PLM's belofte voor een geconnecteerde maakindustrie

Nieuwe releases voegen cloudversies, simulatie, augmented reality/virtual reality en additieven toe, terwijl ze kijken naar de IIoT-toekomst van de productie

Complexiteit is alomtegenwoordig in de huidige ontwerp- en fabricageprocessen van componenten. In de nieuwste product lifecycle management (PLM)-software krijgen fabrikanten meer keuzes, waarbij nieuwe functionaliteit wordt toegevoegd om productieprocessen te visualiseren met technologieën zoals augmented reality (VR) en virtual reality (VR). Met deze mogelijkheden kunnen fabrikanten omgaan met de toegenomen complexiteit van ontwerpen met het Industrial Internet of Things (IIoT) en Industry 4.0, waardoor ze steeds complexere productontwikkelingen in de vroegste stadia kunnen valideren, wat tijd en productiekosten bespaart.

De PLM-portfolio's van fabrikanten omvatten toepassingen voor productgegevensbeheer (PDM) plus het volledige spectrum van CAD/CAM/CAE voor digitale ontwerp-, productie- en visualisatiemogelijkheden. Grote ontwikkelaars, waaronder Siemens PLM Software (Plano, TX), Dassault Systèmes (Parijs) en PTC (Needham, MA), bevatten allemaal het volledige scala aan PLM-tools, maar sommige, waaronder Aras Corp. (Andover, MA) en anderen bieden PDM-specifieke tools die uitgebreide CAD-integratie en ondersteuning bieden, maar geen traditionele stand-alone CAD/CAM/CAE-systemen. Veel, maar niet alle PLM-aanbiedingen hebben alleen cloudversies, of zoals Aras is beschikbaar in zowel on-premises als cloudgebaseerde oplossingen. PLM bevat ook de cruciale digitale productietools waarmee fabrikanten apparatuur op de fabrieksvloer kunnen ontwerpen en processen op de fabrieksvloer kunnen testen voordat ze de fabrieksontwerpen afronden. De laatste tijd hebben ontwikkelaars modules of afzonderlijke applicaties toegevoegd die hun bereik uitbreiden naar de additieve fabricage (AM)-arena.

Het fabricageproces visualiseren

Het versnellen van productontwikkelingsprocessen en het verbeteren ervan met snellere, betere en nauwkeurigere informatie zijn belangrijke doelen voor PLM terwijl de industrie zich ontwikkelt naar IIoT. Augmented reality in ontwerpbeoordeling maakt een verschil, volgens Francois Lamy, PTC vice president, PLM solutions management.

"Naarmate teams meer wereldwijd worden verspreid, kan het soms moeilijk zijn om iedereen erbij te betrekken om een ​​productontwerp tijdig te beoordelen, alle informatie te verzamelen die nodig is voor de beoordeling en feedback vast te leggen voor toekomstige acties", merkte Lamy op. “Door gebruik te maken van augmented reality (AR), kunnen teamleden productontwerpen visualiseren, ermee communiceren en feedback geven op productontwerpen van overal ter wereld. AR maakt het voor belanghebbenden mogelijk om te communiceren met een 3D-model van het product, door er bijvoorbeeld omheen te lopen en verschillende toestanden van het model te bekijken, inclusief het binnengaan van het model zelf."

Met de overnames van Thingworx IoT-toepassingen (in 2013) en het Vuforia AR-platform (in 2015), heeft PTC gestaag een AR-enabled PLM-portfolio opgebouwd dat is afgestemd op het Industrie 4.0-tijdperk.

"Om voldoende aan de verwachtingen van klanten te voldoen, moeten fabrikanten hun productontwikkelingsproces transformeren om gegevens van producten in het veld te begrijpen en te benutten", zei Lamy. "Het opmerken van productinformatie op een CAD-tekening zal het niet langer redden naarmate producten complexer worden. Fabrikanten zullen meer georganiseerd moeten worden in hun productontwikkelingsproces.”

