Жизненный цикл работы изделия
Жизненный цикл промышленных изделий (ЖЦИ) включает ряд этапов, начиная от зарождения идеи нового продукта до его утилизации по окончании срока использования. Основные этапы жизненного цикла промышленной продукции представлены на рис. 1. К ним относятся этапы проектирования, технологической подготовки производства (ТПП), собственно производства, реализации продукции, эксплуатации и, наконец, утилизации (в число этапов жизненного цикла могут также входить маркетинг, закупки материалов и комплектующих, предоставление услуг, упаковка и хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию).
Рассмотрим содержание основных этапов ЖЦИ для изделий машиностроения.
На этапе проектирования выполняются проектные процедуры — формирование принципиального решения, разработка геометрических моделей и чертежей, расчеты, моделирование процессов, оптимизация и т.п.
На этапе подготовки производства разрабатываются маршрутная и операционная технологии изготовления деталей, реализуемые в программах для станков ЧПУ; технология сборки и монтажа изделий; технология контроля и испытаний.
На этапе производства осуществляются: календарное и оперативное планирование; приобретение материалов и комплектующих с их входным контролем; механообработки и другие требуемые виды обработки; контроль результатов обработки; сборка; испытания и итоговый контроль.
на постпроизводственных этапах выполняются консервация, упаковка, транспортировка; монтаж у потребителя; эксплуатация, обслуживание, ремонт; утилизация.
На всех этапах жизненного цикла имеются свои целевые установки. При этом участники жизненного цикла стремятся достичь поставленных целей с максимальной эффективностью. На этапах проектирования, ТПП и производства нужно обеспечить выполнение требований, предъявляемых к производимому продукту, при заданной степени надежности изделия и минимизации материальных и временных затрат, что необходимо для достижения успеха в конкурентной борьбе в условиях рыночной экономики. Понятие эффективности охватывает не только снижение себестоимости продукции и сокращение сроков проектирования и производства, но и обеспечение удобства освоения и снижения затрат на будущую эксплуатацию изделий. Особую важность требования удобства эксплуатации имеют для сложной техники, например, в таких отраслях, как авиа- или автомобилестроение.
Достижение поставленных целей на современных предприятиях, выпускающих сложные технические изделия, оказывается невозможным без широкого использования автоматизированных систем (АС), основанных на применении компьютеров и предназначенных для создания, переработки и использования всей необходимой информации о свойствах изделий и сопровождающих процессов. Специфика задач, решаемых на различных этапах жизненного цикла изделий, обусловливает разнообразие применяемых АС.
На рис. 1 указаны основные типы АС с их привязкой к тем или иным этапам жизненного цикла изделий.
Рис. 1. Основные типы автоматизированных систем
Автоматизация проектирования осуществляется САПР. В САПР машиностроительных отраслей промышленности принято выделять системы функционального, конструкторского и технологического проектирования. Первые из них называют системами расчетов и инженерного анализа или системами CAE (Computer Aided Engineering). Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design). Проектирование технологических процессов выполняется в автоматизированных системах технологической подготовки производства (АСТПП), входящих как составная часть в системы CAM (Computer Aided Manufacturing).
Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения, координации работы систем CAE/CAD/CAM, управления проектными данными и проектированием разрабатываются системы, получившие название систем управления проектными данными PDM (Product Data Management). Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.
На большинстве этапов жизненного цикла, начиная с определения предприятий-поставщиков исходных материалов и компонентов и кончая реализацией продукции, требуются услуги системы управления цепочками поставок — Supply Chain Management (SCM). Цепь поставок обычно определяют как совокупность стадий увеличения добавленной стоимости продукции при ее движении от компаний-поставщиков к компаниям-потребителям. Управление цепью поставок подразумевает продвижение материального потока с минимальными издержками. При планировании производства система SCM управляет стратегией позиционирования продукции. Если время производственного цикла меньше времени ожидания заказчика на получение готовой продукции, то можно применять стратегию “изготовление на заказ”. Иначе приходится использовать стратегию “изготовление на склад”. При этом во время производственного цикла должно входить время на размещение и исполнение заказов на необходимые материалы и комплектующие на предприятиях-поставщиках.
