Анализ существующих решений САПР, моделирование и анализ элементов изделий

Информационные системы предприятий
Существует несколько уровней информационных систем, используемых в жизненном цикле предприятия. Наиболее высоким уровнем в иерархии предприятия занимают ERP-системы.
ERP (англ. Enterprise Resource Planning, планирование ресурсов предприятия) – организационная стратегия интеграции производства и операций, управления трудовыми ресурсами, финансового менеджмента и управления активами, ориентированная на непрерывную балансировку и оптимизацию ресурсов предприятия посредством специализированного интегрированного пакета прикладного программного обеспечения, обеспечивающего общую модель данных и процессов для всех сфер деятельности. ERP-система – конкретный программный пакет, реализующий стратегию ERP.

Самое простое определение – ERP система – это ядро информационного пространства предприятия.
Электронная модель изделия при этом должна быть доступна в любой информационной системе, входящей в ERP

Однако, из анализа предыдущих двух слайдов можно сделать вывод, что ERP системы в первую очередь сфокусированы на операционной жизнедеятельности предприятия, в которой самая возможно важная часть – техническое конструирование продукции – является лишь небольшой долей среди других, зачастую вспомогательных, но не менее значимых для существования предприятия, частей, таких как:
Бухгалтерия;
Продажи;
Различная отчётность;
Нормоконтроль;
Закупки;
И многое-многое другое…

PLM-системы. Четвёртая промышленная революция
Именно поэтому был создан иной тип информационной системы, являющихся основополагающим и наиважнейшим в жизненном цикле любого продукта (изделия) – PLM-системы.
PLM – Product lifecycle management – управление ЖЦ изделия.
Иерархически, в идеале, PLM-система стоит на самом высоком уровне и содержит в себе как системы АСУП (Автоматизированные системы управления предприятием: ERP, MRP), так и систему АСУТП (Автоматизированные системы управления технологическими процессами, MES), куда входят подсистемы для решения задач управления проектированием, производством, поддержкой, SCADA – управление технологическим оборудованием.

PLM-системы
Крупнейшими производителями универсальных PLM систем на сегодняшний день можно назвать:
Siemens, Германия (сайт сименс);
Рекламный ролик Сименс-Камаз
Dassault Systèmes, Франция ( сайт дэсулт систем )
Ролик 3DS. (Для проигрывания нажмите на плей в кружочке ☺)

Цифровая (электронная) модель изделия
Ядром PLM системы является цифровая модель изделия. Другие наименования: электронная модель изделия, цифровой двойник (digital twin), цифровой макет.
Цифровая модель изделия – это совокупность электронных документов, описывающих изделие, его создание и обслуживание. Содержит электронные чертежи и/или трёхмерные модели изделия и его компонент, чертежи и/или модели необходимой оснастки для изготовления компонент изделия, различную атрибутивную информацию по компонентам (номенклатура, веса, длины, особые параметры, стоимость, материалы, физико-механические свойства), технические требования, директивные документы – для управления цифровым или аналоговым производством, техническую, эксплуатационную и иную документацию.
По существу – это файл, представляющий собой базу данных с определённой структурой и содержимым.

Цифровая модель изделия

Цифровая модель изделия

Пример организации обмена данными в
мультисистемой информационной среде

Реальная ситуация
К сожалению, объективно, очень жаль, но на окружающих нас предприятиях, возможно за исключением единиц, таких как драйверы и локомотивы производства – Иркут, Камаз (как пример отечественных), Tesla, Airbus (иностранные)…
На большинстве окружающих предприятий внедрение PLM системы практически неосуществимо по ряду причин:
Экономические – недостаток денег для внедрения (лицензии очень дороги),
Управленческие – недостаток понимания владельцев и руководителей, неумение и нежелание перестраиваться и обучаться,
Кадровые – противодействие персонала, неумение работать в информационной среде, нежелание и неумение обучаться,
технические – несовместимость используемого оборудования или внедрённых информационных сред с планируемой PLM системой, замена оборудования и используемых систем возвращает нас к экономическим причинам,
другое... (коррупция в любых проявлениях, например)
Идеальной ситуацией для построения PLM системы может являться создание новой компании – технологический стартап, например. В случае, когда его создатели задаются такой целью и сразу строят компанию вокруг интегрированной информационной системы, подбирая и персонал и оборудование, совместимые с такой информационной средой.

Как это организовано на большинстве индустриальных заводов
В связи с причинами, изложенными на предыдущем слайде, реальная ситуация такова, что на предприятиях используют разнородные информационные системы и ПО, зачастую несовместимые как друг с другом, так и с технологическим оборудованием и не позволяющие передавать электронные модели изделия между собой, так
Для экономики и продаж чаще всего применяют ERP от 1С (хотя аналогов сотни – от монстров Siemens, Microsoft, до OpenSource или ПО независимых небольших компаний);
Для производства применяют то, что есть в наличии (От отсутствия всякой технологической документации и «дяди Васи» – токаря в пятом поколении, кроме которого в районе никто не выточит, до суперсовременных ЧПУ или роботов Kuka или самописного кода для Arduino);
Для конструирования, моделирования и расчётов – также то, что есть в наличии (повторю ещё раз, лицензии очень дороги) – что смогли купить – это могут быть САПРы различных уровней – 2D проектирование, 3D моделирование, различные FEM процессоры, да и кульманы с карандашами никто не отменял.

Замечу, что хотя мастерство оптимального проектирования ручкой на бумаге, расчёта аналитическими методами при помощи гипотез теории упругости и строительной механики не устарело до сих пор и, вероятно не устареет никогда – это удел единиц инженеров, учёных и практиков.
В основной массе
- конструкторы изучают 2-3 вида ПО (SolidWorks, AutoCAD, Компас3D, например);
расчётчики также владеют 2-3 комплексами (Femap, Ansys, Catia, Abacus);
технологи в большинстве не занимаются моделированием вообще и владеют только 2D навыками для работы с КД и ТД – AutoCAD и Компас;
экономисты и бухгалтера вообще ничем не владеют, и являются только пользователями 1С начального уровня;
отдельные инженеры программируют автоматизированное технологическое оборудование по требованиям КД и ТД.

Существующие положительные факторы
К счастью, дикий капитализм, бушующий в окружающем нас мире, в силу желания разработчиков ПО зарабатывать как можно больше с одной стороны и идеалистических порывов сделать как лучше, с другой стороны, привели к тому, что многие комплексы ПО позволяют производить операции импорта/экспорта для моделей, а также сохранять модели 3D, чертежи, FEM (конечно-элементные модели) и результаты расчётов в нейтральных форматах.
И это позволяет нам эффективно трудится и взаимодействовать между различными предприятиями и даже между разными отделами одного предприятия.