docNARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA
download 
Reklamacja Transkrypt
NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA
NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA NOWA GENERACJA PROJEKTOWANIA NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 2 JAK SKUTECZNIE DZIAŁAJĄ OBECNIE FIRMY INŻYNIERYJNE? Na chwilę obecną nie ma wątpliwości co do tego, że projektowanie produktów jest niezwykle trudne. Inżynierowie stają wobec sprzecznych wymagań i ograniczeń, z którymi muszą sobie radzić opracowując wysokiej jakości projekty przy krótszych terminach realizacji. PROJEKTY ZREALIZOWANE TERMINOWO Trudności te nie negują jednak konieczności zrozumienia, w jakim stopniu firmom inżynierskim udaje się osiągać wyznaczone cele. W rzeczy samej podstawą efektywności jest poznanie sposobu, w jaki większość tych organizacji funkcjonuje w dzisiejszym wymagającym środowisku operacyjnym. Porównanie efektywności grup przedsiębiorstw stosujących różne metodologie i technologie dostarcza informacji o tym, jakie czynniki mają realny wpływ na sytuację. Projekty wdrożone lub ukończone na czas, bez przesuwania środków o +10%. ANULOWANE PROJEKTY Projekty anulowane w fazie rozwojowej. 15% 20% W tym celu, firma Lifecycle Insights w ramach badania The PLM Study , przeprowadziła analizę efektywności organizacyjnej firm inżynierskich, mierzącą stopień powodzenia realizacji projektów związanych z rozwojem produktu. Wyniki widoczne na rys. 1. ujawniły alarmująco niski wskaźnik efektywności. W przypadku zdecydowanej większości rozpoczętych projektów organizacje te nie realizują celów. Jeden na pięć projektów inżynierskich zostaje odwołany w związku z kosztami, które nigdy się nie zwrócą. Niemal jedna czwarta wszystkich projektów nie została ukończona na czas, praktycznie uniemożliwiając terminowe wprowadzenie produktu na rynek lub jego dostarczenie. Nieco mniej niż połowa pozostałych projektów zostaje ukończonych na czas, jednak jest to związane z nagłym przesunięciem środków. W rzeczywistości tylko 15% wszystkich projektów zostaje ukończonych w terminie bez konieczności przesuwania środków. Oczywiście nie są to pożądane wyniki. Jednak aby lepiej zrozumieć kluczową przyczynę tych problemów i przyjrzeć się potencjalnym rozwiązaniom musimy zadać sobie jedno, proste pytanie: dlaczego tak wiele projektów inżynierskich kończy się niepowodzeniem? 23% 42% PROJEKTY, KTÓRYCH TERMINOWA REALIZACJA WYMAGAŁA PRZESUNIĘCIA ŚRODKÓW O +10% Terminowa realizacja tych projektów wymaga zwiększenia nakładów o co najmniej 10%. PROJEKTY, KTÓRYCH REALIZACJA NIE ODBYŁA SIĘ ZGODNIE Z TERMINEM Projekty, których nie rozpoczęto lub nie ukończono na czas. Rys. 1: Rozkład procentowy projektów związanych z rozwojem produktu; badanie The PLM Study, styczeń 2015, przeprowadzone na grupie 760 respondentów NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 3 TRENDY UTRUDNIAJĄCE REALIZACJĘ PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Aby udzielić na nie odpowiedzi, musimy rozważyć trendy mające negatywny wpływ na efektywność projektowania. Ogólnie rzecz biorąc istnieje pięć dominujących trendów, które ograniczają efektywność konstruktorów oraz zakłócają przebieg projektów rozwojowych. PROJEKTOWANIE PRZESTAJE BYĆ DOMENĄ SPECJALISTÓW Inżynierowie nie są już jedynymi osobami decydującymi o formie, przeznaczeniu i funkcji produktu. Obecnie w proces projektowania muszą być zaangażowani liczni partnerzy z organizacji i spoza niej, którzy oceniają projekty produktów oraz dostarczają informacji zwrotnych na ich temat. W efekcie inżynierowie potrzebują takiej technologii, która w szybki i łatwy sposób udostępnia informacje o projekcie jednocześnie chroniąc własność intelektualną. Co więcej, współpracujący partnerzy muszą dysponować rozwiązaniem umożliwiającym przekazywanie sugestii dotyczących zmian w projekcie, w celu zamknięcia obiegu informacji zwrotnych. Każda z zaangażowanych stron musi mieć możliwość wymiany koncepcji i przemyśleń dotyczących projektu. Więcej szczegółów na temat tego trendu można znaleźć na stronie Lifecycle Insight. DZISIEJSZE PRODUKTY SĄ CORAZ BARDZIEJ ZŁOŻONE Produkty zawierają obecnie dużo więcej elektroniki i oprogramowania niż kiedykolwiek wcześniej. Klienci są przyczyną transformacji produktów w połączone środowisko oprogramowania i usług. Oczekują także większej personalizacji, co stwarza okazję do zróżnicowania oferty produktowej. Dążąc do zwiększenia udziału w rynku, producenci poszukują rozwiązań, które im to umożliwią. W praktycznie wszystkich aspektach projektowania produktów konstruktorzy mają do czynienia z większą niż kiedykolwiek wcześniej złożonością. PRACA INŻYNIERA JEST PODATNA NA ZAKŁÓCENIA Błędy niewykryte w momencie oddania projektu mogą mieć poważne konsekwencje. Powracające do inżynierów zlecenia zmian są źródłem poważnych sytuacji krytycznych, wprowadzając chaos, którego przejawem są odrzuty, przeróbki oraz nieudane prototypy. Błędy projektowe pochłaniają zasoby przeznaczone na bieżące projekty rozwojowe. 