В последнее время усилия многих компаний, производящих программно-аппаратные средства автоматизированных систем, направлены на создание систем электронного бизнеса (E-commerce). Задачи, решаемые системами E-commerce, сводятся не только к организации на сайтах Internet витрин товаров и услуг. Они объединяют в едином информационном пространстве запросы заказчиков и данные о возможностях множества организаций, специализирующихся на предоставлении различных услуг и выполнении тех или иных процедур и операций по проектированию, изготовлению, поставкам заказанных изделий. Проектирование непосредственно под заказ позволяет добиться наилучших параметров создаваемой продукции, а оптимальный выбор исполнителей и цепочек поставок ведет к минимизации времени и стоимости выполнения заказа. Координация работы многих предприятий-партнеров с использованием технологий Internet возлагается на системы E-commerce, называемые системами управления данными в интегрированном информационном пространстве CPC (Collaborative Product Commerce)
Управление в промышленности, как и в любых сложных системах, имеет иерархическую структуру. В общей структуре управления выделяют несколько иерархических уровней, показанных на рис. 2. Автоматизация управления на различных уровнях реализуется с помощью автоматизированных систем управления (АСУ).
Рис. 2. Общая структура управления
Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП).
К АСУП относятся системы планирования и управления предприятием ERP (Enterprise Resource Planning), планирования производства и требований к материалам MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning) и упомянутые выше системы SCM. Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRP-2 ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством. В некоторых случаях системы SCM и MRP-2 входят как подсистемы в ERP, в последнее время их чаще рассматривают как самостоятельные системы.
Промежуточное положение между АСУП и АСУТП занимает производственная исполнительная система MES (Manufacturing Execution Systems), предназначенная для решения оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом.
В состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать ПО для встроенного оборудования. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), которые встроены в технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). Системы CNC называют также встроенными компьютерными системами.
На этапе реализации продукции выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые изделия. Эти функции возложены на систему CRM.
Функции обучения обслуживающего персонала выполняют интерактивные электронные технические руководства IETM (Interactive Electronic Technical Manuals). С их помощью выполняются диагностические операции, поиск отказавших компонентов, заказ дополнительных запасных деталей и некоторые другие операции на этапе эксплуатации систем.
Управление данными в едином информационном пространстве на протяжении всех этапов жизненного цикла изделий возлагается на систему управления жизненным циклов продукции PLM (Product Lifecycle Management). Характерная особенность PLM — обеспечение взаимодействия различных автоматизированных систем многих предприятий, т.е. технологии PLM (включая технологии CPC) являются основой, интегрирующей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы многих предприятий.
Источник
Уникальные знания о собственных продуктах и технологиях относятся к главным ценностям компаний. Помимо защиты их от посягательств конкурентов, предприятия заинтересованы в сохранении всей информации о своих изделиях и, что не менее важно, в управлении этой информацией на протяжении всего жизненного цикла продуктов. Для реализации этих задач существуют системы управления жизненным циклом (PLM — product lifecycle management) и являющиеся их частью системы управления проектными данными (PDM — product data management).
Рассмотрим ключевые моменты, благодаря которым эти системы обладают ценностью для инжиниринговой или производственной компании. Начнем с понятия «жизненный цикл», которое подразумевает всю совокупность процессов за весь период от осознания потребности в продукте и начала планирования производства до его эксплуатации и в ряде случаев утилизации. Сбор и систематизация данных о продуктах позволяет решать главную задачу любого бизнеса — выявлять потребности клиентов и удовлетворять их с целью получения прибыли.
Первоначально жизненный цикл понимался как этап от НИОКР до сдачи объекта в эксплуатацию. Но за 20 лет развития PLM-систем рынок достиг высокой степени зрелости, сформировались и область их применения, и набор основных функций. Сегодня PLM-системы применяются во многих областях, в числе которых:
– управление процессом формирования идей;
– цифровое производство;
– анализ и управление моделированием;
– послепродажное обслуживание, включая техобслуживание, ремонт и эксплуатацию;
– программы гарантийного обслуживания;
– управление исходными требованиями;
– управление портфельными активами;
– управление портфелем программ;
– управление портфелем продукции;
– управление активами в дискретном производстве;
– мехатроника (управление интеграцией АО и ПО);
– проектирование систем;
– управление техническими характеристиками;
– управление соответствиями.
