Цифровизация производства

Алексей Грамматчиков
обозреватель журнала «Эксперт»
17 сентября 2012, 00:00

Развитие инженерных компьютерных систем позволяет говорить об очередной промышленной революции: компьютер готов просчитывать весь жизненный цикл изделия. На стадии проектирования он определит затраты на производство и даже на послепродажное обслуживание

Фото: Legion-Media
Современные системы проектирования теперь можно подключать к различным базам данным — от информации по стандартам и ГОСТам до перечня поставщиков и стоимости материалов. Благодаря этому еще на стадии проектирования можно просчитать, например, из какого материала наиболее выгодно производить изделие и какимбудет его срок службы

«Этот мобильный телефон разобьется, если упадет с высоты более полутора метров, поэтому корпус лучше сделать из другого материала». «А эту деталь кофеварки лучше сделать из вот этого вида стали — это хоть и повысит ее себестоимость на пять процентов, зато мы сократим убытки по гарантийным ремонтам и затраты на логистику». Такие разговоры между инженерами все чаще можно услышать еще задолго до того, как тот или иной продукт пошел в массовое производство.

Новейшие компьютерные системы проектирования выводят процесс подготовки и управления производством на принципиально другой уровень. С одной стороны, они могут заранее моделировать потребительские свойства проектируемого изделия, что позволяет понять не только то, как оно будет выглядеть, но и то, как будет себя вести в тех или иных условиях. С другой стороны, можно подстраивать все производственные бизнес-процессы: еще на стадии проектирования, например, выбрать лучших поставщиков материалов и даже вычислить, во сколько обойдется обслуживание изделия.

Третья промышленная революция

«Сейчас мы переживаем новую промышленную революцию» — такие громкие заявления звучали недавно в Орландо на международной конференции по системам компьютерного проектирования «Planet PTC», организованной американской компанией РТС, одним из мировых лидеров в области производства автоматизированных систем проектирования.

«Первая индустриальная революция случилась, когда в конце восемнадцатого века ручной труд начали широко заменять машинами. Вторая революция произошла в начале века двадцатого, когда Генри Форд придумал конвейер. И сейчас мы переживаем третью революцию, связанную с так называемой цифровизацией, когда все производство будет управляться системами компьютерного проектирования и другими программами», — заявил на конференции глава РТС Джим Хеппельман.

В своих заявлениях Хеппельман не одинок. Накануне конференции журнал The Economist вышел с заголовком на обложке «Третья индустриальная революция». Аналитики известного издания считают, что промышленное производство во всем мире действительно переживает революционные изменения.

Понятно, что технологии позволяют создавать новые материалы, которые кардинально повышают потребительские свойства товаров и при этом удешевляют их производство. Но главное все же в другом: в производственный процесс активно внедряются компьютерные технологии, радикально его трансформирующие.

Речь, во-первых, идет о глобальной роботизации. Ручного труда используется все меньше и меньше, все чаще в производственных цехах крупных компаний не встретишь ни одного рабочего — все делают роботы, управляемые компьютерными программами. Таким образом, на современных заводах соотношение объемов выпускаемого продукта к числу людей, которые участвуют в его производстве, сокращается. Например, Nissan в британском городе Сандерленд в 1999 году производил 271 тыс. автомобилей усилиями 4,5 тыс. рабочих. В прошлом году это же предприятие выпустило почти в два раза больше автомобилей, но число рабочих увеличилось всего на 10%.

Ну и, во-вторых, идет революционная трансформация процесса проектирования изделий. Что нужно было сделать раньше, чтобы спроектировать и получить опытный образец, скажем, такого простого изделия, как молоток? Надо было создать чертеж этого самого молотка, затем на основе чертежа изготовить опытный образец — выточить на станке стальной брусок, потом соединить его с деревянной ручкой. Как выглядит изделие, становилось понятно только тогда, когда был готов опытный образец. А после ряда испытаний этого образца можно было выяснить, гвозди какой величины он способен забивать.

