CC BY
299
УДК 004.4(043) 681.513.2
МЕТОДЫ ИНТЕГРАЦИИ ЕСЛБ И РЬМ СИСТЕМ В.В. Сафронов, В.Ф. Барабанов, С.А. Минаков
В статье рассмотрены вопросы, связанные с методами и алгоритмами интеграции ЕСЛБ и РЬМ систем
Ключевые слова: PLM, трансляция, Java, коннектор
В настоящее время качество производственного проекта во многом зависит от применяемой технологии проектирования. Термин PLM включает в себя управление производством продукта с момента разработки его концепции через проектирование и производство до продаж, послепродажного обслуживания и утилизации. Возможности, которые предоставляет PLM, позволяют предприятию эффективно обновлять свои продукты и релевантные услуги на протяжении полного бизнес-цикла [2].
Следует отметить, что PLM чаще всего используют предприятия с дискретным типом производства. Наиболее актуально для авто- и авиапроизводств и предприятий бытовой электроники, где продукт состоит из многих компонентов, реализуемых в программных
решениях разных поставщиков.
PLM содержит набор средств: для
проектирования - куда включены такие системы как: CAD (автоматизированное
проектирование), CAE (автоматизированное конструирование), CAPP (планирование технологических процессов) и CAM
(автоматизированное производство), а также средства организации совместной работы, визуализации, управления и разделения информации об изделии (PDM). MRP-системы решают задачи планирования ресурсов и управления производством, а ERP-системы — задачи управления деятельностью
предприятия. CRM-системы управляют
взаимоотношениями с заказчиками. SCM- и CPC-системы обеспечивают управление
цепочками поставок и ведение совместного бизнеса всеми партнёрами предприятия.
Не все из перечисленных видов систем относятся к средствам поддержки1 PLM-решений. Общепринято, что поддержка PLM-
Сафронов Виталий Владимирович - ВГТУ, аспирант e-mail: [email protected]
Барабанов Владимир Федорович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: [email protected] Минаков Сергей Алексеевич - ВГТУ, аспирант, e-mail: [email protected]
решений выполняется системами
автоматизации процессов проектирования (CAD/CAM/CAE и др.) и cPDM-системами (коллаборативными PDM, cPDm —
collaborative Product Definition Management).
На распространение PLM существенно влияет рост внедрений ERP систем. В результате их интеграции предприятие получает достоверную информацию о продукции и производственных процессах, на основе которой в дальнейшем рассчитываются экономические показатели деятельности компании. Процесс взаимного
проникновения: ERP и PLM систем связан, прежде всего, с тем, что значительный процент информации, которым оперируют ERP-системы, идентичен информации,
содержащейся в PLM-продуктах.
В настоящее время PLM применяют в следующих областях:
- управление процессом формирования идей;
- цифровое производство;
- анализ и управление моделированием;
- послепродажное обслуживание,
включая техобслуживание, ремонт и эксплуатацию;
- программы гарантийного
обслуживания;
- управление исходными требованиями;
- управление портфельными активами;
- управление портфелем программ;
- управление портфелем продукции;
- управление активами в дискретном производстве;
- проектирование систем;
- управление техническими
характеристиками/рецептурой/номенклатурой;
- управление соответствиями.
PLM-решения обеспечивают высокий
уровень автоматизации процессов
проектирования не только за счет большого числа инженерных приложений. Современный уровень предполагает наличие возможности параллельного проектирования, накопление и
использование корпоративных знаний, автоматизацию проведения изменений по всем этапам процесса проектирования, различные режимы визуализации проекта.
Для внедрения PLM, IT-отделу предприятия необходимо решать следующие вопросы:
— создание высокоскоростных сетей, поддерживающих мобильное расширение и изменение конфигурации;
— подготовка квалифицированного
персонала;
— распределение прав доступа среди
пользователей, которыми могут быть не только различные подразделения
производства, но и партнеры, поставщики, заказчики;
— строгое регламентирование процессов по внесению изменений в документы;
— интеграция уже имеющейся базы
данных, накопленной предприятием за весь период функционирования.
В связи с тем, что большинство
поставщиков PLM-систем не предлагают полного пакета средств внедрения на всех уровнях, компаниям приходится использовать дополнительные средства унификации форматов данных. Кроме того, чаще всего компании полностью не меняют программное обеспечение во всех подразделениях, избегая дополнительных затрат и необходимости полной переподготовки специалистов.
PLM/PDM-система служит
первоисточником информации об изделии, статус ее многократно повышается, особенно если будет произведена ее тесная интеграция с системой оперативного учета на уровне номенклатуры и конструкторских
спецификаций.
