Зачем внедрять САПР?

В настоящее время на предприятиях машиностроения повсеместно используются системы автоматизированного проектирования (САПР) различных типов. За многолетнюю историю использования они доказали свою эффективность и экономическую целесообразность. Однако, большинство производителей систем так и не могут дать четкого и однозначного ответа, какой экономический эффект принесет покупка их программного обеспечения?

При выборе той или иной системы трудно однозначно понять, какое решение будет наиболее подходящим для организации и зачем вообще необходимо внедрение САПР? Для ответа на эти вопросы нужно, прежде всего, определить факторы, за счет которых достигается экономическая эффективность внедрения и использования системы, а также обратиться к мировому опыту использования САПР.

Одним из лидеров, проводящих исследования в данной области, является международное исследовательское агентство Aberdeen Group, которое, совместно с компанией Autodesk, начиная с 2007 года, выпустило ряд отчетов на эту тему:

• Дополнительные стратегии построения цифровых и физических прототипов: как избежать кризисной ситуации при разработке продуктов?
• Системное проектирование: Разработка новых продуктов для мехатроники.
• Управление техническими изменениями 2.0: Интеллектуальное управление заявками на изменения для оптимизации бизнес-решений.
• Проектирование без границ. Рост доходов благодаря применению 3D-технологий.

Организации-участники исследований были разделены на три группы в соответствии с тем, насколько они выполняют свой календарный план и бюджет: 20% - лучшие в своем классе компании (компании-лидеры), 50% - компании со средними показателями по отрасли и 30% - компании с результатами ниже среднего. Затем был проведен сравнительный анализ, чтобы понять, какие процессы, способы организации работы и технологии чаще использовались лучшими в своем классе компаниями.

По результатам исследований, основными экономическими факторами, влияющими на экономическую эффективность использования САПР, являются время и денежные затраты на разработку прототипов продукции машиностроительных организаций, а также время и затраты на внесение изменений в прототипы и выпускаемые продукты.

Компании-участники исследования были также опрошены по поводу основных факторов, которые на их взгляд, являются самыми значимыми предпосылками использования средств автоматизированного проектирования.

• 91% респондентов поставили на первое место сокращение времени проектирования изделий,
• на втором месте с 38% - сокращение затрат на проектирование,
• далее следуют: увеличение технологичности проектируемых продуктов (30%), ускорение доработок изделий в соответствии с требованиями Заказчиков (кастомизации продуктов) - 15%.

Интересной особенностью является то, что несмотря на большие возможности по сокращению затрат, как и в ранее проведенных исследованиях, ключевым фактором остается возможность сокращения времени проектирования.

Для чего используют САПР лучшие машиностроительные компании?

Функционал САПР, который используется машиностроительными предприятиями для достижения вышеописанных эффектов, можно разбить на следующие основные области:

• Разработка концепции проекта в цифровом формате.
• Создание, оптимизация и утверждение проектов.
• Проектирование электрических и механических деталей.
• Управление данными о продукте.
• Визуализация решений по продукту, обзоров, продаж и маркетинга.

Следует отметить, что функционал управления данными о продукте относится больше к PDM/PLM решениям, однако системы автоматизированного проектирования являются их неотъемлемой частью.

Далее в этой статье мы рассмотрим опыт использования вышеуказанного функционала наиболее эффективными машиностроительными компаниями - компаниями-лидерами.

Разработка концепции проекта в цифровом формате

Исследования показали, что лучшие в своем классе компании, используя САПР, имеют возможность создавать меньше прототипов, потому что они оценивают форму, подгонку и функциональность продукта в цифровом формате, а не на физической модели. Использование цифрового прототипа позволяет обнаруживать проблемы на более ранней стадии - в процессе проектирования. То же самое можно сказать о снижении количества технических изменений. С использованием САПР требуется вносить меньше технических изменений, потому что проблемы можно найти и исправить в процессе разработки продукта. В результате, компании-лидеры экономят время и средства, создавая меньше физических прототипов и снижая количество изменений.

Лучшие в своем классе компании разрабатывают проектное решение в цифровом формате, используя 3D-модель поверхностей. Девяносто пять процентов (95%) компаний-лидеров начинают работу с моделирования эстетических аспектов продукта, создавая очень точные модели поверхностей с применением параметрического моделирования. Кроме того, лучшие компании на 13% чаще, в отличие от компаний со средним показателем по отрасли, оценивают внешний вид и физические качества продукта с эстетической точки зрения на реалистичной цифровой модели.

Создание, оптимизация и утверждение проектов

Когда дело касается применения виртуальных моделей в проектировании, компании-лидеры используют преимущества новейших методов оценки формы, подгонки и функциональности. Так как геометрические пропорции отображаются очень точно, производитель может проверить наличие нестыковок, предупреждая возникновение технических изменений на этапах тестирования и производства. Фактически 90% лучших в своем классе компаний выявляют нестыковки при статичных и динамических симуляциях.

Лучшие в своем классе компании также чаще склонны применять приложения симуляции и анализа для оценки рабочих характеристик продукта. Они чаще проводят симуляции на более ранних стадиях разработки продукта. Благодаря этому производители могут избежать отказов в работе на стадиях тестирования или производства, которые могут вызвать дорогостоящие изменения. Использование подхода создания цифровых прототипов позволяет компаниям-лидерам тестировать целый комплекс рабочих характеристик продукта в цифровом формате.