Сегодня прототип молотка можно быстро нарисовать в трехмерном виде в компьютере и, поиграв с формой и расцветкой, выбрать наилучший вариант. А если создателям не терпится повертеть в руках реальный прототип изделия, то сейчас можно воспользоваться так называемым трехмерным принтером — современным устройством, которое, накладывая слой за слоем разогретый пластик, может «напечатать» реальный макет нового изделия за считанные часы.

Кроме того, современные системы проектирования позволяют произвести виртуальные испытания продукта. Программа может вычислить, с какой силой молоток будет ударять по гвоздю, скажем, если удлинить ручку. И выдержит ли ручка из такого-то дерева, если молоток будет стучать с такой-то силой по гвоздю из такой-то стали.

Более того, системы проектирования способны проанализировать жизненный цикл изделия. В нашем случае можно сразу понять, сколько примерно ударов выдержит молоток, сколько лет он будет служить хозяину при определенной интенсивности использования. Можно спросить у программы, что будет, если, например, сделать наконечник из другого вида стали. Компьютер сразу же даст ответ, на сколько увеличится или сократится срок службы молотка.

Но главное, системы проектирования начинают интегрироваться с системами управления бизнес-процессами предприятия. То есть в программу можно заложить, скажем, информацию о стоимости материала и данные о его доставке. А значит, сразу просчитать себестоимость изделия и понять, сколько можно сэкономить, если делать ручку молотка, к примеру, из дуба или осины, которые нам будут поставлять из разных областей. Можно себе представить, насколько более эффективным становится процесс проектирования, если говорить не о простом молотке из двух деталей, а, например, об автомобиле, самолете или другой технике, состоящей из тысяч элементов.

Проектирование жизненного цикла

Возможность заранее просчитывать жизненный цикл изделия на рынке инженерных компьютерных решений называется PLM (Product Life Management). Крупнейшие мировые производители PLM-систем — французская Dassault Systems, немецкая Siemens, американские РТС и Autodesk.

О возможности просчитать весь жизненный цикл изделия создатели систем проектирования заговорили еще в начале 1990-х. Но их использование стало возможным только сейчас, с широким проникновением автоматизации в управление производством.

Системы проектирования теперь можно совмещать со все большим числом баз данных — различными стандартами и требованиями (то, что у нас называется ГОСТами), информацией о материалах, их стоимости, сроках службы. «Сегодня применение последних систем проектирования позволяет принципиально изменить процесс подготовки нового продукта к производству, — рассказывает Джеффри Бурк, директор по глобальному развитию продуктов американского производителя бытовой техники Whirlpool. — Очень важно, например, что, с одной стороны, теперь можно быстро проектировать различные модификации новых продуктов. Для этого не обязательно переделывать весь проект, есть возможность совмещать старые детали с новыми в компьютере. С другой стороны, теперь появился инструмент управления стоимостью продукта — с помощью систем проектирования можно учесть информацию о материалах, поставщиках — словом, довольно точно заранее представить его себестоимость, потребительские качества. В частности, мы теперь имеем более четкое представление о долговечности наших продуктов и можем корректировать сроки гарантии, которую предоставляем клиентам».

Инженерные решения для России

PLM-системы в последнее время активно внедряют все передовые отрасли промышленности. Прежде всего это касается авиакосмической отрасли, оборонного сектора, автомобиле- и судостроения, электронной промышленности, энергетики, машиностроения, производства медицинского оборудования.

Не стала исключением и Россия. По данным международной исследовательской компании IDC, российский рынок инженерного программного обеспечения по итогам прошлого года вырос почти на четверть (на 23,8%) в денежном выражении по сравнению с 2010 годом и достиг 162 млн долларов. А в текущем году он увеличится еще на 18% (см. график).

В целом международные наблюдатели оптимистично оценивают перспективы российского рынка систем проектирования и PLM. «Современные системы проектирования — эффективный инструмент модернизации промышленности. Рост цен на сырье в прошлом году способствовал притоку инвестиций в модернизацию отечественного промышленного производства и в строительную отрасль. Дорогие системы проектирования закупают те отрасли, куда идет финансирование: гражданское строительство, оборонный комплекс, машиностроение и другие области, где выпускаются технологичные продукты», — отмечает старший аналитик российского офиса IDC Виктор Цыганков.