Наиболее распространенные PLM-решения можно разделить на две категории: входящие в наборы продуктов для проектирования и представляющие собой часть комплекта бизнес-приложений.
Поставщики систем первой категории обычно включают в свои пакеты продукты CAD, CAM, CAE, PDM, SLM (Simulation Lifecycle Management - управление данными о моделировании) и CMS (Content Management System - система управления контентом). Как правило, такие PLM-решения ориентированы на поддержку процессов проектирования и управления инженерными данными и обеспечивают тесную интеграцию с источниками информации о разработке
продукции. Это позволяет пользователям тесно сотрудничать в ходе создания,
модификации и производства продукции.
Вендоры PLM-решений второй категории поставляют их вместе с другими бизнес-приложениями, такими как ERP, MOM
(Manufacturing Operations Management -управление производственными операциями) и SCM. Интеграция этих приложений с PLM открывает разным подразделениям
предприятия доступ к информации о
продукции.
Использование коннекторов
Любая система комплексной
автоматизации внедряется не с нуля. Как
правило, она заменяет устаревшие системы, а затем нередко функционирует в окружении других специализированных приложений, выступая для них в качестве единой базы данных. Соответственно, для разработчиков крупных приложений масштаба предприятия (PLM-систем) большое значение имеет
стабильная архитектура, обеспечивающая
необходимую гибкость для интеграции с другими приложениями.
Коннекторы (Connectors), позволяют интегрировать внешние приложения или
технологии с PLM системой за счет использования открытых стандартов. На
текущий момент существуют несколько групп коннекторов: DCOM, Business, Java и .NET.
DCOM Connector использует
распределенную компонентную модель (DCOM) для организации доступа к бизнес-объектам. Для каждого бизнес-объекта
генерируется прокси-компонент COM. Они
размещаются в приложении COM+, тем самым обеспечивая системе встроенные
преимущества COM+: кэширование каналов связи с сервером и управление транзакциями. Для связи между прокси-компонентами и сервером используется специализированная библиотека низкоуровневого протокола, по которому происходит обмен данными. Поддерживаются синхронный и асинхронный режимы протокола, а также протоколы, использующие транзакции и очереди.
После признания XML международным стандартом обмена данными был разработан Business Connector, обменивающийся с внешними приложениями с помощью XML-документов. Поскольку XML-документы могут передаваться через Интернет по протоколу HTTP, то бизнес-коннектор позиционируется как прослойка среднего уровня между PLM и Интернет-
приложениями, позволяющая реализовывать бесшовную интеграцию (рисунок).
Интеграция с помощью Business Connector
Java Connector представляет собой инструментарий, позволяющий Java-
приложениям взаимодействовать с любыми системами PLM и вызывать функции Java из среды PLM-систем. Java Connector позволяет работать в синхронном и асинхронном режиме, использует транзакции, очереди при выполнении операций и пул клиентских соединений.
.NET Connector является преемником DCOM-коннектора, т. е. наследовал все его возможности. Однако технология .NET позволила расширить функциональность и упростить его использование для разработчиков приложений.
Использование конверторов данных
В настоящее время наблюдается рост доли пользователей предпочитающих использовать специализированные системы конвертации данных перед использованием встроенной функциональности
импорта/экспорта. В 2008 году эта доля составляла 30%, в то время как в 2010 году она поднялась до 66%. В большинстве случаев используются инструменты от известных поставщиков, таких как ITI TranscenData, Theorem Solutions, Spatial и TransMagic.
Наиболее часто встречающейся ошибкой при передаче данных являются ошибки в геометрии: пропавшие или перевернутые
грани, дублированные ребра и ошибки с файлами (не соответствие форматов, версий и т.п.).
Подходы к обмену данными у OEM (производители комплектных изделий) и поставщиков комплектующих существенно отличаются.
Во-первых, поставщики комплектующих предпочитают обмениваться данными о конструктивных элементах, истории построения, производственной информацией, в то время как OEM в 80% случаев ограничиваются обменом только геометрией и
топологией. С другой стороны OEM не допускают редактирования данных на стороне поставщиков комплектующих. Следует отметить, что OEM предпочитают обмениваться данными в нативных форматах и даже требовать от поставщиков использования той же CAD/ECAD-системы, поставщики комплектующих все чаще предпочитают использовать открытые форматы передачи данных.
Одной из сложностей, с которой сталкиваются разработчики функции импорта, экспорта или конвертирования данных, является либо отсутствие, либо неполное описание формата данных.