60% respondentów biorących udział w badaniu The Simulation Driven Design Study przekroczyło terminy z powodu nieudanych prototypów. Inżynierowie mogą zapobiegać takim sytuacjom stosując zasadę „prawidłowe rozwiązanie już za pierwszym razem” bazującą na technologiach, które zapewniają odpowiednie własności produktu dzięki wczesnym symulacjom i szybkiemu tworzeniu prototypów. W szczególności chodzi tu o szybkie i łatwe modyfikowanie geometrii umożliwiające przygotowanie modeli na potrzeby symulacji i wydruku. Więcej informacji na ten temat można znaleźć tutaj. NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 4 TRENDY POGARSZAJĄCE EFEKTYWNOŚĆ KRÓTSZE TERMINY, PIERWSZE MOŻLIWE DO WYKONANIA PROJEKTY WNIOSKI DOTYCZĄCE TRENDÓW POGARSZAJĄCYCH EFEKTYWNOŚĆ Stałym problemem projektowania produktów są coraz krótsze terminy. Ograniczone ramy czasowe zmuszają inżynierów do akceptacji pierwszych możliwych do wykonania rozwiązań, które w najgorszym przypadku w minimalnym stopniu spełniają określone wymagania. W efekcie firma zaprzepaszcza szansę na redukcję kosztów, stworzenie produktów o lepszych właściwościach użytkowych lub całkowite spełnienie oczekiwań klientów. Inżynierowie potrzebują takiej technologii, która pozwoli im na pełne zbadanie wszystkich możliwych alternatyw w celu znalezienia optymalnego rozwiązania. Możliwości technologiczne odpowiadające tym wymaganiom uwzględniają łatwiejsze, manualne manipulowanie geometrią. Obejmują także bardziej zautomatyzowane metody pozwalające na eksplorowanie przestrzeni projektowej. Wiele czynników wpływa negatywnie na wydajność projektowania, tym samym pogarszając efektywność firm zajmujących się inżynierią. DZIAŁANIA NIEGENERUJĄCE WARTOŚCI DODANEJ Wiele organizacji wdrożyło koncepcje Lean Management, które to podejście utorowało sobie drogę nawet do firm projektowych i inżynierskich. Jedna z jego kluczowych zasad polega na eliminacji działań, które nie są źródłem wartości dodanej. Chociaż liczne firmy próbowały zastosować Lean Management w inżynierii, to wiele operacyjnych działań nieprzynoszących wartości dodanej nadal jest elementem procesu projektowego. Należy do nich ręczne zarządzanie danymi projektowymi oraz ich odtwarzanie w przypadku, gdy nie można odnaleźć istniejących źródeł. Czynności te obejmują również import i porządkowanie danych projektowych wymienianych w ramach łańcucha dostaw. W rzeczywistości wyniki badania The 3D Collaboration and Interoperability Study dowodzą, że 49% projektantów spędza co najmniej 4 godziny tygodniowo na korygowaniu uszkodzonej geometrii. Inżynierowie potrzebują możliwości technologicznych, które pozwolą im na automatyzację tych zadań, dzięki czemu będą mogli poświęcać więcej czasu na projektowanie. Niektóre z tych czynników to trendy branżowe. Chodzi tu o zaangażowanie partnerów niebędących inżynierami w proces oceny projektu, a także wymagania klientów, którzy oczekują coraz większej złożoności i personalizacji projektów. Dotyczy to również skracania cykli projektowych, które oznacza, że inżynierowie nie mają dość czasu na dogłębne zbadanie możliwości projektu i muszą zajmować się korektą błędów. Także i trend, który miał wspomóc projektantów, czyli wdrożenie zasad Lean Management, nie został przyjęty przez firmy w sposób zgodny z oczekiwaniami, w efekcie czego konstruktorzy nadal muszą wykonywać dodatkowe czynności. Nic zatem dziwnego, że trendy te – w ujęciu całościowym – przekładają się na niską efektywność. Niestety, problemy te mają bezpośredni wpływ na zdolność do terminowej realizacji projektów bez nagłego przesuwania środków. W swojej dwudziestoletniej karierze Alex Paradiang, główny konstruktor w firmie Sunkist, był świadkiem zmian w naciskach wywieranych na projektanów. „Inżynierowie mają czasami trudność z całościowym widzeniem rzeczywistości,” stwierdza Alex. „Naprawdę chcą stworzyć coś ciekawego, ale czasami tracą z oczu faktyczną potrzebę klienta. Właśnie dlatego zaczynamy gromadzić opinie już na wczesnym etapie projektowania, szczególnie wtedy, gdy nakłady poniesione na projekt są jeszcze niewielkie, dzięki czemu możemy wprowadzić stosowne zmiany.” NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 5 NARZĘDZIA INŻYNIERSKIE: STARE I NOWE Już od dawna technologie umożliwiają inżynierom efektywne projektowanie produktów. W formie zagregowanej – którą można uznać za zestaw narzędzi – dają im możliwość tworzenia udanych projektów i uzyskiwania założonych celów. Jednak w świetle wyzwań ze strony dzisiejszych trendów „wczorajsze” zestawy narzędzi nie są już wystarczające. Nowe technologie, które pojawiły się na rynku, znacząco poprawiają efektywność dzisiejszych konstruktorów. W tej części będziemy rozważać potrzeby nowoczesnych projektantów, a także porównamy technologie tradycyjne z nowopowstałymi. BADANIE ALTERNATYW PROJEKTOWYCH Docelowo zadaniem inżynierów jest stworzenie działającego produktu. Jednak bez możliwości zbadania jego alternatyw, ryzykują oni przyjęcie