ниями;

nl адаптация модели данных к тре-бованиям конструкторско-техноло-гической подготовки производства (КТПП) и систем ERP / MES;

nl унификация данных и форм вы-ходной документации для всех подраз-делений компании;

nl приведение справочных данных к единому знаменателю;

nl интеграция с системами ERP / MES.nn интеграция существующих техно-

логических систем предприятия (CAPP2) с системой PLM (см. рис. 4). Данный подход включает работы:

nl разработка единых правил работы с конструкторской и технологической информацией в рамках ЕИП;

nl разработка правил взаимодей-ствия и процедур управления измене-ниями;

nl адаптация модели данных под тре-бования КТПП, систем ERP / MES и CAPP;

nn приведение справочных данных к единому знаменателю;

nn интеграция с системами ERP / MES / CAPP.

Необходимо отметить тот факт, что задачи управления технологиче-ским составом изделия (MBOM), ци-

клограммами процессов агрегатной и окончательной сборки (BOP), техно-логическими процессами сборки, меж-цеховыми маршрутами изготовления элементов состава изделия и распре-деления работ по маршруту целиком лежат на системе управления данными PDM / PLM.

Определение технологического состава изделия. Если конструктор-ский состав узла не соответствует технологическому, то осуществляет-ся разбиение конструкторского узла на фантомы. Количество фантомов соответствует количеству технологи-ческих узлов, в которых применяют-ся комплектующие конструкторского узла. Несконфигурированный техно-логический состав изделия (обозна-чим PLM MBOM 150 %) представляет собой избыточную структуру данных.

В качестве примера, рассмотрим сле-дующую структуру данных (см. рис. 5).

Рис. 5. Несконфигурированные (избыточные) MBOM и BOP

2 Computer‑Aided Process Planning (CAPP) – автоматизированная система ТПП. Задача: по CAD‑модели изделия составить план его производства — маршрут изготовления, содержащий сведения о последовательности технологических и сборочных (при необходи‑мости) операций, оборудование, приспособления и инструменты, используемые на каждой операции. Примеры: Tecnomatix от Siemens PLM Software, Vertical от Ascon.


26

ERP И PLM


Двигатель в сборе – технологический узел, поставляемый на окончательную сборку автомобиля. Технологический состав изделия отличается от конструк-торского наличием узлов и агрегатов, относящихся к электрической, гидрав-лической и кузовной части изделия, не входящих в один конструкторский узел. Несконфигурированный состав узла «Установка 1» включает в себя:

nn две действующие в производстве модификации детали P60-Диск (ре-визии А и В), имеющие отличия в геометрии;

nn три ревизии детали P70-Кольцо (действующая в производстве P70 / B, аннулированная P70 / A и ревизия на изменении P70 / C);

nn две сборочные единицы T80 / A-Сборка 1 и T80–1 / A-Сборка 1, под-чиненные вариантным правилам (т. е. в зависимости от комплектации изделия, будет присутствовать одна из этих сборок).

Определение технологического маршрута (ТМ) сборки. Для соответ-ствующей технологической сборки определяется:

nn последовательность процессов сбор-ки узлов и агрегатов;

nn состав и количество комплектую-щих;

nn участвующие структурные подраз-деления.

С целью передачи состава изделия в ERP-систему в автоматизированном режиме формируется однозначный состав изделия (обозначим MBOM 100 %) и однозначный состав после-довательности процессов агрегатной и окончательной сборки (BOP 100 %) (см. рис. 6).

Определение ТМ изготовления. Для каждой модификации (ревизии) детали технологического состава (MBOM) создается ТМ ее изготовле-ния (PLM BOP) (см. рис. 7).

ТМ изготовления определяет:nn последовательность структурных

подразделений в процессе изготов-ления изделия;

nn виды работ, выполняемые в струк-турных подразделениях, образую-щие начало сквозного ТП.

