ACTA U N IVERSITATIS LODZIENSIS FOLIA OECONOMICA 157, 2002
M ichał B anaś* Tomasz N owak
W YM IANA INFORMACJI W CZASIE RZECZYW ISTYM
W RAMACH CYKLU ŻYCIA W YROBU - ARCHITEKTURA
I FUNKCJE SYSTEM U
W sp ó łczesn a fi r m a p r o d u k c y jn a m u si p r z e z w y c ię ż a ć b a rie ry k o m u n ik a c y jn e , g e o g ra fic zn e a c zę s to ku ltu ro w e , a b y p o p r a w ić k o o r d y n a c ję za d a ń re a lizo w a n y c h p r z e z ró żn e g r u p y ro b o c z e w ra m a c h c y k lu ży c ia w yrobu. W re fe ra c ie p r z e d s ta w io n o p o d e j ście, k tó r e zo s ta ło z a s to so w a n e w m ię d z y n a r o d o w e j k o rp o ra c ji, m a ją c e na celu u sp r a w n ie n ie w y m ia n y in fo rm a c ji p o m ię d z y r o z p r o s z o n y m i z e s p o ła m i p ro je k to w y m i. W ażne a s p e k ty w s p ó łd z ie le n ia d a n ych , w sz c z e g ó ln o ś c i te c h n o lo g ie w izu a liz a c ji d o k u m e n ta c ji tech n iczn ej, zo s ta ły o m ó w io n e d o k ła d n ie j. P rze d s ta w io n o a r c h i te k tu rę śr o d o w isk a o ra z fu n k c je system u .
T o d a y ’s g lo b a l m a n u fa c tu r in g c o m p a n y m u s t o v e r c o m e c o m m u n ic a tio n , g e o g r a p h ic a l a n d o fte n c u ltu r a l b a rr ie rs in o r d e r to in c re a se c o o r d in a tio n o f p r o d u c t life -c y c le a c tivities, c a r r ie d o u t b y d is p e r s e d w o rkin g g ro u p s. T h is p a p e r d e s c r ib e s a n a p p ro a c h th a t w a s u n d e rta k e n in c ro s s -b o r d e r e d c o m p a n y to im p ro v e the e le c tro n ic d a ta e x c h a n g e b e tw e e n p r o d u c t d e v e lo p m e n t team s. I m p o r ta n t a sp e c ts o f d a ta sh a rin g , e sp e c ia lly v isu a liza tio n te c h n o lo g ie s a re d is c u s s e d in d eta ils. C o lla b o ra tiv e e n v ir o n m e n t a r c h ite c tu re a n d sy ste m fu n c tio n a lity a re p resen ted .
W stęp
Aby osiągnąć sukces w dzisiejszym , konkurencyjnym św iecie firm a pro dukcyjna musi błyskaw icznie dostarczyć produkty, które w pełni sp ełn iają ocze kiw ania klientów. Ten prosty, w ydawałoby się, w arunek sukcesu, w ym aga za stosow ania takich m etod i narzędzi, które w znaczący sposób uspraw niają poznaw anie potrzeb klienta, zw iększają w ydajność procesu w ytw arzania, oraz w spom agają sprzedaż produktu i jego późniejszy serwis.
AB В Corporate Research ABB Corporate Research
Jednym z takich sposobów jest zastosow anie na etapie projektow ania i produkcji technologii kom puterow ych, ogólnie nazw anych C AX (C A D - C om puter Aided Design, CAM - C om puter Aided M anufacturing, C A E - C om puter Aided Engineering, С А РР - C om puter Aided Production Planning). 1 choć tech niki CAX w wielkim stopniu ułatw iają prow adzenie prac konstrukcyjnych i testow ych, to nie w spom agają bezpośrednio koordynacji różnych zadań w cy klu życia wyrobu, a zw łaszcza wymiany inform acji pom iędzy klientem , człon kami zespołów badaw czo-rozw ojow ych oraz pracownikam i działów sprzedaży i serwisu. Zagadnieniem szeroko pojętej wym iany inform acji, a szczególnie inform acji elektronicznej, w całym cyklu życia wyrobu zajm uje się Inżynieria W spółbieżna.
