В первых публикациях были освещены принципы построения ERP и PLM и их родовые отличия, проанализированы подходы к интеграции этих систем. В этих материалах уделялось внимание проблемам, возникающим при интеграции, а также давались рекомендации, как их преодолеть. В данной, завершающей, части статьи на примере показано, как, за счет чего происходит интеграция систем ERP и PLM.

1. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ERP И PLM
PLM + ERP:
эффект синергии. Часть 6
Рекомендации по интеграции инженерных
и бизнес-данных
Владимир Закомирный,
руководитель проектов
компании «Софт-Рейтинг Консалт», PMP
В
течение жизненного цикла
(ЖЦ) данные об инженерном
изделии (процессы, структура, документы и т. д.) детализируются и изменяются, информационная модель изделия наполняется
от одного этапа ЖЦ к другому. Данные информационной модели «разбросаны» по разным процессам
и поддерживающим их информационным системам. Для обеспечения
наследования данных в различных
системах и достижения непрерывности процессов управления данными на различных этапах жизненного
цикла изделия (ЖЦИ), необходима
их интеграция с использованием общих принципов представления данных. В результате предприятие получает т. единое информационное
н.
пространство (ЕИП).
Объединение ERP- и PLM-систем производственного предприятия
выводит его на совершенно новый конкурентный уровень, позволяющий быстро и эффективно адаптировать сложнотехнические изделия 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 проанализированы подходы к интеграции этих систем. В этих материалах обращалось внимание на проблемы, возникающие при интеграции, а также
давались рекомендации, как их преодолеть. (Части 1‑5 статьи публиковались 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
В предыдущей пятой части статьи было начато рассмотрение основ
информационной архитектуры решения, позволяющего интегрировать
системы PLM и ERP1. Была описана
упрощенная модель данных системы
управления технологической подготовкой производства (ТПП). Она базируется на трех основных сущностях:
продукт (данные об изделии), процесс
(данные о процессах изготовления),
предприятие (данные о подразделениях и используемых производственных
мощностях). Для каждого элемента
структуры изделия создается технологический маршрут (ТМ), содержащий всю производственную информацию о процессах его изготовления
или ремонта (назначение операций,
переходов, структурных подразделений, ресурсов, видов работ и т.
п.).
ТМ в PLM-системе является объектом типа «Технологический процесс»
(ТП) и может иметь иерархическую
структуру. В рамках организации технологической структуры изделия рассматриваемая модель оперирует двумя основными сущностями: MBOM
(Manufacturing Bill of Material, технологический состав изделия) и BOP
(Bill of Process, иерархическая структура ТП агрегатной и окончательной
сборки с поступающими на процесс
комплектующими). Отличие MBOM
от EBOM (Engineering Bill of Material,
конструкторский состав изделия) состоит в наличии технологических
элементов и группировке комплектующих в технологические сборочные узлы, соответствующие учетным
производственным сборкам. Функционал, обеспечивающий управле-
В качестве референсной использована упрощенная модель информационной архитектуры решения для интеграции систем Siemens
Teamcenter (PLM) и SAP ERP.
1
22
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА
№ 9/2013

2. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ERP И PLM
Рис. 1. Модель распределенного проектирования и производства
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 производства (ТПП) невозможна без реализации процессов конструкторской под-
Teameanter
Изделие/Модификация (ревизия) изделия
Структура изделия (BOM, МВОМ,...)
ll Документы
ll Изменения
ll Информация о статусах овъектов
ll Информации о применяемости модификаций
ll Объекты нормативно-справочной информации
ll Структура процессов сборки (ВОР)
ll Структура технологического процесса
ll Операции
ll Рабочая инструкция
ll Структурное подразделение
ll Ресурс
ll Контекст взаимодействий
ll Атрибуты объектов
ll Информация по версии/ревизии
ll Отношения между объектами
ll
ll
Teamtenter Gateway to ERP
Данные об элементах n
состава изделия
EBOMMBOM
Документы
Изменения
Объекты НСИ
Технологические процессы/
маршруты
Рабочие инструкиии
Рабочий центр
Изменения статуса
готовки производства (КПП). Средства
информационной поддержки, которые
предоставляет PLM-система, основаны на принципах единства информации, обеспечения доступа к этой информации службам всех инженерных
ERP
Номенклатура
Спецификация
ll Документ
ll Объекты нормативно-справочной информации
ll Информация о статусах объектов
ll Информация о применяемости модификаций
ll Маршрут
ll Поспедовательность выполнения
ll Операция
ll Рабочая инструкция
ll Рабочий центр
ll Оборудование
ll Контекст взаимодействия
ll Атрибуты объектов
ll Информация по версии евизии
/р
ll Связи между объектами
ll
ll
Данные о выполнении
Рис. 2. Схема обмена данными между PLM Teamcenter и ERP
№ 9/2013
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА
23

3. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ERP И PLM
Рис. 3. Информационная модель предприятия — 1‑й вариант
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 последующей обработки системами планирования производства MRP / ERP-класса,
системами АСУТП ES и т. п. При ор/M
ганизации соответствующего взаимодействия с системой производственного уровня достигается максимальный
экономический эффект от внедрения
системы PLM (см. рис. 1).
Возможности интеграции, реализованные, например, в PLM-системе
Рис. 4. Информационная модель предприятия – 2-й вариант
24
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА
Teamcenter, позволяют назначать номера
объектам из ERP-системы, координировать заявки на изменение, обеспечивать
двусторонний обмен между различными BOM-структурами с поддержкой
вариантных опций и правил модификаций спецификаций (см. рис. 2).
С точки зрения идеальной информационной модели управление информационными массивами предприятия
должно обеспечиваться как можно
меньшим количеством ИС с как можно большим спектром закрываемых
ими задач. Данный подход позволяет
минимизировать расходы на их внедрение, интеграцию, адаптацию и обслуживание. Однако высокий уровень
абстракции и сложность этих систем,
предъявляет к квалификации конечного пользователя достаточно высокие
требования, из‑за которых внедрение
ИС на начальных этапах является достаточно проблематичным, но в итоге,
после прохождения адаптационного периода и осознания получаемых
выгод, принимается и осваивается.
В качестве средств управления инженерными данными и ЖЦИ с выходом
на задачи производства видятся три
системы: PLM, MES и ERP.
Как правило, при решении о внедрении PLM-, ERP- или MES-системы,
в компании уже существует масса
разнородных коммерческих или собственной разработки ИС: от закрывающих определенные локальные задачи
подразделений до систем корпоративного уровня, которые предполагается либо менять, либо интегрировать.
Следует понимать, что это целый комплекс болезненных и трудоемких процедур, включающий в себя:
nn полный или частичный реинжиниринг
существующих бизнес-процессов;
nn обучение пользователей новым методам работы в новой ИС с естественной конфронтацией и отвержением этих методов и ПО;
nn комплекс работ по адаптации нового ПО к условиям предприятия с загрузкой необходимых данных из существующей ИС или вводом новых,
ранее не использовавшихся данных;
nn комплекс работ по интеграции нового ПО с рядом новых или существу№ 9/2013

4. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ERP И PLM
ющих ИС, с процедурами обмена
и синхронизации данных;
nn увеличение нагрузки на конечного
пользователя с целью обеспечения
актуальности информации в обеих ИС до окончательного перехода
на новую;
nn выделение специализированных ресурсов ИТ-подразделений для поддержки новой ИС.
Очевидно также, что при реализации больших информационных проектов, дающих очевидные преимущества и выгоды для компании в целом,
их стратегические цели зачастую расходятся с целями отдельно взятого
подразделения, участвующего в проекте. Поэтому проекты, которые обладают высокой степенью сложности,
большим количеством рисков и капиталовложений, должны курироваться
высшим руководством компании с целью обеспечения стратегической цели,
заложенной в проект.
Варианты модели ЕИП
При внедрении PLM-системы, дойдя до решения задач ТПП, компании,
как правило, выбирают одну из двух
основных моделей дальнейшего развития:
– унаследование как можно большего количества данных из разнородных технологических систем и последовательный перевод всех подразделений
на работу в среде PLM (см. рис. 3). Данный подход включает работы:
ll разработка единых правил работы
с конструкторской и технологической
информацией в рамках ЕИП;
ll разработка
правил взаимодействия и процедур управления изменениями;
ll адаптация модели данных к требованиям конструкторско-технологической подготовки производства
(КТПП) и систем ERP / MES;
ll унификация данных и форм выходной документации для всех подразделений компании;
Рис. 5. Несконфигурированные (избыточные) MBOM и BOP
ll приведение справочных данных
к единому знаменателю;
ll интеграция с системами ERP / MES.
nn интеграция существующих технологических систем предприятия
(CAPP2) с системой PLM (см. рис. 4).
Данный подход включает работы:
ll разработка единых правил работы
с конструкторской и технологической
информацией в рамках ЕИП;
ll разработка
правил взаимодействия и процедур управления изменениями;
ll адаптация модели данных под требования КТПП, систем ERP ES
/
M
и CAPP;
nn приведение
справочных данных
к единому знаменателю;
nn интеграция с системами ERP / MES /
CAPP.
Необходимо отметить тот факт,
что задачи управления технологическим составом изделия (MBOM), ци-
клограммами процессов агрегатной
и окончательной сборки (BOP), технологическими процессами сборки, межцеховыми маршрутами изготовления
элементов состава изделия и распределения работ по маршруту целиком
лежат на системе управления данными
PDM / PLM.
Определение
технологического
состава изделия. Если конструктор-
ский состав узла не соответствует
технологическому, то осуществляется разбиение конструкторского узла
на фантомы. Количество фантомов
соответствует количеству технологических узлов, в которых применяются комплектующие конструкторского
узла. Несконфигурированный технологический состав изделия (обозначим PLM MBOM 150 ) представляет
%
собой избыточную структуру данных.
В качестве примера, рассмотрим следующую структуру данных (см. рис. 5).
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.
2
№ 9/2013
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА
25

5. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ERP И PLM
Рис. 6. Сконфигурированные (однозначные) MBOM и BOP для передачи в ERP
Двигатель в сборе – технологический nn последовательность процессов сборузел, поставляемый на окончательную
ки узлов и агрегатов;
сборку автомобиля. Технологический nn состав и количество комплектуюсостав изделия отличается от конструкщих;
торского наличием узлов и агрегатов, nn участвующие структурные подразотносящихся к электрической, гидравделения.
лической и кузовной части изделия,
С целью передачи состава изделия
не входящих в один конструкторский в ERP-систему в автоматизированном
узел. Несконфигурированный состав режиме формируется однозначный
узла «Установка 1» включает в себя:
состав изделия (обозначим MBOM
nn две действующие в производстве
100 ) и однозначный состав после%
модификации детали P60‑Диск (ре- довательности процессов агрегатной
визии А и В), имеющие отличия и окончательной сборки (BOP 100 )
%
в геометрии;
(см. рис. 6).
nn три
ревизии детали P70‑Кольцо
Определение ТМ изготовления.
(действующая в производстве P70 / B, Для каждой модификации (ревизии)
аннулированная P70 / A и ревизия детали технологического состава
на изменении P70 / C);
(MBOM) создается ТМ ее изготовлеnn две
сборочные единицы T80 ния (PLM BOP) (см. рис. 7).
/
A-Сборка 1 и T80–1 / A-Сборка 1, подТМ изготовления определяет:
nn последовательность
чиненные вариантным правилам
структурных
(т. е. в зависимости от комплектации
подразделений в процессе изготовизделия, будет присутствовать одна
ления изделия;
nn виды работ, выполняемые в струкиз этих сборок).
Определение
технологического
турных подразделениях, образуюмаршрута (ТМ) сборки. Для соответщие начало сквозного ТП.
ствующей технологической сборки
Последовательность
пунктов
определяется:
маршрута для каждой ревизии детали
26
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА
выгружается в ERP-систему. В дальнейшем каждый пункт маршрута
(Механообработка, Гальваника и т. п.)
будет содержать ТП, описывающий
выполнение работ в текущем пункте
маршрута. В нашем примере полагаем, что ТМ для модификации детали
(ревизии) P60 / A-Диск и P60 / B-Диск
не изменяется, различными будут
только ТП. Описанные выше действия по формированию технологического состава изделия, структуры
(циклограммы) процессов агрегатной
и окончательной сборки, ТМ изготовления, выполняются в системе PLM,
и выполнение данных работ в CAPPсистеме не представляется возможным по причине отсутствия функционала работы с составом изделия
и маршрутизации потоков работ.
CAPP-система используется только
для разработки технологических процессов 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 изготовления выполняются в PLM-системе (см.
рис. 8). ТП для детали версии P60
/A
и P60 / B в PLM-системе будет один, избыточна будет его структура, которая
будет учитывать два варианта изготовления детали.
Для передачи ТП в ERP-систему,
при помощи опций конфигурирования системы PLM, определяется однозначный состав ТП для каждой ревизии детали (см. рис. 9).
Таким образом, ERP-система, владея информацией о ТМ изготовления
каждой ревизии детали, на основании переданного из PLM-системы
однозначного состава изделия (MBOM
100 ) и однозначного состава процес%
сов агрегатной и окончательной сборки (BOP 100 ), при планировании
%
будет оперировать соответствующими
ТМ и ТП, определяемыми конфигурацией MBOM и BOP.
Разработка ТП. Вариант 2 Ча‑
—
стичная интеграция. Данный вариант
предполагает, что большинство ТП текущего ТМ изготовления выполняются в CAPP-системе (см. рис. 10).
№ 9/2013

6. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ERP И PLM
ТП разрабатывается в CAPPсистеме и сохраняется в виде файла
для соответствующей модификации
(ревизии) ТП в PLM-системе. Требуемая информация по процессу передается из CAPP в ERP-систему.
Таким образом, ERP-система, владея
информацией о ТМ изготовления каждой ревизии детали, на основании переданного 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 соответствующим версии детали ТП, переданным из CAPP.
При частичной интеграции возможно сохранение из CAPP в PDMсистему 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 PLMсистеме, полностью идентичного дереву ТП CAPP-системы (см. рис. 11).
Т.е. при сохранении файла ТП
в CAPP-системе, в PLM формируется идентичная структура данных. ТП
выгружаются в ERP из системы PLM.
Данный подход применим при желании формировать сводную конструкторско-технологическую
документацию по составу изделия из PLM, а
не из ERP-системы.
Какой вариант лучше. На стороне
систем CAPP – отлаженная модель
данных, средства расчета режимов обработки, норм времени, материалов,
экспертные системы по подбору инструмента, оборудования, справочная
технологическая информация, входящее 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 провести работы по синхронизации НСИ,
которые со временем, так или иначе,
окажутся полностью в PLM. Интеграцию нужно поддерживать в актуальном состоянии при выходе новых версий продуктов, а также при изменении
модели данных.
Система PLM – единая среда взаимодействия всех инженерных служб.
Технологическим
подразделениям
в любом случае придется работать
с системой PLM (получать задания,
согласовывать конструкторскую документацию и т. п.).
Выбор решения по ведению и управлению данными ТПП между CAPPи PLM-системами всегда остается
за предприятием. С нашей точки зрения,
Рис. 7. Конфигурирование однозначного BOP для каждой ревизии детали
№ 9/2013
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА
27

7. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ERP И PLM
Рис. 8. Создание в PLM несконфигурированного
ТП при отсутствии интеграции
Рис. 9. Создание сконфигурированного (однозначного) ТП для передачи в ERP
выбор системы CAPP – это тактическое решение, которое закроет нужды
сегодняшнего дня. Для выявления коллизий на ранних стадиях проектирования сложного объекта и обеспечения
беспрепятственного
взаимодействия
территориально удаленных участников проекта необходимо поддерживать
возможность совместной работы (параллельный и коллаборативный инжиниринг). Поэтому выбор PLM это
–
стратегический шаг, который позволит
всем подразделениям предприятия
и предприятиям корпорации обмениваться данными о технологии производства продукции, работая в ЕИП.
Выбор интеграционной
платформы
Рис. 10. Разработка ТП при частичной интеграции PLM и ERP
28
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА
В качестве интеграционной платформы целесообразно использование PLMсистемы и интеграции ее с прочими
системами в ЕИП. Односторонняя направленность – тривиальна (отсутствует обратная связь). Наличие обратных
связей (итераций) требует двунаправленной интеграции3 между системами.
№ 9/2013

8. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
ERP И PLM
Рис. 11. Разработка ТП при полной интеграции PLM и ERP
Для обеспечения интеграции типа «точка-точка» между многими разнородными системами, обрабатывающими
данные об объекте, необходима референсная модель данных. Для ее формирования следует использовать методологию, изложенную в стандарте ISO 15926.
Влияние требований
на архитектуру ЕИП
Архитектура решений, модель данных, настройки систем и т. могут
д.
существенно зависеть от специфики
и бизнес-требований предприятия.
Для определения и моделирования
архитектуры ЕИП целесообразно применение организационно-функционального моделирования, которое позволит связать воедино модель ЖЦИ
и модель производственных процессов. Идеальным инструментом такого
моделирования является ARIS4.
Выгода интеграции PLM-ERP в цифрах
Аналитики CIMdata приводят данные на основе исследования по интеграции ERP и PLM:
ll
ll
на 75 % сокращаются сроки, издержки и число ошибок, связанные с ручным переносом информации из одной системы в другую;
на 75 уменьшаются издержки из‑за ошибок в спецификациях, создаваемых теперь один раз, а затем управляемых согласо%
ванно в PLM и ERP;
ll
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;
ll
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.
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.
3
№ 9/2013
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕНЕДЖМЕНТА
29