«В 2012 году рост отдельных отраслей машиностроения в плане использования современных инженерных систем, по нашим оценкам, будет выше, чем средний рост рынка, — говорит Александр Тасев, генеральный директор представительства PTC в России. — Например, транспорт и ВПК смогут развиваться быстрее за счет государственных инвестпрограмм. Будут также расти инфраструктурные проекты, в частности железнодорожный транспорт. Многие руководители российских промышленных предприятий стали осознавать преимущества, которые приносят бизнесу PLM-системы. Это понимание стимулирует дальнейший рост их продаж».

По данным IDC, по итогам прошлого года на российском рынке инженерного программного обеспечения лидировали иностранцы — вышеупомянутые Autodesk, Dassault Systemes и PTC. «Основные причины доминирования иностранных производителей инженерного ПО на российском рынке — они имеют большой опыт развития подобных систем, у них много обученных пользователей. Не стоит забывать, что в некоторых случаях продукты определенных компаний фактически являются отраслевым стандартом, — рассказывает Виктор Цыганков. — Но при этом перспективы успешной работы российских производителей инженерного ПО вполне реальны. Российские пользователи могут предпочитать отечественное инженерное ПО из-за его экономических, организационных или функциональных конкурентных преимуществ».

Действительно, отечественные игроки остаются заметными на российском рынке инженерного ПО. Самый крупный из них — компания «Аскон», по некоторым оценкам, контролирующая более 20% рынка. Согласно официальному отчету, оборот компании составляет 23 млн долларов в год, а число корпоративных пользователей в России — 7 тыс. предприятий, и ежегодно их становится на тысячу больше. «Отечественные производители инженерного ПО лучше знают специфику российского производства, — объясняет свои конкурентные преимущества Ольга Калягина, руководитель отдела корпоративных коммуникаций группы компаний “Аскон”. — Наши сотрудники сами выходцы из российской промышленной среды. Мы лучше, чем иностранцы, знакомы с российскими стандартами делопроизводства, с порядком согласования различной документации, с внесением в проектные решения изменений и дополнений. Иностранцам здесь сложнее, так как они вынуждены адаптировать свои решения к подобным требованиям».

Впрочем, все чаще российские производители инженерного ПО сотрудничают с иностранными коллегами, предлагая заказчикам совместные решения. «Предприятие может взять западную PLM-систему, если считает ее более мощной, и интегрировать с российской системой проектирования, — продолжает Ольга Калягина. — У нас есть примеры, когда система Windchill от PTC шла в связке с нашей системой для разработки техпроцессов “Вертикаль”. Такое решение у себя интегрировала, например, индустриальная группа УПЭК из Харькова, а также самарское предприятие ЦСКБ “Прогресс”».

Главное препятствие в развитии российского рынка продвинутых PLM-систем — несовершенство менеджмента многих наших предприятий. «Современная PLM-система не может быть спасительным решением для тех предприятий, где далеки от совершенства основные бизнес-процессы и менеджмент, — считает Ольга Калягина. — Для того чтобы PLM-система заработала, она должна встать на уже отлаженную систему управления. А, как мы знаем, некоторые российские предприятия работают еще по старинке, их системы управления сложны и запутанны».

В последнее время российские разработчики инженерного ПО и систем PLM начинают выходить и на зарубежные рынки. Например, недавно компания «Аскон» открыла новый офис в Мюнхене и представила облачную PLM-систему Dexma, ориентированную на продажи в зарубежных странах. Представители «Аскон» заявляют, что ее продукция уже пользуется спросом в Польше, Чехии, Словакии и Германии, и в ближайшее время они нацелены на освоение рынка западных малых и средних предприятий, которым крупные иностранные компании не всегда могут предложить хорошее PLM-решение по доступной цене.