pierwszego wykonalnego rozwiązania zamiast stworzenia lepszej wersji, która kosztowałaby mniej, byłaby szybsza w produkcji i oferowałaby innowacyjne funkcje. W tym przypadku różnica pomiędzy tradycyjnymi a nowoczesnymi technologiami jest znacząca. Tradycyjny sposób badania różnych alternatyw projektu wykorzystuje podejścia oparte na cechach konstrukcyjnych w celu modyfikacji modeli. Problem polega jednak na tym, że im więcej cech ma dany model, tym większa liczba współzależności. To z kolei zmniejsza jego elastyczność w odniesieniu do zmian oraz zwiększa prawdopodobieństwo niepowodzenia. Może to doprowadzić do sytuacji, w której inżynierowie spędzają znaczną ilość czasu „walcząc” z aplikacją CAD zamiast faktycznie badać alternatywy projektu. Nowoczesnym uzupełnieniem dla poszukiwania alternatywnych metod projektowych jest modelowanie bezpośrednie umożliwiające bezpośrednie wypychanie, ciągnięcie i przeciąganie geometrii. Ta pomijająca cechy konstrukcyjne metoda umożliwia szybsze i łatwiejsze modyfikowanie geometrii bez ryzyka popełnienia czasochłonnych błędów. Dostępność podejścia opartego na cechach konstrukcyjnych oraz modelowania bezpośredniego umożliwia inżynierom zastosowanie właściwego narzędzia we właściwym czasie. Oprócz tej metody, projektowanie generatywne wykorzystujące technologię chmury automatyzuje analizowanie przestrzeni projektowej generując wiele różnych alternatyw w ramach zdefiniowanych przez użytkownika ograniczeń. Efektem są liczne iteracje, których inżynierowie nigdy nie wzięliby pod uwagę używając innych narzędzi. Podsumowując, nowoczesne technologie umożliwiają inżynierom lepsze wykorzystanie alternatyw, zwiększając prawdopodobieństwo opracowania lepszych projektów oraz eliminując z cyklu projektowania niektóre czynności, które nie generują wartości dodanej. NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 6 NARZĘDZIA INŻYNIERSKIE: STARE I NOWE przeglądarek. Jednak co bardziej istotne, projekty zarządzane w chmurze mogą być współdzielone bezpośrednio stanowiąc pojedyncze i zawsze aktualne zródło informacji. Partnerzy mogą przeglądać udostępnione modele dzięki wbudowanym w przeglądarkę narzędziom wizualizacyjnym. Indywidualne komentarze są uwzględniane bezpośrednio w modelu, dzięki czemu zawsze dotyczą projektu oraz są wprowadzane równolegle z komentarzami innych partnerów. Cały proces zapewnia lepszą ochronę własności intelektualnej, gdyż rozwiązania te korzystają z bardziej rygorystycznych protokołów bezpieczeństwa. WSPÓŁDZIELENIE PROJEKTÓW I WSPÓŁPRACA Projektowanie nie odbywa się w próżni i w coraz większym stopniu przestaje być domeną specjalistów. W celu obniżenia kosztów, poprawy wydajności oraz spełnienia wymagań konieczne jest uwzględnienie opinii osób zajmujących różne stanowiska techniczne oraz partnerów z całej organizacji. Oznacza to, że inżynierowie muszą dysponować metodami współdzielenia projektów oraz obserwowania interakcji pomiędzy partnerami. Jest to kolejny obszar, w którym w ciągu ostatnich lat poczyniono znaczące postępy. Zgodnie z wynikami badania The PLM Study 90% respondentów używa poczty e-mail do współdzielenia danych projektowych z wewnętrznymi konstruktorami pracującymi nad projektem oraz dostawcami. Niestety, metoda ta niesie ze sobą znaczące ryzyko dla bezpieczeństwa własności intelektualnej z uwagi na możliwość przechwycenia modeli. Istnieją też inne negatywy: pozostali partnerzy nie mają zapewnionej możliwości faktycznego zapoznania się z projektem, co zmusza ich do pobierania, instalowania oraz stosowania nieznanych aplikacji. Dodatkowo dane przesyłane w poczcie e-mail mogą szybko stracić aktualność bez uprzedzenia o tym fakcie, narażając pozostałych partnerów na ryzyko pracy z nieaktualnymi danymi. Co więcej, wiadomości e-mail można łatwo stracić lub usunąć. Poczta e-mail nie jest też dobrym rozwiązaniem w przypadku przekazywania informacji zwrotnych, gdyż możliwe jest usunięcie bądź pominięcie uczestników, a przekazywane treści nie dotyczą modelu. Ogólnie rzecz ujmując poczta e-mail nie nadaje się do współdzielenia informacji oraz współpracy przy projektach w całej firmie. Przydatnym zamiennikiem powstałym w ciągu ostatnich pięciu lat jest zarządzanie danymi CAD bazujące na chmurze. Usługa ta umożliwia inżynierom zarządzanie swoimi projektami za pośrednictwem udostępnionych w chmurze lekkich aplikacji lub Gromadzenie i uwzględnianie informacji zwrotnych pochodzących od wielu różnych osób stanowi nową rzeczywistość inżynierii. W tym przypadku poczta e-mail jest przestarzałym i niebezpiecznym rozwiązaniem. Bazujące na technologii chmury projektowanie CAD z wbudowaną funkcją zarządzania danymi umożliwia szybsze, łatwiejsze oraz bardziej bezpieczne wykonywanie tych czynności. WIRTUALNE TESTOWANIE WŁAŚCIWOŚCI PRODUKTU Projekty produktów w erze skracania cykli projektowych muszą przejść pierwszy etap fizycznego prototypowania i testowania. Cyfrowe lub wirtualne testy umożliwiają inżynierom weryfikację i zatwierdzenie właściwości produktu