Het hebben van een uitgebreid PLM-systeem biedt een sterke basis om te profiteren van IoT-mogelijkheden, voegde hij eraan toe. "Door alle productinformatie te consolideren in een digitale productdefinitie in één weergave, kunnen organisaties ervoor zorgen dat belanghebbenden allemaal toegang hebben tot de meest nauwkeurige, actuele productinformatie", zei hij. "Met een PLM-systeem wordt alle informatie gestroomlijnd in één stuklijstformaat [BOM]."

Klanten zijn op zoek naar oplossingen om het hoofd te bieden aan de toenemende complexiteit van hun systemen, de drang naar gepersonaliseerde oplossingen en de behoefte aan snellere levering aan de klant, voegt Garth Coleman, vice-president marketing voor het merk Enovia van Dassault Systèmes toe. “Tegelijkertijd moeten ze hun innovatie versnellen en de kosten verlagen. Als gevolg hiervan willen bedrijven productinnovatieplatforms implementeren, die hun ondernemingen digitaal transformeren.

"We zien grote interesse in bedrijven die de waarde van implementatie via de cloud willen realiseren", voegt Coleman toe. "Met behulp van een cloud-ready oplossing kunnen bedrijven de onderneming openstellen voor interne en externe belanghebbenden die altijd en overal kunnen deelnemen aan samenwerking, terwijl ze tegelijkertijd flexibel en schaalbaar zijn om mee te groeien."

Er wordt veel interesse getoond in het toevoegen van waarde via technologieën zoals AM, zei Coleman, en in augmented reality. “Ons 3DExperience Center in Wichita, dat een samenwerking is tussen WSU [Wichita State University] en NIAR [National Institute for Aviation Research], is vorig jaar geopend en we hebben bedrijven uit alle sectoren op bezoek om te zien hoe ze de nieuwste technologieën kunnen integreren en benutten als onderdeel van hun digitale transformatie,” zei hij. “Een voorbeeld van deze samenwerking is het onderzoeken en leren hoe hybride MRAM [Multiple Robotic Manufacturing Advanced Manufacturing]-cellen verschillende technologieën zoals VR/AR, IoT en machine learning flexibel kunnen integreren om bedrijven te helpen de fabrieken van de toekomst te bouwen met maximale productieflexibiliteit .”

Complexiteit doorbreken

Complexe producten en systemen kunnen de slimste ingenieurs van vandaag de dag uitdagen, en de industrie heeft meer creatieve oplossingen nodig om door deze toenemende complexiteit te navigeren, wat vaak te wijten is aan het hoge niveau van software dat inherent is aan producten voor het IIoT.

"Er is van oudsher een onevenredige nadruk gelegd op de CAD-kant", zegt Marc Lind, senior vice president, strategie, voor Aras. “We beginnen met een PLM-perspectief, waardoor de platformonafhankelijke mogelijkheden geavanceerde producten kunnen ontwikkelen. Tegenwoordig gaat het echt meer om slimme, geconnecteerde producten, waar je systemen of systemen ziet.”

Deze verbonden producten kunnen de software en de elektronica zijn in auto-onderdelen, of ruimtevaartonderdelen, waarvoor een PLM-systeem zoals Aras Innovator nodig is dat geschikt is voor platformonafhankelijke compatibiliteit, voegde hij eraan toe. "De elektronicakant, de kabelboom [in de automobielindustrie] is gelijk aan, zo niet groter dan andere aspecten." Connectiviteit is de sleutel, zei Lind. “Wat je ziet bij de bewegingen van Siemens, ze zitten in de ontwerpomgeving. We zijn gefocust op het procesniveau, op het mogelijk maken van de cross-functionele cross-disciplinaire mogelijkheden, en we gaan naar buitendienst.

"We zijn CAD-agnostisch", voegde Lind eraan toe. "We beginnen vanuit het perspectief dat bedrijven veel verschillende CAD-tools hebben en dat ze die samen kunnen brengen en met de Digital Twin naar de fabriek en in bedrijf kunnen gaan.

