PDM، PLM و تولید محصول در قرن 21

تاریخچهدر گذشته‌های نه چندان دور، وقتی می‌خواستیم محصولی را تولید کنیم، کافی بود چند نقشه­‌ی دستی از آن تهیه می‌کردیم و پس از چند حساب سر انگشتی، مستقیماً وارد مرحله تولید می‌شدیم. پس از ورود نرم­افزارهای طراحی مهندسی (که نخستین آن‌ها نرم افزار AutoCAD بود)، بالطبع سرعتِ پروسه‌ی طراحی محصول افزایش یافت. اما مشکل از آن­جایی آغاز شد که طرح‌های ما پیچیده‌تر شدند. برای مثال یک دوچرخه­ی قدیمی، حداکثر 100 قطعه داشت؛ ماشین‌های هندلی قدیمی هم بیشتر از 2000 قطعه نداشتند؛ اما خودرو‌هایی که امروزه تولید می‌شوند حداقل 60000 قطعه دارند. یا یک هواپیمای Airbus a380 بالغ بر 7000000 قطعه دارد. هر­کدام از این قطعه‌ها باید جداگانه طراحی­شده و در کنار هم قرار­گیرند. بدیهی است که در تولید محصول با این حجم از قطعات، معیارهای بسیاری باید مورد توجه قرار گیرند و این­جا بود که [1]PDM متولد شد.آغاز راهی جدید...یک قطعه از موتور خودرو (مثلاً شاتون) را در نظر بگیرید. این قطعه خود از قطعه‌های مجزای کوچک­تری تشکیل یافته. همچنین خود این قطعه، زیر­مجموعه‌ی چند قطعه دیگر است. آیا می‌توان هر قطعه را تنها در یک فایل ذخیره کرد؟ مسلماً خیر. زیرا فایل هر قطعه، خود، فایلِ طراحیِ قطعه‌های زیرمجموعه‌اش را هم شامل می‌شود. آیا یک CNC کار می‌تواند با نرم‌افزاری که ما با آن طراحی می‌کنیم، کار کند؟ مسلماً خیر! پس باید در کنار هر قطعه، یک نقشه یا فایل مخصوص دستگاه CNC از آن قطعه هم داشته­باشیم. حتی احتمال دارد به چند عکس (مانند Render قطعات) هم نیاز داشته­باشیم. به همین ترتیب شاید نیاز داشته­باشیم فایل‌هایی همچون توضیحات متنی، توضیحات آماری، BOM[2] و... را نیز برای هر قطعه به صورت مجزا وارد کنیم. برای همین ممکن است یک قطعه بین 5 الی 50 فایل پیوست داشته­باشد. حال به مثال خودرو برگردیم و فرض کنیم که هر قطعه ماشین (به صورت میانگین)، 25 فایل دارد. در این حالت ما برای یک ماشین با یک­و­نیم­میلیون فایل سر­و­کار داریم! این­جاست که بحثِ مدیریت فایل‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است و استفاده از روش‌های سنتی کارساز نیست. کارِ PDM هم دقیقاً همین است؛ مرتب سازی داده‌ها. مدیریتِ داده‌ها، نام‌گذاری هر قطعه، مدیریت سطح دسترسی به فایل‌ها از جمله قابلیت‌هایی است که سرویس‌های PLM در اختیار ما قرار می‌دهند.در ابتدا شرکت‌هایی مانند Oracle و SAP، داده‌های شرکت‌های مهندسی را جمع‌آوری و آن­ها را مدیریت می‌کردند. اما امروزه این کار توسط نرم‌افزار‌هایی مانند SOLIDWORKS PDM و AUTODESK Vault صورت می‌گیرد. آیا این بستر کافی است؟