przed rozpoczęciem fizycznego prototypowania i testowania w przypadku, gdy zainwestowano duże środki. Jest to obszar technologiczny, który w ciągu ostatniej dekady był świadkiem znaczących zmian i stale się rozwija. Obecnie inżynierowie stosują szereg rozwiązań umożliwiających badanie własności produktu. Jedną z najbardziej popularnych metod jest stosowanie obliczeń ręcznych, zarówno w formie papierowej jak i z wykorzystaniem arkuszy kalkulacyjnych. Podejście to jest przydatne we wczesnych fazach, jednak nie zapewnia wymaganej dokładności w przypadku szczegółowych NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 7 NARZĘDZIA INŻYNIERSKIE: STARE I NOWE projektów i w wielu przypadkach nie może być zautomatyzowane. Inną metodą badania własności produktu jest wykorzystanie analiz eksperckich autorstwa specjalistów z firmy lub konsultantów zewnętrznych. Chociaż dostarczają one bardzo dokładnych danych, to uzyskanie terminowej reakcji od tych osób jest trudne z uwagi na ich częste obciążenie dużą ilością zadań weryfikacyjnych i walidacyjnych. W związku z tym podejście to nie jest dobrym rozwiązaniem w przypadku krótkich projektów, gdzie odpowiedzi muszą być dostarczane w ciągu kilku godzin, a nie tygodni. Na koniec, wielu inżynierów bazuje na wieloletnim doświadczeniu, którego nie da się zastąpić – a firma często nie dysponuje wystarczającą liczbą zatrudnionych na stałe ekspertów, którzy mogliby aktywnie uczestniczyć we wszystkich projektach. Wbudowane symulacje CAD umożliwiają projektantom niezależne opracowywanie i przeprowadzanie analiz. Zaletę stanowią w tym przypadku symulacje, które wyznaczają kierunek dla typowych decyzji projektowych i rozwiązań alternatywnych. Co więcej, metody symulacyjne wykorzystujące rozproszone zasoby komputerowe (włącznie z tymi udostępnionymi w chmurze) mogą znacząco zwiększyć zakres dokładnych analiz w przestrzeni projektowej. Wirtualne testowanie właściwości produktów, które ułatwia podejmowanie decyzji dotyczących projektu oraz badanie alternatyw projektowych stanowi kluczową metodę, dzięki której organizacje mogą uniknąć błędów popełnianych podczas prototypowania i testowania. Nowoczesne technologie są dużo doskonalsze w porównaniu z tradycyjnymi. TWORZENIE PROTOTYPÓW I CZĘŚCI FUNKCJONALYCH Możliwość wirtualnego testowania produktów nie oznacza, że inżynierowie nie mogą również doskonalić metod tworzenia i testowania prototypów fizycznych oraz budowana części funkcjonalnych. Powstały nowe technologie, które oferują kluczowe korzyści w porównaniu z metodami tradycyjnymi. Tradycyjne i sformalizowane prototypowanie i testowanie typu „zbuduj i zniszcz” jest obciążone potencjalnym ryzykiem. Biorąc pod uwagę coraz większą złożoność obecnych produktów prototypy są kosztowne – zarówno pod względem finansowym, jak i czasowym. Oprócz tego, testowanie do momentu uszkodzenia ujawnia tylko początkowe źródło problemów, z pominięciem jego głębszych przyczyn. Co więcej, ograniczenia posiadają również tradycyjne metody obróbki ubytkowej oraz produkcji narzędzi stosowane podczas wytwarzania komponentów. W niektórych przypadkach są one niewystarczające, aby stworzyć innowacyjne komponenty nowej generacji. Coraz więcej organizacji zaczyna stosować etapowe i szybsze prototypowanie i testowanie. Koncepcja polega na tym, aby częściej budować prototypy częściowe w mniejszej skali, co umożliwi stopniowe testowanie ich własności. Istotną siłą napędową technologii jest w tym przypadku druk 3D, dzięki któremu w ciągu kilku godzin można wydrukować części, a nawet zmontować je w podzespoły. Takie podejście znacząco redukuje czas i koszty przenoszenia procesów testowych z ekranu komputera do rzeczywistego świata. Dodatkowo dzięki temu faza prototypowania i testowania staje się etapem końcowym. Co więcej, nowe technologie produkcji łączące addytywne i zmechanizowane technologie produkcji umożliwiają obecnie wytwarzanie wcześniej niewykonalnych komponentów. Eliminuje to wiele tradycyjnych ograniczeń produkcyjnych w projektowaniu części. Tworzenie fizycznych prototypów funkcjonalnych będzie zawsze kluczowym etapem procesu projektowego. Jednak dzięki nowoczesnym technologiom ten tradycyjnie „bolesny” proces może stać się szybszy i łatwiejszy w realizacji. NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 8 NARZĘDZIA INŻYNIERSKIE: STARE I NOWE POZYSKIWANIE „CZYSTYCH” MODELI Z INNYCH NARZĘDZI CAD Inżynierowie mają do czynienia z geometriami pochodzącymi z różnych źródeł, włączając w to dostawców i klientów, z których każdy może używać innej aplikacji CAD. Aby móc pracować z tymi modelami, inżynierowie muszą znaleźć metodę na pozyskanie czystych i dokładnych reprezentacji projektów do używanej przez siebie aplikacji CAD. Interoperacyjność od dawna była tradycyjnym problemem, jednak pojawiły się istotne ulepszenia w tym obszarze. Typowe podejście do pracy z modelami pochodzącymi z aplikacji innych niż CAD polega na importowaniu lub konwersji geometrii. Niestety, efektem tego jest uszkodzona