De complexiteit neemt exponentieel toe met slimme, verbonden producten, zei Lind. “Producten zijn daar slecht op toegerust. Waar het echt op neerkomt, is dat grote en kleine bedrijven over de hele linie worden verstoord, "voegde hij eraan toe.

In januari kondigde Aras aan dat het de Impresa-software voor onderhoud, reparatie en revisie (MRO) van Infospectrum had overgenomen, dat volgens Aras een reeks aanvullende MRO-mogelijkheden zou bieden om fabrikanten te helpen de ontwikkeling en het onderhoud van complexe producten digitaal te transformeren. De deal geeft Aras de mogelijkheid om PLM en MRO op één platform te leveren en de digitale draad uit te breiden naar het veld.

Aras heeft onlangs aangekondigd dat de Duitse autofabrikant BMW Group het Aras PLM-platform implementeert als de ruggengraat voor het beheer van testgegevens. Het systeem ondersteunt de planning, planning, uitvoering en documentatie van voertuigtests en testresultaten door de autofabrikant in verschillende ontwikkelingsstadia. Het Aras-systeem maakt traceerbaarheidsresultaten mogelijk en zal volgens Aras een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van productievoertuigen.

EDA, generatief ontwerp en additieve productie toevoegen

In de afgelopen jaren heeft Siemens PLM de reikwijdte van zijn elektronische ontwerpautomatisering (EDA) simulatieportfolio aanzienlijk uitgebreid, door in november 2016 de elektronische CAD/CAM-ontwikkelaar Mentor Graphics over te nemen voor $ 4,5 miljard en meer recentelijk Solido Design Automation Inc. (Saskatoon, SK) voor een onbekend bedrag. Siemens heeft afgelopen herfst een update uitgebracht van zijn Simcenter CAE-simulatiesoftwareportfolio, ongeveer tegelijkertijd met de nieuwe NX 12 CAD/CAM-update van het bedrijf die een module voor additieve productie bevat.

“We zien een aantal kernboodschappen terugkomen van onze klanten. Ten eerste groeit de voortdurende uitbreiding van embedded elektronica en software in producten sneller dan ooit; bedrijven die zichzelf vroeger als werktuigbouwkunde beschouwden, moeten nu concurreren in een wereld waar geïntegreerde systemen heersen”, zegt Paul Brown, senior director van NX productmarketing. “Als leveranciers van PLM-tools moeten we aan die eisen voldoen.”

Fabrikanten breiden hun gebruik van AM uit, voegde Brown eraan toe, met bedrijven die producten willen ontwikkelen om de prestaties te verbeteren, het aantal onderdelen te verminderen of het gewicht te verminderen. “Dit is meer dan alleen een fabricageprobleem. Het is een probleem dat we moeten oplossen gedurende de hele levenscyclus, van ontwerp tot machine”, zei hij.

De nieuwste NX-tools maken gebruik van de convergente modellering van Siemens, merkte Brown op. De nieuwe NX 12 bevat nieuwe tools die de mogelijkheden op het gebied van generatief ontwerp uitbreiden, voortbouwend op oplossingen zoals convergente modellering en het gebruik van technologieën zoals topologie-optimalisatie.

“In de NX-productlijn blijven we nieuwe oplossingen leveren, zoals onze convergente modelleringstechnologieën, zodat bedrijven nieuwe modelleringstechnieken kunnen gebruiken om sneller dan ooit tevoren complexe ontwerpen te maken. Convergente modellering helpt ook bedrijven die reverse-engineeringbenaderingen gebruiken bij het ontwerpen door de tijdrovende elementen van het omzetten van gegevens in bruikbare vormen voor downstream-applicaties om aan te werken, te verwijderen, "zei Brown.

“Generatieve modelleringstechnieken worden zowel geaccepteerd als verwacht door onze klanten, waarbij het systeem helpt bij het voorstellen van oplossingen voor ontwerpproblemen die kunnen worden herhaald. Door de steeds groter wordende rekenkracht op de desktop te gebruiken om meer ontwerpalternatieven te verkennen, kunnen ingenieurs nieuwe oplossingen voor hun ontwerpproblemen toepassen", voegde hij eraan toe.