Inżynieria W spółbieżna
Pow szechnie akceptow ana definicja Inżynierii W spółbieżnej (ang. C oncur rent Engineering) została podana przez Institute o f Defense A nalysis w roku 1988, [I]: „Inżynieria W spółbieżna je s t usystem atyzow anym podejściem do projektow ania w yrobów i procesów, w którym uwzględnia się w szystkie czynniki procesu produkcyjnego o d koncepcji, przez projektow anie, w ytwarzanie, sp ed y
cję, serw is - do utylizacji. ”
Z kolei definicja zaproponow ana przez G arrett’a [2] kładzie nacisk na eko nom iczne aspekty filozofii pracy współbieżnej: „[Inżynieria W spółbieżna toj rów noczesne projektow anie produktów i definiow anie najlepszego sposobu w ytw arzania, aby zredukow ać koszty i czas obróbki” . G reen natom iast rozciąga proces pracy współbieżnej do całej korporacji i pokazuje Inżynierię W spółbież ną jak o „podejście, które uw zględnia procesy w ytw arzania i pozostałe elem enty działania korporacji na etapie projektow ania produktu”, [3].
W szystkie te definicje przyjm ują założenie, że Inżynieria W spółbieżna jest sposobem popraw ienia jakości procesu projektow ania w yrobów przez w łączenie w szystkich czynników mających wpływ na produkt przez jeg o czas życia. N ale ży przy tym podkreślić, że kluczow ą rolę w tych procesach odgryw a elektro niczna wym iana informacji oraz wiedzy w spółdzielonej pom iędzy partneram i biznesow ym i. Inform acja pow inna być w spółdzielona na każdym etapie cyklu życia wyrobu, od koncepcji przez projektow anie i produkcję, do sprzedaży i późniejszej utylizacji, rysunek 1.
Do najbardziej ważkich potrzeb w zakresie elektronicznej wym iany infor macji o produkcie m ożna zaliczyć:
> W spółdzielenie dokum entacji technicznej (rysunków i m odeli CA D ) > W spółdzielenie wyników symulacji i testów prototypów
> N anoszenie adnotacji i uwag na dokum entacji
> Translacje plików pom iędzy różnymi między formatam i > Z arządzanie danym i i projektam i
W praktyce, istnieje cały szereg czynników , które spraw iają, że w spółdzie lenie informacji pom iędzy członkam i różnych grup roboczych jest trudne do zrealizow ania. N ależą do nich czynniki czysto ludzkie, rysunek 2, często ję z y kowe, czy geograficzne - jeśli mamy do czynienie z różnymi strefam i czasow y mi.
Kom unikacja spada o 80% j e śli członkow ie zespołu są oddaleni więcej niż 50 m.
Rys. 2 Źródło: Allen, T. Managing the Flow o f Technology. M IT Press, Cambridge, MA, 1987
Ale najw ażniejsze, jak się wydaje, są czynniki techniczne. W śród nich m ożna wym ienić przede wszystkim gw ałtow nie zw iększającą się ilość danych które, należy w spółdzielić w cyklu życiu wyrobu, m nogość form atów plików tw orzonych przez setki aplikacji, niew ystarczającą przepustow ość sieci Internet czy potrzebę zabezpieczenia danych o wyrobie przed dostępem osób nieupraw nionych.
N ależy jednak zaznaczyć, że mimo pew nych ograniczeń technicznych, pro ducenci szybko zauważyli potencjał technik kom puterow ych um ożliw iających w ym ianę idei, zadań, dokum entacji projektow ej, a przede w szystkim wiedzy. Dlatego takie technologie jak Internet, VRM L, X M L czy data stream ing bły skaw icznie znajdują swoje aplikacje w zastosow aniach przem ysłow ych, reali zujących filozofię Inżynierii W spółbieżnej.
Przykład takiego system u - zastosow anego dużej korporacji m iędzynaro dowej do elektronicznej wym iany informacji w czasie rzeczyw istym przedsta wiono w kolejnym rozdziale.