geometria zawierająca luki pomiędzy przeniesionymi jednostkami, powierzchniami lub krzywymi, a nawet całkowity brak elementów. Pozyskanie czystej i dokładnej reprezentacji oryginalnego projektu wymaga od inżynierów znacznych wysiłków. Wyniki badania The 3D Collaboration and Interoperability Study dowodzą, że 49% inżynierów poświęca co najmniej 4 godziny tygodniowo na korygowanie uszkodzonych geometrii. Na szczęście pojawiły się nowe technologie, które umożliwiają aplikacjom CAD otwieranie modeli utworzonych w innych niż format natywny, bez konieczności konwersji. Ta funkcjonalność bazująca na wizualizacji 3D udostępnia czystą i dokładną reprezentację projektu, nawet jeśli pochodził on z innej aplikacji CAD. Co więcej, oferuje ona możliwość skojarzonej aktualizacji modyfikacji wprowadzonych w oryginalnej aplikacji CAD. Korygowanie geometrii pochodzącej z innej aplikacji CAD to istotna czynność nieprzynosząca wartości dodanej, która przeszkadza inżynierom w analizowaniu alternatywnych metod projektowych oraz podejmowaniu decyzji niezbędnych w szybkim komunikowaniu się z dostawcami. Opracowano nowe technologie, które czynią duży krok w kierunku pełnej eliminacji tych zbytecznych czynności. MODYFIKOWANIE MODELI Z INNYCH NARZĘDZI CAD Uzyskanie czystej i dokładnej reprezentacji projektu stanowi często tylko wstęp do innych prac. Czasami warunkiem tego, aby projekt stał się częścią większego produktu, jest wprowadzenie modyfikacji. W innych przypadkach przygotowanie projektu do symulacji lub produkcji wymaga wprowadzenia ulepszeń. Bez względu na wykonywane czynności inżynierowie potrzebują rozwiązań umożliwiających zmianę modelu niezależnie od jego pierwotnej aplikacji CAD. Rzecz jasna problem polega na tym, że modele z innych aplikacji CAD są pozbawione historii tworzenia geometrii. Tym samym brak jest cech za pośrednictwem których można zmodyfikować geometrię w celu wprowadzenia zmian. W przypadkach, gdy modele pochodzą z innych aplikacji CAD, inżynierowie muszą standardowo tworzyć nowe elementy kształtujące w celu wprowadzenia zmiany. Jest to problematyczne z uwagi na czasochłonność, poziom złożoności oraz powielanie nakładów poniesionych na stworzenie pierwotnego projektu. Jeżeli modele pochodzą z tych samych aplikacji CAD, inżynierowie często próbują manipulować istniejącymi elementami kształtującymi. Wyzwaniem, które niesie ze sobą ten scenariusz, jest prawdopodobieństwo defektu, w szczególności w przypadku bardziej skomplikowanych modeli, gdyż wzajemne powiązania pomiędzy elementami kształtującymi są trudne do prześledzenia. W obydwu przypadkach inżynierowie często odtwarzają model, gdyż wymaga to mniej czasu. NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 9 NARZĘDZIA TECHNOLOGII INŻYNIERSKICH: STARE I NOWE Nowoczesna alternatywa polega na wykorzystaniu modelowania bezpośredniego do wypychania, ciągnięcia i przeciągania geometrii w celu wprowadzenia niezbędnych zmian. Podejście to bazuje na modelach pochodzących z innych aplikacji CAD, w których niedostępne są elementy kształtujące podlegające modyfikacji, a także na modelach pochodzących z tej samej aplikacji CAD, której elementy kształtujące są zbyt złożone lub za mało elastyczne, aby możliwe było wprowadzenie zmian. Dzisiejsza rzeczywistość jest brutalna: inżynierowie muszą mieć możliwość modyfikowania projektów pochodzących z innych źródeł – nieważne, czy chodzi o takie same lub odmienne aplikacje CAD. Nowoczesne technologie, takie jak modelowanie bezpośrednie, czynią to zadanie łatwiejszym i szybszym niż kiedykolwiek. ŚLEDZENIE ZMIAN W PROJEKCIE Zasadniczo inżynieria polega na badaniu i dokonywaniu iteracji w celu opracowania możliwych do wykonania, lepszych projektów. Obejmuje to nie tylko modyfikacje geometrii, lecz także własności produktu i spełnianie wymagań. Jest to jeszcze jeden obszar, w przypadku którego technologia dokonała znaczącego postępu w ostatnich latach. Zgodnie z badaniem The PLM Study 44% organizacji inżynierskich zarządza danymi konstrukcji mechanicznych korzystając z komputerów stacjonarnych i notebooków, podczas gdy pozostałe 59% korzysta w tym celu ze współdzielonych dysków. Firmy stosujące jedną lub obydwie te metody poważnie ryzykują utratę danych, gdyż możliwe jest nadpisanie, utrata lub zapomnienie plików. Oprócz tego, metody te wymagają czynności manualnych, nakładając na inżynierów dodatkowe zadania, które nie generują wartości dodanej. Z kolei oparte na chmurze projektowanie CAD z wbudowanym zarządzaniem danymi umożliwia większą automatyzację. Takie usługi umożliwiają śledzenie i zapis każdej zmiany w projekcie, oraz możliwość jej archiwizacji, co eliminuje ryzyko utraty danych. Co więcej, inteligentna funkcja wyszukiwania pozwala na łatwiejsze odnajdywanie danych niż narzędzia wyszukiwania w systemie operacyjnym, które nie są w stanie interpretować informacji zawartych w tych modelach. Śledzenie zmian w projekcie zwykle było żmudnym zadaniem wykonywanym ręcznie. Dzięki nowoczesnym technologiom