Het toegenomen gebruik van AM heeft ingenieurs ook in staat gesteld om te kijken naar nieuwe oplossingen in ontwerp, benaderingen die dingen verbeteren zoals lichtgewicht met behulp van roosterachtige structuren, of nieuwe vormen die het aantal onderdelen verminderen en winst opleveren in termen van het behalen van productdoelen met minder materiaal en zaken als minder montagetijd, volgens Brown. "Deze benaderingen linken terug naar het gebruik van generatieve technieken in ontwerp," zei hij.

Siemens blijft investeren in AM, "zowel vanuit het oogpunt van productieondersteuning, kijkend naar nieuwe opkomende technologieën zoals meerdere materialen en texturen, als in de ontwerpaspecten met functionaliteit zoals roosters en ondersteunende structuren", zei Brown.

De NX breidt de nieuwe AM-oplossing in NX uit met de nieuwe module, NX AM voor HP Multi Jet Fusion, gecertificeerd door HP en mogelijk gemaakt door Materialise, om printtaken voor HP Jet Fusion 4200 3D-printers voor te bereiden, aldus Siemens. De NX-module zou klanten in staat stellen onderdelen te ontwikkelen en te beheren in één softwareomgeving voor Multi Jet Fusion-afdrukoplossingen, kostbare en tijdrovende gegevensconversies en tools van derden te vermijden, en de algehele workflow van ontwerp tot afgewerkt onderdeel te verbeteren efficiëntie.

Daarnaast ontwikkelt Siemens toepassingen voor AM-processimulatie in Simcenter 3D, wat volgens het bedrijf een cruciaal hulpmiddel is om fabrikanten te helpen AM te industrialiseren door componenten in een keer goed te printen. Deze simulatietoepassingen vormen een integraal onderdeel van de end-to-end AM-oplossing van Siemens.
“Transformatieve technologieën zoals additive manufacturing en geavanceerde robotica bieden fabrikanten van elke omvang een enorm potentieel om een ​​concurrentievoordeel te behalen”, aldus Zvi Feuer , senior vice president manufacturing engineering software voor Siemens PLM Software, in een verklaring. "NX biedt een geïntegreerde oplossing voor onderdelenfabrikanten om deze krachtige technologieën te gebruiken, waardoor de mogelijkheid wordt gecreëerd om de algehele bedrijfsprestaties te verbeteren en een echt digitale machinewerkplaats te creëren."

Alles laten werken

Een belangrijk probleem voor PLM is hoe het verder kan worden uitgebreid dan de technische organisatie waar PLM is geboren, merkte Bob Yancey op, directeur, strategie voor de productie- en productie-industrie, Autodesk Inc. (San Rafael, CA). "Productontwikkeling omvat meer dan engineering, en het verbinden van de gegevensstroom van ontwerp tot productieproductie is essentieel om de volledige waarde van PLM te benutten", aldus Yancey. "PLM helpt fabrikanten ervoor te zorgen dat individuen en bedrijfssystemen accurate en tijdige productontwikkelingsinformatie ontvangen, waardoor mensen sneller betere beslissingen kunnen nemen."

Verbeterde gegevensgetrouwheid en procesprestaties gedurende de hele levenscyclus kunnen de totale time-to-market aanzienlijk verkorten, waarbij Autodesk-klanten verbeteringen van 50% en meer melden. Het veranderingsproces van Autodesk Fusion Lifecycle-klant Mesa Labs is bijvoorbeeld teruggebracht van twee weken naar twee dagen sinds de implementatie van Autodesk PLM in de cloud, aldus Yancey. “Dat is een verbetering van 80%, bereikt door hun productgegevens te koppelen aan hun ERP-systeem. Pre-PLM hebben Autodesk-klanten gemeld dat tot 90% van de productiefouten het gevolg zijn van ontbrekende of onjuiste informatie, waardoor kwaliteitsproblemen en hoge uitvalpercentages ontstaan.”