Использование файлов визуализации
Многие производители CAD/ECAD систем практикуют выдачу партнерам файлов визуализации (JT, eDrawings, DWF) обеспечивая тем самым возможность просмотра геометрии, осуществление ее измерения, создание аннотаций и пометок, в то же время, сохраняя интеллектуальную собственность разработчика [3]. Кроме того, файлы визуализации обычно компактнее, что упрощает их передачу.
Централизованное хранение данных упрощает их поиск и доступ к ним. Возможность эффективного поиска, в свою очередь, упрощает возможность повторного использования уже готовых данных, что сокращает время и стоимость разработки.
Возможность чтения оригинальных данных из других CAD/ECAD исключает промежуточный этап по экспорту данных в нейтральные форматы IGES или STEP и последующую конвертацию нейтральных данных в рабочий формат. Использование файлов визуализации обеспечивает
сотрудничество без необходимости обмена оригинальными проектными данными и делает работу независимой от используемых CAD/ECAD систем.
К современным нейтральным форматам визуализации данных PLM систем на сегодняшний день можно отнести формат файлов JT, зарегистрированному в виде Общедоступной спецификации ISO PAS 14306
[4].
Легковесное представление 3D данных является частью данных об изделии, которые создаются с использованием систем автоматизированного проектирования
(CAD/ECAD). В связи с тем, что легковесный формат является открытым и широко распространенным, он обеспечивает
приложениям имитационного моделирования, создания цифрового макета изделий (Digital Mockup), проектирования в контексте и создания упрощенных чертежей, доступ к информации, традиционно закрытой в собственных форматах данных систем.
Трансляция данных
Проблема обмена возникает в тех случаях, когда пользователи CAD/ECAD хотят получить доступ к 3D моделям, построенным в сторонних пакетах относительно
используемой PLM системы - и наоборот. Для трансляции данных, необходимо: построенные 2D чертежи встроить в оболочку системного моделирования; а сложные 3D-модели необходимо транслировать в двумерные примитивы [1]. Данная проблема имеет ряд решений, но наиболее часто используемыми являются два способа.
Первый вариант трансляции: заключается в преобразовании линий и прочей информации из файлов CAD/ECAD в формат, который понимается системой 3D-моделирования. Поскольку эти системы обрабатывают данные по-разному и по разному алгоритму, трансляция требует проверки множества факторов: соответствие цветов и стилей линий; правил и порядка обработки уникальных элементов чертежа; проведение верификации имен слоев; включение разметки в проект; проведения проверки соответствия наборов шрифтов в обеих системах; осуществление проверки соответствия масштабов чертежей. В результате трансляции будет получен чертеж, который можно изменять с помощью инструментов 3D моделирования.
Второй вариант трансляции применяется в тех случаях, когда необходимо просмотреть,
как выглядят чертежи CAD/ECAD. Он выполняет визуально-точный перевод, отображающий образ чертежа CAD/ECAD в точности так, как он выглядел исходно.
Основной проблемой внедрения PLM систем остаётся - комплексное использование набора разноориентированных программ - это дублирование информации и несовместимость программных продуктов. Как правило, возникают сложности, когда, используя один продукт, предприятие пытается наращивать систему, подключая к работе дополнительные программные решения.
Импорт и наследование данных являются важнейшими задачами при автоматизации всех систем предприятия. Как правило,
автоматизированные рабочие места имеют свою отлаженную систему передачи данных и должны быть интегрированы в общую оболочку без дополнительных затрат по вводу всей накопленной информации при переходе на новую единую платформу. Установление таких интегрирующих справочных оболочек с так называемым бесшовным методом передачи информации особенно актуально для большинства крупных производств, где необходима централизованная база, вне зависимости от территориального
распределения сети производств.
Литература
1. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) / Ли К. СПб.: Питер, 1996. 559 с.
2. Д.Левин, В.Малюх, Д.Ушаков Энциклопедия PLM / Д.Левин, В.Малюх, Д.Ушаков; Издательский дом «Азия», 2008 г. - 448 с.
3. В. Малюх Введение в современные САПР / В. Малюх; Изд-во ДМК Пресс, 2010 г. - 192 с.
4. Randy H. Shih Parametric Modeling with UGS NX 4 / Randy H.; 2006 г. - 371 с.
Воронежский государственный технический университет
METHODS FOR INTEGRATING ECAD AND PLM SYSTEMS V.V. Safronov, V.F. Barabanov, S.A. Minakov
The questions related to the methods and algorithms for integrating ECAD and PLM systems Key words: PLM, translation, Java, connector