czynność ta stała się zautomatyzowana i bezpieczna. WNIOSKI DOTYCZĄCE MOŻLIWOŚCI TECHNOLOGICZNYCH Wiele z popularnych obecnie technologii posiada funkcje wspomagające inżynierów podczas wykonywania codziennych czynności projektowych. Eliminują one niegenerujące wartości dodanej aspekty tych prac, umożliwiają współdzielenie informacji i współpracę oraz ułatwiają tworzenie wirtualnych i fizycznych prototypów. Podsumowując, ten nowoczesny zestaw narzędzi dla inżynierów to znacząca pomoc, dzięki której projektowanie odbywa się w ramach przewidzianych harmonogramów. NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 10 ZALEŻNOŚĆ POMIĘDZY TECHNOLOGIĄ A EFEKTYWNOŚCIĄ Logicznie rzecz biorąc, zaawansowane technologie powinny pozytywnie wpływać na wydajność organizacji. Jednak czy jest tak naprawdę? Wyniki badania The PLM Study dostarczają odpowiedzi na to pytanie. Analiza danych z tego badania ujawniła znaczące różnice w zdolności firmy do unikania odtwarzania danych projektowych oraz dotrzymywania wyznaczonych terminów. GROUPOWANIE RESPONDENTÓW WEDŁUG PODOBNYCH TECHNOLOGII Badanie The PLM Study zawiera szereg pytań dotyczących efektywności oraz stosowanej technologii, które mają na celu określenie, w jakim stopniu przyjęła się ona w branży. Podczas przeprowadzania analizy, odpowiedzi na te pytania wykorzystano do podzielenia respondentów na grupy, zależnie od stopnia wdrożenia poszczególnych technologii. Każdy respondent otrzymywał stopniowo coraz większą liczbę punktów w miarę wzrostu zaawansowania technologii w ramach sześciu różnych scenariuszy. W celu obliczenia wskaźnika podsumowano punkty uzyskane we wszystkich scenariuszach. W oparciu o ten wskaźnik podzielono respondentów na kwartyl górny, wartość środkową oraz kwartyl dolny. Kompletną metodologię segmentacji grup opisano na stronie 14. Po dokonaniu podziału uśredniono i porównano efektywność każdej z tych trzech grup. Potem porównano i zestawiono ich zdolność do osiągnięcia efektywności. UOGÓLNIONE PROFILE TECHNOLOGICZNE W celu zrozumienia wpływu technologii na efektywność organizacji należy najpierw przyjrzeć się powszechności przyjęcia danej technologii w każdej grupie. Jest to widoczne w tabeli 2. ZASTOSOWANIE GÓRNY KWARTYL WARTOŚĆ ŚRODKOWA DOLNY KWARTYL Oprogramowanie (92%) Oprogramowanie (60%), komputery stacjonarne, notebooki oraz dyski współdzielone (40%) Komputery stacjonarne, notebooki oraz dyski współdzielone (78%) Realizacja procesów i projektów Oprogramowanie (76%) Oprogramowanie 55%), poczta email i dokumenty (45%) Dokumenty rozprowadzane drogą tradycyjną (50%), e-maile oraz dokumenty (50%) Współpraca pomiędzy inżynierami Oprogramowanie (62%), czaty i komunikatory (22%) Poczta e-mail (40%), czaty i komunikatory (35%) Poczta e-mail (54%), chaty i komunikatory (27%) Zarządzanie danymi Tabela 2: Uogólnione profile techniczne grup Uogólnienia stosują się do następujących grup: Górny kwartyl: większość używa oprogramowania centralnego do zarządzania danymi projektowymi, automatyzacji procesów inżynierskich i projektów oraz do współdzielenia informacji i współpracy przy projektach. Wartość środkowa: mieszane wykorzystanie oprogramowania oraz komputerów stacjonarnych, notebooków, poczty e-mail, dokumentów i czatów lub komunikatorów do przetwarzania danych projektowych, procesów, projektów oraz wspólpracy. NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 11 ZALEŻNOŚCI POMIĘDZY TECHNOLOGIĄ A WYDAJNOŚCIĄ Dolny kwartyl: przeważające zastosowanie komputerów stacjonarnych, notebooków, formularzy papierowych oraz poczty email do realizacji procesów związanych z projektowaniem oraz zarządzania danymi projektowymi. RZADSZE ODTWARZANIE DANYCH Obszarem odzwierciedlającym różnice w wydajności organizacyjnej jest odtwarzanie danych inżynieryjnych. Konstruktorzy korzystający z nowoczesnego zestawu narzędzi powinni rzadziej odtwarzać dane. Dowodzą tego wyniki badania The PLM Study. Inżynierowie z górnego kwartyla użytkowników technologii odtwarzają dane w tygodniu lub krótszym okresie o 10% rzadziej. Oznacza to, że w ich przypadku prawdopodobieństwo odtwarzania danych jest o 1/3 mniejsze niż w przypadku ich kolegów. 33% 31% Middle Half Bottom Quartile 23% Top Quartile Rys 2: Częstotliwość odtwarzania danych inżynieryjnych Inżynierowie, którzy zaliczają się do górnego kwartyla organizacji używających oprogramowania do zarządzania swoimi danymi konstrukcji mechanicznych, zamiast komputerów stacjonarnych, notebooków i współdzielonych dysków używają funkcji wyszukiwania w celu ponownego wykorzystania istniejących danych. Sunkist Growers, spółdzielnia zrzeszająca ponad 6000 członków w Kalifornii i Arizonie, jest najlepiej znana z wysokiej jakości owoców. Jednak głęboko w strukturze organizacyjnej firmy ukryty jest pion zajmujący się projektowaniem i opracowywaniem urządzeń przemysłowych. Wszystko zaczęło się w latach pięćdziesiątych, gdy spółdzielnia podjęła decyzję o automatyzacji sortowania pomarańczy według wielkości, kształtu, koloru i klas