در سال 2005 ایرباس بزرگ­ترین هواپیمای مسافربری جهان را (که همان a380 بود) تولید کرد؛ اما به علت مشکلات کابلینگ یا همان سیم­کشی (530 کیلومتر سیم!) با دو سال تأخیر عرضه کرد. این تأخیر دو ساله، 6 میلیارد دلار هزینه در بر داشت. یا پدال گاز یکی از ماشین‌های شرکت تویوتا به یکی از صفحه‌هایش گیر می‌کرد و همین باعث شد تا این شرکت طی بیانیه‌ای به 450 هزار خودرو فراخوان بدهد و آن­ها را اصلاح کند. خیلی از شرکت‌های بزرگ دیگر هم با مشکلاتی از این قبیل مواجه می‌شدند.با وجود این همه سیستم مدیریتی، یک جای کار می‌لنگید. همه می‌دانستند که یک جای کار می‌لنگد اما نمی‌دانستند کجا! تا اینکه نظریه PLM[3] مطرح شد. از صفر تا صد محصول با PLMپی ال ام،بستری است که از اولین لحظه‌ای که ایده به ذهنتان می‌رسد، تا هنگامی که طرحتان را ارائه می‌کنید، طراحی می‌کنید، خط تولید را راه اندازی می‌کنید، تولید را آغاز می‌کنید، از مشتری بازخورد می‌گیرید و اینکه چگونه محصولتان را تخریب یا بازیافت می‌کنید، همراه شماست. به عبارت بهتر PDM یکی از زیرمجموعه‌های بسیار کوچک PLM است.سیستم کار هم به این شکل است که شما برای مثال یک قطعه را طراحی می‌کنید و سپس به مرحله بعد می‌روید که بازبینی (Check) نام دارد. وقتی به این مرحله می‌رسید، سیستم به صورت آنلاین به افرادی که وظیفه بازبینی طرح را دارند، نوتیفیکیشن می‌فرستد. اینکه چه مواردی باید مورد بررسی قرار بگیرند، برای هر فرد ارسال می‌شود. اگر در حین این فرایند مشکلی در طراحی مشاهده شد، طراحی دوباره به مرحله قبل بازگردانده می‌شود تا طرح اصلاح شود. پس از اصلاح دوباره این فرایند بازبینی تکرار می‌شود. آنقدر این فرایند تکرار می‌شود تا قطعه به صورت کاملاً بی­نقص طراحی شود.اگر این اتفاق افتاد، به شما اجازه ورود به مرحله بعدی که اصطلاحاً frozen نام دارد، داده­می‌شود. در این فاز، فایل شما تقریباً بسته می‌شود؛ ولی باز می‌توانید فایلتان را اصلاح کنید. به این صورت که اگر ایرادی را در قطعه مشاهده کردید، دوباره به مرحله طراحی بازگردانده می‌شوید و چرخه دوباره تکرار می‌شود. توجه داشته باشید که همه این فرایند‌ها به صورت خودکار و آنلاین انجام می‌گیرند و نیازی به منشی نداریم! اگر اطمینان یافتید که طرح شما نهایی شده، شما به آخرین مرحله می‌رسید که Release نام دارد. در این فاز، طراحی‌ها قفل شده و دیگر نمی‌توانید در طرح تغییری ایجاد ‌کنید. اگر در این فاز متوجه اشتباهی در پروسه طراحی شوید، تنها می‌توانید یک Revision ایجاد کنید که به نحوی به معنای نوعی آپدیت برای طرح اصلی، قفل شده­است. (فایل جدیدی نمی‌سازد، بلکه در همان فایل یک بروزرسانی ایجاد می‌شود.) پس از ورود به مرحله Release و بسته­شدن طرح، مدیر پروژه طرح را به گروه تولید می‌فرستد. گروه تولید دوباره (به کمک همین سیستم) یک چرخه جدید را آغاز می‌کند. دوباره همانند بخش قبلی، فرایندی مرحله به مرحله آغاز می‌شود. این مرحله‌ها شامل مواد اولیه مورد نیاز، برنامه­نویسی دستگاه‌های CNC، برآورد هزینه‌ها و... می‌شود. داده‌های مربوط به تولید محصول با داده‌های مربوط به طراحی محصول، زمین تا آسمان فرق دارند. به عبارت بهتر، طراحی، تنها 