Последовательность пунктов маршрута для каждой ревизии детали

выгружается в ERP-систему. В даль-нейшем каждый пункт маршрута (Механообработка, Гальваника и т. п.) будет содержать ТП, описывающий выполнение работ в текущем пункте маршрута. В нашем примере полага-ем, что ТМ для модификации детали (ревизии) P60 / A-Диск и P60 / B-Диск не изменяется, различными будут только ТП. Описанные выше дей-ствия по формированию технологи-ческого состава изделия, структуры (циклограммы) процессов агрегатной и окончательной сборки, ТМ изготов-ления, выполняются в системе PLM, и выполнение данных работ в CAPP-системе не представляется возмож-ным по причине отсутствия функ-ционала работы с составом изделия и маршрутизации потоков работ. CAPP-система используется только для разработки технологических про-цессов изготовления в рамках ТМ, определенного в PLM-системе (см. рис. 8, выделено красным).

Разработка ТП. Вариант 1 — От‑сутствие интеграции. Предполагается, что все ТП текущего ТМ изготовле-ния выполняются в PLM-системе (см. рис. 8). ТП для детали версии P60 / A и P60 / B в PLM-системе будет один, из-быточна будет его структура, которая будет учитывать два варианта изготов-ления детали.

Для передачи ТП в ERP-систему, при помощи опций конфигурирова-ния системы PLM, определяется одно-значный состав ТП для каждой реви-зии детали (см. рис. 9).

Таким образом, ERP-система, вла-дея информацией о ТМ изготовления каждой ревизии детали, на основа-нии переданного из PLM-системы однозначного состава изделия (MBOM 100 %) и однозначного состава процес-сов агрегатной и окончательной сбор-ки (BOP 100 %), при планировании будет оперировать соответствующими ТМ и ТП, определяемыми конфигура-цией MBOM и BOP.

Разработка ТП. Вариант 2 — Ча‑стичная интеграция. Данный вариант предполагает, что большинство ТП те-кущего ТМ изготовления выполняют-ся в CAPP-системе (см. рис. 10).

Рис. 6. Сконфигурированные (однозначные) MBOM и BOP для передачи в ERP


27

ERP И PLM


ТП разрабатывается в CAPP-системе и сохраняется в виде файла для соответствующей модификации (ревизии) ТП в PLM-системе. Требуе-мая информация по процессу переда-ется из CAPP в ERP-систему.

Таким образом, ERP-система, владея информацией о ТМ изготовления каж-дой ревизии детали, на основании пере-данного из PLM-системы однозначного состава изделия (MBOM 100 %) и одно-значного состава процессов агрегатной и окончательной сборки (BOP 100 %) (см. рис. 9), при планировании будет оперировать соответствующим версии детали ТМ, переданным из PLM, и со-ответствующим версии детали ТП, пе-реданным из CAPP.

При частичной интеграции воз-можно сохранение из CAPP в PDM-систему технологического комплекта документов (карт), XML-описание ТП и т. п.

Разработка ТП. Вариант 3 — Пол‑ная интеграция. Вариант полной инте-грации полностью включает Вариант 2 плюс формирование дерева ТП в PLM-системе, полностью идентичного дере-ву ТП CAPP-системы (см. рис. 11).

Т.е. при сохранении файла ТП в CAPP-системе, в PLM формирует-ся идентичная структура данных. ТП выгружаются в ERP из системы PLM. Данный подход применим при жела-нии формировать сводную конструк-торско-технологическую докумен-тацию по составу изделия из PLM, а не из ERP-системы.

Какой вариант лучше. На стороне систем CAPP – отлаженная модель данных, средства расчета режимов об-работки, норм времени, материалов, экспертные системы по подбору ин-струмента, оборудования, справочная технологическая информация, входя-щее в поставку большое количество

отчетов. Но, как только мы начинаем говорить об интеграции CAPP с PLM, выясняется, чтобы интегрировать эти системы, необходимо создать в PLM точно такую же модель данных и про-вести работы по синхронизации НСИ, которые со временем, так или иначе, окажутся полностью в PLM. Интегра-цию нужно поддерживать в актуаль-ном состоянии при выходе новых вер-сий продуктов, а также при изменении модели данных.