jakości. Powstała wtedy grupa badawczo-projektowa, która rozrastała się w miarę upływu czasu. Na koniec okazało się, że jest to centrum zysków o doskonałych kompetencjach. Grupą tą kieruje obecnie Alex Paradaing. Wykorzystuje ona szereg technologii, które umożliwiają i ułatwiają wykonywanie czynności projektowych. „Wszystko, co zaprojektujemy, przechodzi przez nasz system zarządzania danymi inżynieryjnymi,” mówi Alex. „Zaczynamy korzystać z niego bardzo wcześnie, nawet już w fazie koncepcyjnej. Chociaż to doskonałe rozwiązanie, nie zmuszam swoich inżynierów do korzystania z niego. Mieliśmy świadomość, że jeśli system będzie skomplikowany w obsłudze, pracownicy będą po prostu korzystać z dysku C na swoich komputerach. W związku z tym wybraliśmy rozwiązanie, które działa bardzo podobnie do aplikacji zarządzającej plikami w systemie operacyjnym. To był doskonały pomysł.” „Z punktu widzenia efektywności korzystamy z symulacji na wczesnym etapie procesu projektowego”, kontynuuje Alex. „Zapewnia nam to dobry wgląd w to, co się dzieje. W znacznym stopniu do budowy naszych prototypów wykorzystujemy też drukarki 3D. Symulacje są stosowane od samego początku aż do końca, dopóki nie jesteśmy gotowi do wykonania modelu. Dzięki temu mamy pewność, że w każdej fazie procesu wszystko przebiega jak należy.” NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 12 ZALEŻNOŚCI POMIĘDZY TECHNOLOGIĄ A EFEKTYWNOŚCIĄ WIĘCEJ DOTRZYMANYCH TERMINÓW Zmniejszenie ilości odtwarzanych danych stanowi wyraźną korzyść. Jednak kadra kierownicza często poszukuje takich usprawnień, które bardziej bezpośrednio wypływają na bilans przedsiębiorstwa biorąc pod uwagę nakłady na technologie. Jednym ze znaczących mierników jest współczynnik określający, w jakim stopniu organizacja dotrzymuje wyznaczonych terminów. Niedotrzymanie terminu utrudnia zgodność z harmonogramem wprowadzenia produktu na rynek lub jego dostawy, co z kolei negatywnie wpływa na wzrost przychodów. Podobnie jak miało to miejsce w przypadku odtwarzania danych inżynieryjnych, wyniki badania The PLM Study wskazują na zróżnicowanie efektywności organizacyjnej pomiędzy analizowanymi grupami. Stwierdzono, że organizacje z górnego kwartyla oddają swoje projekty na czas 12% częściej niż ma to miejsce w przypadku wartości środkowej bez konieczności przenoszenia ponad 10% środków przeznaczonych na projekt. W ujęciu porównawczym oddają one projekty na czas dwa razy częściej niż pozostałe firmy. Oznacza to, że jeden dodatkowy projekt spośród dziewięciu jest realizowany terminowo. 20% Top Quartile 8% 9% Middle Half Bottom Quartile Rys. 3: Częstotliwość dotrzymywania terminów W przypadku terminowego dostarczenia projektu za kluczowe uważa się wiele technologii. Wykorzystanie oprogramowania w celu centralnego zarządzania zmianami oraz udostępniania danych konstrukcji mechanicznych eliminuje konieczność ręcznego wykonywania czynności związanych ze śledzeniem zmian w projekcie oraz odtwarzania danych. Realizacja projektów i procesów odbywająca się z wykorzystaniem oprogramowania zamiast poczty e-mail minimalizuje ryzyko utraty danych oraz opóźnień. Zastosowanie oprogramowania w celu współdzielenia informacji i podczas współpracy oznacza, że każdy pracownik uzyskuje dostęp do danych oraz przesyła korespondencję w ramach jednego, spójnego źródła. Łącznie technologie te stanowią istotną, pozytywną różnicę w procesach projektowych. WNIOSKI DOTYCZĄCE RÓŻNIC W EFEKTYWNOŚCI Technologie oprogramowania w sposób widoczny wywierają bezpośredni wpływ na efektywność organizacji zajmujących się inżynierią. Należy jednak pamiętać, że żadna pojedyncza technologia nie odpowiada bezpośrednio za te różnice. Przeprowadzono analizy porównujące wydajność poszczególnych technologii, jednak nie wykazały one żadnych różnic. Pojawiły się one dopiero wtedy, gdy respondentów pogrupowano w oparciu o kombinacje tych technologii. Wniosek? Źródłem zmiany jest połączenie technologii, które można uznać za zestaw narzędzi. NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 13 PODSUMOWANIE I WNIOSKI W dzisiejszych czasach projektowanie nowych produktów nie jest łatwe. Wyniki badania The PLM Study dowodzą, że tylko 15% wszystkich projektów inżynieryjnych przebiega zgodnie z planem przy dotrzymaniu terminów bez konieczności przesuwania powyżej 10% środków. Dlaczego jest to takie trudne? Na efektywność i wydajność inżynierów negatywnie wpływa szereg trendów. TRENDY OGRANICZAJĄCE WYDAJNOŚĆ INŻYNIERÓW Projektowanie w coraz mniejszym stopniu pozostaje domeną specjalistów – uczestniczą w nim partnerzy z całej organizacji, którzy mają potrzebę wniesienia swojego wkładu w pracę. Produkty stają się coraz bardziej złożone i wykorzystują coraz większą ilość elektroniki i oprogramowania. Projektowanie nadal ma bardzo zmienny przebieg, a poczynione błędy wracają do twórców jako pilne zlecenia wprowadzenia zmian. Terminy stają się coraz krótsze, zmuszając konstruktorów do akceptacji pierwszego stworzonego projektu, który jest