4 درصد از پروسه طراحی محصول را شامل می‌شود. نکته‌ای که این­جا قابل توجه است، ارتباط بین بخش طراحی و بخش تولید است که هر دو بر روی کار یکدیگر (به صورت آنلاین) نظارت دارند. به عبارت دیگر، PLM پُلی است بین بخش طراحی و بخش تولید. بعد از اینکه فرایند گروه تولید هم تمام شد، ابتدا نمونه اولیه (prototype) ساخته شده و روی آن مطالعه صورت می‌گیرد. پس از آن، فرایند تولید انبوه که شامل مراحلی چون تأمین مواد اولیه، تهیه قطعات، طراحی خط تولید و... است آغاز می‌گردد و پس از آن تولید انبوه آغاز می‌گردد. شاید همه این فرایند‌ها زمان­بر و به نوعی اتلاف وقت به نظر برسد؛ اما در واقع، بنا به آمار بین 40 الی 60 درصد در زمان و هزینه‌ها صرفه­جویی می‌کند.فرض کنید مثلاً در هنگام تولید انبوه متوجه یک ایراد در یک قطعه از محصول شوید؛ در این حالت سیستم به تمامی افرادی که در پروسه دخیل­اند، پیام می­فرستد. گروهی تحت عنوان گروه تغییرات مهندسی (ECM[4]) داده‌های مربوط به مشکل مربوطه را جمع­آوری می‌کند و به گروه تحقیق و توسعه (R&D[5]) مربوطه می‌فرستد. پس از گذشت زمانی کوتاه (در حد چند ساعت الی چند روز)، قطعه­ی اصلاح شده وارد خط تولید می‌شود. این، تنها گوشه‌ای از قابلیت‌هایی بود که PLM در اختیار ما قرار می‌دهد. یکی از قابلیت‌های دیگر PLM، قابلیت کار تیمی روی یک قطعه است؛ بدین صورت که یک نفر کار طراحی را انجام می‌دهد و افراد دیگر به صورت ناظر، بر فرایند طراحی نظارت می‌کنند و به صورت زنده با طراح در ارتباط‌ اند. دقت داشته­باشید که این فرایند به صورت آنلاین و تحت شبکه صورت می‌گیرد. از نرم افزارهای این حوزه می‌توان به ENOVIA (محصول شرکت Dassault) که به عنوان رابط PLM پلتفرم 3D experience شناخته می‌شود، SIEMENS Teamcenter و یا Autodesk Fusion Lifecycle اشاره کرد. PLM در ایرانمتاسفانه حتی در بزرگ‌ترین شرکت‌های تولیدی ایران (مثل ایران خودرو و سایپا) هنوز هم از روش‌های سنتی (تلفن، نامه‌نگاری، دود (!) و...) به جای روش‌های نوین استفاده می‌شود؛ اما امید است که در آینده شاهد گرایش شرکت‌های داخلی به این سیستم باشیم.و کلام پایانیهر چند در طول دهه‌های گذشته شاهد تغییرات گسترده‌ای در شیوه تولید محصول و طراحی بوده‌ایم؛ اما باید کماکان منتظر تأثیر رخداد‌هایی همچون انقلاب هوش مصنوعی بر پروسه‌ی فعلی طراحی و تولید بمانیم. [1] PDM مخفف Product Data Management به معنی مدیریت داده‌ی محصول است.[2] Billing of Materialبه معنای لیست مواد استفاده شده در محصول به همراه قیمت آن­ها.[3] PLM مخفف Product Lifecycle Management به معنای مدیریت چرخه عمر محصول است.[4] Engineering Change Management[5] Research and developmentآنچه که خواندید، مطلبی بود که به نگارش بنده و در طی یک مصاحبه با جناب یاسین رضیعی در نشریه‌ی گشتاور (گاه‌نامه انجمن علمی دانشکده مکانیک دانشگاه خواجه‌ نصیرالدین طوسی) منتشر شده بود.