Проектирование электрических и механических деталей

Лучшие в своем классе компании, используя САПР, полагаются на согласованный процесс параллельного проектирования механических, электрических и программных компонентов продукта. Фактически 85% лучших в своем классе компаний работают именно таким образом, поэтому они на 35% более перспективны, чем компании со средним результатами. Параллельное проектирование разных деталей позволяет экономить время на протяжении всего процесса разработки. Компании-лидеры также обладают инструментами, необходимыми для поддержания этого процесса и обеспечения информированности о состоянии разработок других отделов (PDM/PLM системы). Кроме того, они применяют инструменты, повышающие эффективность работы, например, автоматический перенос 2D-схемы расположения проводов в 3D CAD модели. Они используют подобные инструменты на 27% чаще, чем компании со средними показателями, что позволяет не только экономить время и средства за счет того, что оптимальную схему можно определить уже на цифровой модели, но также снижать вероятность ошибок при переносе информации со схемы.

Управление данными о продукте

Технические изменения могут иметь огромные последствия для проекта, особенно, если в работу вовлечены разные отделы. Лучшие в своем классе компании внедряют систему автоматических уведомлений о необходимых изменениях на 51% чаще компаний со средними результатами и в 2,8 раза чаще компаний с показателями ниже средних. Кроме того, компании-лидеры постоянно работают над улучшением процесса обмена информацией между отделами. Для координирования работы разных отделов такие компании проводят регулярную оценку проекта в течение всего периода проектирования, а также при сборке различных компонентов системы. Сообщая друг другу новую информацию, сотрудники различных отделов становятся более информированы о проекте в целом, а это значит, что у них появляется больше возможностей выявить и решить потенциальные проблемы сразу при их возникновении. В конечном итоге, так разные отделы смогут осознавать, насколько различные составляющие проекта могут влиять на работу друг друга.

Помимо прочего, лучшие в своем классе компании склонны внедрять систему централизованного доступа к статусу решений по необходимым изменениям в 2,6 раз чаще компаний с показателями ниже среднего. Это не только помогает принимать решения, но и делает решения более эффективными и понятными для всех заинтересованных лиц. Такие компании также организуют централизованный доступ к истории выполненных изменений, усиливая тем самым ответственность сотрудников за принимаемые решения.

Визуализация решений по продукту, обзоров, продаж и маркетинга

Наиболее эффективные производители также применяют технологии визуализации моделей, если хотят убедиться в том, что продукт отвечает требованиям клиента. Благодаря использованию САПР теперь появилась возможность снабжать современными функциями визуализации инструменты, используемые отделами продаж и маркетинга, а не только инженерами и разработчиками. На фотореалистичных изображениях клиенты видят продукт таким, каким он будет в реальности, что помогает им представить себе продукт при целевом использовании. Еще одно преимущество состоит в том, что производители могут разместить проектные данные в 3D-формате на своих веб-сайтах для того, чтобы потенциальные покупатели могли выбрать и задать параметры продукта в соответствии с их собственными спецификациями. Вы предоставляете клиенту на оценку практически "осязаемый" продукт: клиент может оценить, насколько он отвечает его нуждам, и, в результате, вы сразу получаете обратную реакцию, благодаря чему торговый цикл становится еще короче. Компании-лидеры в 2,1 раза чаще, чем компании с показателем ниже среднего, узнают мнение клиента о продукте до того, как создают физический прототип.

Как посчитать экономическую эффективность внедрения САПР?

Узнать положение своей компании по сравнению с лучшими в отрасли, а также рассчитать экономию от внедрения САПР можно с помощью анкеты Aberdeen - http://autodesk.aberdeen.com/, которая была разработана совместно с компанией Autodesk.

После заполнения анкеты предоставляются рекомендации о том, какие программные продукты компании Autodesk позволят компании достичь уровня лучших организаций в отрасли и получить наибольший экономический эффект.

Согласно исследованиям Aberdeen, внедрение решений САПР для компании, которая создает 10 прототипов изделий средней сложности и делает к ним по 5 изменений, позволяет достичь следующих экономических эффектов:

экономия средств от сокращения числа прототипов (деньги);	$105 518
экономия времени от сокращения числа прототипов (дни);	41.6 дней
экономия средств от сокращения числа изменений в продукте (деньги);	$3 537
экономия времени при каждом изменении в проектируемом продукте (дни).	17.5 дней

Для соответствия уровню лучших мировых компаний, Aberdeen рекомендует использовать следующие решения компании Autodesk:

• Для разработки концепции проекта в цифровом формате и промышленного дизайна: Autodesk Alias,
• Для создания, конструирования, проектирования, анализа и оптимизации изделий и утверждения проектов: Autodesk Inventor,
• Для визуализации проектов, подготовки обзоров, отделов продаж и маркетинга: Autodesk Showcase, Autodesk Inventor, Autodesk 3ds Max,
• Для проектирования электрических и механических деталей: Autodesk Inventor, AutoCAD Electrical, AutoCAD Mechanical,
• Для управления данными о продукте: Autodesk Vault.

Литература
1. Aberdeen Group, Complementary Digital and Physical Prototyping Strategies: Avoiding the Product Development Crunch (Дополнительные стратегии построения цифровых и физических прототипов: Как избежать кризисной ситуации при разработке продуктов?), февраль 2008.
2. Aberdeen Group, System Design: New Product Development for Mechatronics (Системное проектирование: Разработка новых продуктов для мехатроники), Январь 2008 г.
3. Aberdeen Group, Engineering Change Management 2.0: Better Business Decisions from Intelligent Change Management (Управление техническими изменениями 2.0: Интеллектуальное управление заявками на изменения для оптимизации бизнес-решений), Сентябрь 2007 г.
4. Aberdeen Group, Beyond Engineering: New Applications of 3D Drive Top Line Growth (Проектирование без границ. Рост доходов благодаря применению 3D-технологий), Август 2007г.