Architektura środowiska współdzielenia informacji w czasie rzeczywistym Uspraw nienie procesu wym iany informacji w całym cyklu życia wyrobu wym aga stw orzenie architektury do przesyłania dokum entacji technicznej, jej przeglądania oraz m odyfikow ania a także do nanoszenia uwag i adnotacji. D o datkow o, m ożliwości w ielokryterialnego przeszukiw ania danych oraz kilkupo- ziom owy system zabezpieczeń, m uszą być także dostępne. System winien dostarczać aktualnej informacji projektowej - niezależnie od m iejsca przecho wywania danych, ich formatu czy narzędzi w których je stworzono.
Aby spełnić powyższe w ym agania zaproponow ano, aby system w spółdzie lenie inform acji projektowej zestawiony był z dwóch niezależnych, ale zinte growanych aplikacji. Pierw szą z nich stanowi m oduł do w izualizacji danych, który w oparciu o wydajne jądro m odelow ania przestrzennego potrafi w yśw ie tlać dane w wiodących form atach 2D i 3D. Stow arzyszony z nim system do zarządzania dokum entacją techniczną (Product Data M anagem ent) dba o bez pieczny dostęp do danych oraz ich przechow yw anie. Te dw ie aplikacje stanow ią rdzeń systemu, który oferuje swoje usługi za pośrednictew m sieci Intra- net/Interent użytkow nikom w korporacji oraz poza nią, Rysunek 3.
U ż y tk o w n ic y Z e w n ę tr z n i
Praca w środow isku przedstaw ionym na rysunku 3 odbyw a się w ramach tzw. „sesji” . Każda sesja pośw ięcona jest rozw iązaniu konkretnego problem u inżynierskiego (dotyczącego np. określenia wym agań klienta, rozw iązania pro blem ów konstrukcji wyrobu lub jego wytwarzania). Każdy członek zespołu ro boczego, który jest zaangażowany w dany etap prac, m oże zalogow ać się do sesji i, zza ekranu swojego kom putera, włączyć się do dyskusji. Podczas takiego spotkania, specjaliści różnych dziedzin m ogą jednocześnie oglądać i m odyfiko wać om aw ianą dokum entację techniczną, by w ten sposób zw eryfikow ać różne sposoby rozw iązania problem u. D ecyzje i podjęte podczas spotkania akcje m ogą być zachow ane i po sesji rozesłane do jej uczestników.
Aby inform acja projektow a mogła być w ydajnie w spółdzielona w czasie rzeczyw istym zastosow ano technologię, która drastyczne zredukow ała rozm iar danych przesyłanych podczas sesji. W początkowej fazie sesji, serw er wysyła dane do użytkow ników w form ie strum ieniowej - dzięki temu reprezentacja graficzna na ekranach użytkowników jest stopniowo uszczegóław iana do chw ili, gdy cała inform acja zostanie przesłana. Od tego m om entu serw er wysyła inkre- mentalnie tylko dane potrzebne do zsynchronizow ania scen w yśw ietlanych u użytkow ników , a więc kierunek patrzenia, w spółczynnik pow iększenia, czy w ektor przesunięcia modelu. Dzięki temu, że atrybuty tw orzenia obrazu to tylko mały ułam ek danych początkow ych - uzyskano zadow alającą w ydajność syste mu - naw et przy małej przepustow ości sieci.
W arto także podkreślić, że dzięki zastosow aniu specjalnego oprogram ow a nia zdolnego w bezpieczny sposób przejść przez „ścianę ogniow ą” (ang. F ire wall), użytkow nicy spoza korporacji - dostawcy, podw ykonaw cy, a zw łaszcza klienci, rów nież m ogą uczestniczyć w witalnych spotkaniach projektow ych.
Form aty danych w internetow ych zastosow aniach inżynierskich
V R M L / X M L
W 1995 roku stworzono format opisu geom etrii, który św ietnie nadaje się dla potrzeb wizualizacji danych projektowych, w całym cyklu życiu wyrobu. Virtual R eality M odeling Language - bo o nim m owa - m a w iele cech, które w skazują na zasadność jego stosow ania w aplikacjach inżynierskich:
> obsługuje zarów no grafikę przestrzenną jak i rysunki płaskie, anim acje i dźwięk.
