Что дает системный инжиниринг промышленности при разработке изделий

Игорь, во время мероприятия «Созвездие САПР» говорилось о том, что в основе развития комплекса T-FLEX PLM заложены принципы системного инжиниринга. Расскажите, пожалуйста, что такое системный инжиниринг в Вашем понимании? 

Прежде всего, давайте разберемся с предпосылками появления системной инженерии, а уже потом и с самим понятием. Происходит развитие инноваций и научных достижений — появление новых материалов, технологических процессов производства, использование предиктивной аналитики и больших данных для разработки и выпуска продукции, цифровых двойников и других технических достижений. Но инновации и технологическое развитие не появляются само по себе, а диктуются рыночными условиями — сокращение сроков разработки и создания изделий и вывода продукции на рынок (сокращение time-to-market), необходимость организации серийного производства в соответствии с требованиями к качеству, срокам и затрачиваемым ресурсам. Также необходимо учитывать вопрос экономики изделий и выпускаемой продукции. Оперативный выпуск необходимого количества новой качественной продукции невозможен без высокотехнологичного серийного производства, удовлетворяющего запросам рынка. Это требует использование передовых технологий и подходов к проектированию изделий и управлению жизненным циклом изделия, а далее по цепочке — усложняется проектируемое изделие, процессы проектирования и производства. Здесь на помощь приходит системный инжиниринг — комплексный подход к созданию изделия и процессам его производства, охватывающий все инженерные дисциплины, позволяющий осуществлять контроль над разработками сложных изделий и систем, связанных между собой для совместного функционирования. Системный инжиниринг позволяет обеспечить эффективную совместную работу разнородных систем, разрабатываемых специалистами разных дисциплин или разными коллективами. Сегодняшнее развитие вычислительных средств позволяет использовать в системном инжиниринге имитационные модели изделия, такой подход получил определение «Системный инжиниринг, основанный на модели» (MBSE). Вот именно принципы MBSE и заложены на уровне ядра продуктов платформы T-FLEX PLM третьего поколения. Системная инженерия закладывается на уровне базовых возможностей и модели данных платформы и использует компонентный подход управления данными при разработке сложных изделий. Так как принцип системной инженерии уже зашит в комплекс T-FLEX PLM, то предприятие заказчика может сразу начинать проектировать свое изделие, вне зависимости от его сложности, по-новому.

В чем заключается основной принцип MBSE и как он применяется на практике?

MBSE (Model Based Systems Engineering) позволяет обнаружить нестыковки и внести необходимые изменения в изделие уже на ранних этапах разработки, когда стоимость изменения минимальна. Это достигается за счет проектирования, основанного на трассировке требований, и разработки изделий на базе единой информационной модели, использования виртуальной среды для моделирования на всех фазах разработки — эскизного, технического и рабочего проектирования. Такой подход позволяет существенно снизить риски возникновения ошибочных решений и конструкций, что очень важно при проектировании сложных изделий при участии большого множества представителей различных инженерных дисциплин, которые, при этом, еще и работают параллельно.

Единая объектная (информационная) модель для всех компонентов изделия позволяет представлять различные объекты в любом графическом виде и детализации — точные или габаритные, или сеточные 3D модели, чертеж и прочее; указывать расположение и ориентацию объекта в координатах изделия; предоставлять математические модели объекта; описывать функциональные и физические свойства компонента с учетом режима его использования и другие данные. Также, единая информационная модель обеспечивает возможность рафинировать знания о принятых инженерных решениях и получать существенную экономию трудозатрат при заимствовании компонентов и узлов или при их эволюционировании.

Виртуальная среда позволяет уже на этапе проектирования, без издержек на материалы и производство, создать множество прототипов изделия для изучения и оценки его качеств и возможностей, выявить большинство ошибок и нестыковок, рассмотреть различные варианты конструкции и определить наиболее оптимальные. У инженеров есть возможность вносить необходимые изменения в конструкцию еще на этапе разработки и учитывать окружение использующих ее субъектов и других систем, стадии жизненного цикла изделия и сценарии работы системы с учетом их взаимодействия с внешним миром, логическую архитектуру системы и логику работы и взаимодействия компонентов системы в рамках отдельных стадий жизненного цикла изделия.

Мы в компании «Топ Системы» опросили наших ключевых и потенциальных заказчиков, согласны ли с тем, что системная инженерия должна быть ключевым объединяющим компонентом PLM-платформ, и по результатам этого опроса 53% согласились с утверждением, а 37% попросили предоставить больше информации для ответа. Данные опроса подтверждают правильность выбранного нами направления развития комплекса T-FLEX PLM с применением принципов системного инжиниринга, а еще показывают, что надо вести просветительскую деятельность в области системного инжиниринга, так как эта область еще недостаточно популяризирована. 

Нашей целью при разработке решений T-FLEX PLM следующего поколения является создание платформы PLM корпоративного уровня, возможность разработки изделия с использованием методов системной инженерии на базе моделей (MBSE), совместное применение компонентного и структурного подхода при управлении данными об изделии, поддержка распределенной много-серверной ИТ архитектуры комплекса. 

Какие преимущества дает системный инжиниринг для промышленных предприятий?

Сейчас очень высокая потребность в поддержании экономики страны за счет современных методов проектирования и производства. Преимуществами системного инжиниринга является то, что он позволяет избежать нестыковок в конструкции, которые могут появляться на поздних этапах разработки и испытаний. Это позволяет в свою очередь сократить время разработки и выпуска продукции, а также стоимость изделия, так как не придется вносить поздние изменения, что повышает издержки, так как стоимость изменений на поздних этапах проектирования значительно выше стоимости доработок на ранних этапах и требуют намного больше времени на внесение исправлений. В таком случае страдает не только время выхода на рынок конечной продукции, но и экономика самого проекта и репутация в том числе. Системный инжиниринг позволяет выпускать востребованную продукцию, сократить время вывода изделий на рынок и оптимизировать стоимость конечного продукта, а это все позволяет повысить конкурентоспособность как товара, так и самого предприятия.