możliwy do wykonania. Wszystko to ma miejsce przy jednoczesnym obciążeniu inżynierów znaczną ilością czynności niegenerujących wartości dodanej. Wywiera to negatywny wpływ na ich produktywność. NARZĘDZIA INŻYNIERSKIE: STARE I NOWE W świetle wyzwań stawianych obecnie inżynierom tradycyjne rozwiązania są niewystarczające. Na szczęście pojawił się nowy zestaw narzędzi wykorzystywanych w inżynierii, który nadal ewoluuje. Modelowanie bezpośrednie oraz projektowanie generatywne wykorzystujące usługi w chmurze ułatwiają odkrywanie lepszych produktów. Bazujące na technologii chmury projektowanie CAD z wbudowanym zarządzaniem danymi umożliwia współdzielenie informacji oraz współpracę z innymi partnerami, a także monitorowanie iteracji projektu. Dzięki zintegrowanym symulacjom CAD oraz drukowi 3D powstają prototypy wirtualne i fizyczne. Funkcja natywnego otwierania obcych modeli oraz modelowanie bezpośrednie wspomaga obsługę projektów generowanych w łańcuchu dostaw. Łącznie technologie te stanowią nowy zestaw narzędzi nowoczesnego inżyniera. ZALEŻNOŚCI POMIĘDZY TECHNOLOGIĄ A EFEKTYWNOŚCIĄ Wyniki badania The PLM Study dowodzą, że technologie te mają wymierny wpływ na efektywność organizacji. Firmy z górnego kwartyla rzadziej odtwarzają dane inżynieryjne eliminując czynności niegenerujące wartości dodanej. Ponad dwa razy częściej dotrzymują terminów bez znaczących przesunięć zasobów, w wyniku czego na każde dziewięć ukończonych na czas projektów przypada jeden dodatkowy. WNIOSKI KOŃCOWE Nie ma wątpliwości – inżynieria staje wobec nowych i istotnych trudności. Tradycyjnie stosowane rozwiązania przestają być wystarczające. Nowe technologie połączone w nowoczesne zestawy narzędzi mają wymierny wpływ na wydajność organizacyjną. Tak więc przyszedł wreszcie czas, aby zaktualizować stosowane narzędzia. © 2015 LC-Insights LLC Chad Jackson jest analitykiem, researcherem i blogerem w firmie Lifecycle Insights, analizującym technologie projektowe, włącznie z CAD, CAE, PDM & PLM. [email protected] Więcej informacji na temat badań Lifeycle Insight można znaleźć na następujących stronach: The 3D Collaboration and Interoperability Study, The Simulation Driven Design Study oraz The PLM Study. NARZĘDZIA NOWOCZESNEGO INŻYNIERA 14 ZAŁĄCZNIK: PODSTAWY BADANIA& METODOLOGIA ANALITYCZNA Niniejsza część zawiera informacje na temat badania The PLM Study oraz metodologii użytej podczas przeprowadzania analiz zaprezentowanych w niniejszej publikacji. PRZEBIEG BADANIA I DANE DEMOGRAFICZNE Sondaż na potrzeby badania PLM opracowano w grudniu 2014 r. W dwóch pierwszych tygodniach stycznia 2015 r. zebrano odpowiedzi od 760 respondentów. Analizę zawartą w niniejszej publikacji przeprowadzono w maju 2015 r. Respondenci biorący udział w badaniu pochodzili z różnych branż, w tym: urządzenia przemysłowe (29%), lotnictwo i obronność (28%), motoryzacja (22%), medycyna i nauki przyrodnicze (17%) oraz zaawansowane technologie / elektronika (16%). Odpowiedzi zebrano w wielu obszarach geograficznych, w tym: Ameryce Północnej (69%), Azji (13%), Europie (12%) oraz Australii i Nowej Zelandii, Ameryce Południowej, Afryce i Środkowym Wschodzie (4%). METODOLOGIA SEGMENTACJI GRUP zarządzania dokumentacją projektową, zarządzania wymaganiami, zarządzania danymi w MCAD, oceny projektu, oddania projektu oraz wewnętrznej współpracy przy projekcie. 3. Respondentów pogrupowano zgodnie z uzyskanym przez nich wynikiem, tworząc porównywalne grupy: kwartyl górny (górne 25% wyników), wartość środkowa (środkowe 50% wyników) oraz kwartyl dolny (dolne 25% wyników). W oparciu o tę metodę segmentacji przeprowadzono analizę porównawczą przeciętnej produktywności organizacji inżynieryjnych opisaną na stronie 9 niniejszej publikacji. KATEGORIA ZASTOSOWANIE TECHNOLOGIA (PUNKTACJA) Zarządzanie danymi Dokumentacja projektowa Komputery stacj. lub notebooki (1) Obiekty MCAD Publiczne usługi bazujące na chmurze (3) Wymagania Systemy oprogramowania (4) Ocena projektu Dokumenty i wiadomości e-mail (1) Oddanie projektu Aplikacje na pulpit (2) Poniżej przedstawiamy proces dzielenia respondentów na grupy. 1. Respondentom przyznawano coraz większą ilość punktów za korzystanie z coraz bardziej zaawansowanych technologii. Np. firmom używającym komputerów stacjonarnych do zarządzania danymi projektowymi przydzielono 2 punkty. Firmom używającym oprogramowania scentralizowanego przydzielono 4 punkty. Kompletna punktacja jest przedstawiona w tabeli 2. 2. Punkty sumowano dla zastosowania ogółem lub warunków realizacji procesu w celu uzyskania wskaźnika prezentującego postęp firmy we wdrażeniu danej technologii. Przykładowo, punkty sumowano dla: Realizacja projektu lub procesu Współdzielone dyski sieciowe (2) Publiczne usługi bazujące na chmurze (3) Systemy oprogramowania (4) Współpraca pomiędzy wewnętrznymi zespołami projektowymi i inżynierskimi Poczta e-mail (1) Czaty / komunikatory (2) Publiczne usługi bazujące na chmurze (3) Systemy oprogramowania (4) Tabela 2: Punktacja w ramach analizy grup