> posiada w budow ane prymitywy przestrzenne m.in. kule, sześciany i zestawy pow ierzchni płaskich.
> jest językiem łatwo rozszerzalnym przez m echanizm prototypów. > obsługuje zdarzenia przez co pozw ala na interakcję z grafiką.
> oferuje m ożliwość dodania logiki do sceny za pom ocą języków skrypto wych.
Dzięki tym cechom , m ożliwe jest w ykorzystanie tego form atu danych na wielu etapach tw orzenia informacji o produkcie, rysunek 4.
V R M L jako format otwarty i prosty upow szechnił się w zastosow aniach in żynierskich, i co nie mniej ważne zapoczątkow ał prace nad standardem X3D, opartym na języku XML. Projektowanie Model CAD Symulacje Model testowy Wizualizacja S Y .,. Wyniki
Rys. 4 W ykorzystanie formatu VRM L na etapie koncepcji, projektowania i testowania wyrobu
STEP
Jakkolw iek VRM L i jego późniejsi następcy oferują bardzo d użą funkcjo nalność w zakresie prezentacji modeli CAD, to jednak nie pozw alają na ich mo dyfikację. Gdy zachodzi taka konieczność - niezbędne staje się zastosow anie dedykow anych form atów system ów CAD, z których szczególnego znaczenia nabrał STEP.
Standard for the E xchange o f Product D ata je st m iędzynarodow ym stan dardem do wym iany w szystkich danych inżynierskich, nie tylko podstaw ow ych danych geom etrycznych, czym różni się
od VRMLa czy IGESa.
O piera sięo język EX PRESS co skutkuje jeg o dużą elastycznością i rozszerzalnością. W ramach standardu zdefiniow ane są biblioteki ogólnego zastosow ania (dla opisu geom etrii, identyfikacji produktu, określania czasu itp.) oraz specjalizo wane dla konkretnych gałęzi przem ysłu (sam ochodow y, elektryczny, etc). STEP integruje dane. które wcześniej trzym ane były w wielu różnych system ach, jak np. inform acje o pakow aniu, wykończeniu pow ierzchni i połączeniach elek trycznych. W większości przypadków , w każdym z tych system ów dane prze chow yw ane są w innych formatach i częściow o się dublują.
STEP jest standardem niezależnym od producenta, standaryzow anym przez ISO i , co bardzo ważne, jest obecny we wszystkich pow ażnych narzędziach CAD. Dzięki tem u inform acje między klientam i, producentam i i dostaw cam i mogą być w ym ieniane szybko, pew nie i bez strat w konwersji.
Podsum ow anie
Procesy w spółdzielenie inform acji elektronicznej m ają ogrom ne znaczenia w całym cyklu życia produktu. Zastosow anie metod Inżynierii W spółbieżnej, a zw łaszcza narzędzi służących do przeprow adzania w irtualnych spotkań, po zw ala na włączenie klientów i dostaw ców - ich wym agań i wiedzy, w etap kształtow ania wyrobu. Przyjęcia standaryzow anych form atów wym iany infor macji oraz technik ograniczających objętość przesyłanych danych pozw ala na spraw ną współpracę partnerów biznesow ych w czasie rzeczyw istym . P rzedsta wione w artykule środow isko w spółdzielenie inform acji projektow ej w drożono w dużym przedsiębiorstw ie produkcyjnym , gdzie przyczyniło się do wzrostu innow acyjności, skrócenia czasu rozwoju produktu oraz obniżenia kosztów zw iązanych z podróżam i.
Źródła
1. Institute o f Defense Analysis „The Role o f Concurrent Engineering in Weapon Acquisition", Research Report, 1988
2. Garret R. „Eiglii steps to simultanous engineering", M anufacturing Engineering Vol 105, No 5, 1990
3. Green A. „Concurrent engineering: improving time to m arket", Production and Inventory Management Review, Vol 10, No 7, 1990