Een andere klant, Novacentrix, een ontwikkelaar van fotonische uithardingsoplossingen, implementeerde Fusion Lifecycle en zag een reductie van 84% in afval, zei Yancey. Willerby, een fabrikant van vakantieverblijven en huizen, zag een vermindering van NCR's van 54 per maand tot zes, met een nauwkeurigheidspercentage van meer dan 99%, een verbetering van 20% ten opzichte van 12 maanden eerder, zei hij.

"Fouten zullen blijven gebeuren en er zullen veranderingen nodig zijn, maar het sluiten van de cirkel tussen productie, productontwikkeling en zakelijke bedrijfssystemen met PLM vergroot het leervermogen van een bedrijf", merkte Yancey op. "Dit leren is gebaseerd op geaggregeerde gegevens [feiten versus mythen] en creëert een omgeving van continue verbetering en zorgt voor de beste uitvoering."

Autodesk is gericht op het verbinden van ontwerp met downstream-productieprocessen, zei Yancey, en zowel productsimulatie als productiesimulatie maken deel uit van het verbinden van ontwerp met productie. “Autodesk heeft een breed portfolio van ontwerp-, simulatie-, productie- en databeheeroplossingen en loopt voorop bij het gebruik van cloudgebaseerde oplossingen om ontwerp beter te verbinden met productie in een gedistribueerde toeleveringsketen voor productontwikkeling. De cloud is een game-changer geworden, waardoor PLM haalbaar is voor fabrikanten van elke omvang, technologie en middelenbarrières wegnemen en overal ter wereld veilige, verbonden realtime samenwerking via een webbrowser mogelijk maken.”

Met opkomende technologieën zoals AM, Industry 4.0 en IoT, machine learning en kunstmatige intelligentie, verandert de aard van PLM en wat het moet leveren, zei Yancey. "PLM moet verder gaan dan alleen het archiveren van gegevens, het analyseren van gegevens, het leren van gegevens en het [extraheren] van voorspellende trends uit de gegevens om de enorme hoeveelheden informatie te benutten die nu of in het productontwikkelingsproces aanwezig zullen zijn."

PLM was aanvankelijk vooral gericht op productgegevensbeheer, maar zijn rol wordt steeds groter met het gebruik van AR, merkte Stuart Weiler op, directeur van PLM bij Elite Aerospace Group (EAG; Irvine, CA), een fabrikant van lucht- en ruimtevaartcomponenten en een gebruiker van PTC Windchill PLM-software . Weiler behandelde het onderwerp onlangs in een artikel, "PLM, Augmented Reality Sharpen the Cutting Edge", Manufacturing Engineering , maart 2017.

"Ik zou zeggen dat het oorspronkelijk alleen om PDM ging", zei Weiler. “In de loop van de tijd is [PLM] de enige bron van waarheid geworden. Maar het integreert nog steeds niet zoals het moet.'

PLM-integratie wordt eenvoudiger naarmate meer fabrikanten de nieuwste open standaarden gebruiken, zoals STEP 242, zei hij. "In de toekomst zullen er veel mensen gebruik van maken - STAP 242 wordt de geaccepteerde standaard. De meeste CAD-systemen zullen er goed mee spelen.”

Nieuwere tools zoals AR met PLM zijn een zegen voor gebruikers op verafgelegen locaties van wereldwijde operaties. "Iedereen moet toegang hebben tot de informatie", zei Weiler. “PTC heeft [Thingworks] Navigate en je hoeft PLM niet te kennen. Je hebt er overal toegang toe, en dat is echt de trend die we nodig hebben.”

De nieuwste versie 1.6 van Navigate geeft gebruikers “een soort dashboard voor IoT. Ze noemen het een mashup, "voegde Weiler eraan toe. De software is als een enkel glas van alle dingen in het systeem, voegde hij eraan toe, en EAG is net begonnen met het gebruik van enkele van zijn AR-mogelijkheden.

"We gebruiken een beetje augmented reality", zei hij. "Ons doel is om dat op de fabrieksvloer te gaan gebruiken."