Система PLM – единая среда вза-имодействия всех инженерных служб. Технологическим подразделениям в любом случае придется работать с системой PLM (получать задания, согласовывать конструкторскую доку-ментацию и т. п.).

Выбор решения по ведению и управ-лению данными ТПП между CAPP- и PLM-системами всегда остается за предприятием. С нашей точки зрения,

Рис. 7. Конфигурирование однозначного BOP для каждой ревизии детали


28

ERP И PLM


выбор системы CAPP – это тактиче-ское решение, которое закроет нужды сегодняшнего дня. Для выявления кол-лизий на ранних стадиях проектирова-ния сложного объекта и обеспечения беспрепятственного взаимодействия территориально удаленных участни-ков проекта необходимо поддерживать возможность совместной работы (па-раллельный и коллаборативный инжи-ниринг). Поэтому выбор PLM – это стратегический шаг, который позволит всем подразделениям предприятия и предприятиям корпорации обмени-ваться данными о технологии производ-ства продукции, работая в ЕИП.

Выбор интеграционной платформы

В качестве интеграционной платфор-мы целесообразно использование PLM-системы и интеграции ее с прочими системами в ЕИП. Односторонняя на-правленность – тривиальна (отсутству-ет обратная связь). Наличие обратных связей (итераций) требует двунаправ-ленной интеграции3 между системами. Рис. 10. Разработка ТП при частичной интеграции PLM и ERP

Рис. 8. Создание в PLM несконфигурированного ТП при отсутствии интеграции

Рис. 9. Создание сконфигурированного (однозначного) ТП для передачи в ERP


29

ERP И PLM


3 Двунаправленная интеграция с системой SAP ERP реализована ведущими западными производителями PLM‑систем: Siemens PLM Software (продукт Teamcenter Gateway for SAP) и Dassault Systemes (продукт ENOVIA X‑BOM for SAP). 4 ARIS (Architecture of Integrated Information Systems) – методология и тиражируемый программный продукт для моделирования бизнес‑процессов организаций. Продукт и методология принадлежат немецкой компании Software AG как результат поглощения компании IDS Scheer.

Рис. 11. Разработка ТП при полной интеграции PLM и ERP

Для обеспечения интеграции типа «точ-ка-точка» между многими разнород-ными системами, обрабатывающими данные об объекте, необходима рефе-ренсная модель данных. Для ее форми-рования следует использовать методоло-гию, изложенную в стандарте ISO 15926.

Влияние требований на архитектуру ЕИП

Архитектура решений, модель дан-ных, настройки систем и т. д. могут существенно зависеть от специфики и бизнес-требований предприятия. Для определения и моделирования

архитектуры ЕИП целесообразно при-менение организационно-функцио-нального моделирования, которое по-зволит связать воедино модель ЖЦИ и модель производственных процес-сов. Идеальным инструментом такого моделирования является ARIS4.

Аналитики CIMdata приводят данные на основе исследования по интеграции ERP и PLM:

nl на 75 % сокращаются сроки, издержки и число ошибок, связанные с ручным переносом информации из одной системы в другую;

nl на 75 % уменьшаются издержки из-за ошибок в спецификациях, создаваемых теперь один раз, а затем управляемых согласо-

ванно в PLM и ERP;

nl на 15 % снижается стоимость товарно-материальных запасов, так как инженеры и конструкторы, зная, какие детали есть

на складе, включают их в новые версии изделий и тем самым повышают степень многократного использования компонентов;

nl на 8 % сокращаются остатки материалов, которые невозможно использовать в производстве из-за того, что они либо давно

находятся на складе, либо были заказаны до того, как отдел снабжения узнал об изменении выпускаемой продукции.

Выгода интеграции PLM-ERP в цифрах

Интеграция plm + erp: эффект синергии. Часть 6 (Журнал ИТМ,...

Documents