Столь обширные предметные рамки говорят о том, что PLM — это не просто программное обеспечение. Это бизнес-стратегия, направленная на использование продукта интеллектуального труда компании для принятия бизнес-решений. Стратегия PLM включает управление процессами на протяжении полного жизненного цикла, от планирования до эксплуатации, а также коллективную работу, вывод процессов за пределы компании и включение в них партнерских организаций и клиентов.
Сегодня специалисты выделяют 11 этапов жизненного цикла продукта:
– маркетинг и изучение рынка;
– проектирование и разработка;
– планирование и разработка процессов;
– закупки;
– производство или оказание услуг;
– упаковка и хранение;
– реализация;
– установка и ввод в эксплуатацию;
– техническая помощь и обслуживание;
– послепродажная деятельность или эксплуатация;
– утилизация и переработка в конце полезного срока службы.
Благодаря тому, что за каждый из этих этапов обычно отвечает определенная информационная система, PLM и PDM приобретают большое значение, так как они содержат необходимые данные для всех этих ИС. В компаниях, разрабатывающих технологически сложные изделия, PLM-системы по важности сравнимы с ERP, CRM, SCM или такими средствами производства, как САПР. Но PLM не замещают их собой, как и остальные системы не могут эффективно заместить PLM. У каждой из них есть своя специфика. Так, ERP поддерживает планирование выпуска продукции и управление запасами, издержками, финансами и персоналом. CRM — отношения с клиентами и прогнозирование заказов. SCM — логистику поставок. САПР — проектно-конструкторские работы. Со своей стороны PLM/PDM, поддерживая часть названных выше функций, ориентированы на управление знаниями: интеллектуальными активами и информацией об объектах.
Какие конкретные задачи решают системы управления жизненным циклом? К ним относится управление: данными об объекте, жизненным циклом основных средств, проектами, совместной работой, качеством.
Так, управление данными об объекте позволяет использовать примененные технологические решения на других проектах, оптимизировать решение производственных задач, снабжение, сбыт, ремонт и эксплуатацию. Благодаря этому появляется возможность сокращать издержки и сроки возврата инвестиций.
Управление жизненным циклом основных средств помогает планировать закупки, эксплуатацию, ремонт и замену оборудования. В результате поддерживается требуемое качество выпускаемых изделий, сокращаются простои производственных процессов из-за поломок оборудования.
Управление программами и проектами позволяет структурировать их и выделить значимые направления и этапы для координации каждого. Таким образом, повышается прозрачность процессов, принятия решений и финансирования, появляется возможность выделить лучшие практики и использовать их на других проектах.
Организация совместной работы также относится к важным требованиям современного бизнеса, позволяя интегрировать процессы проектирования, производства, сбыта и обслуживания, обеспечивая непрерывную обратную связь с партнером или клиентом для оперативного реагирования на его предложения. Это дает возможность создавать самые актуальные и востребованные на рынке продукты.
К качеству любого технологически сложного продукта, обладающего значимыми потребительскими свойствами, сегодня предъявляются высокие требования. Добиться соответствия им и ожиданиям заказчика возможно, лишь внедрив систему контроля качества на всех этапах жизненного цикла объекта. Это предусматривает участие в процессе маркетологов, проектировщиков, снабженцев, производственников, специалистов по проектированию процессов, ОТК, службы эксплуатации и т. д.
В конечном счете управление этими процессами и задачами дает возможность повысить инновационность и конкурентоспособность компании.
Широта спектра задач, решаемых PLM-системами, привела к тому, что управление самими данными об изделиях было выделено в более узкую предметную область — product data management (PDM). При этом, напомним, PDM-решения являются частью систем управления жизненным циклом.
В рамках своей специализации PDM-системы поддерживают сбор, накопление и предоставление доступа к информации об объектах на протяжении всего жизненного цикла. Но их возможности включают также и управление документами, контроль процессов разработки изделий, управление конфигурацией изделия, поиск и формирование отчетов.
В первую очередь PDM-система ориентирована на информационные процессы, связанные с проектированием и технологией производства, а также на использование информации о самом изделии, от данных о структуре и геометрии до производственных планов и данных об отдельных партиях и даже экземплярах изделий. Для решения этих задач и создания единой информационной модели PDM интегрируют с другими автоматизированными системами (CAD/CAM/CAE/CAPP/ERP/MRP). Решения для управления проектными данными могут в удобной форме предоставлять требуемую информацию как руководству (в виде отчетов), так и специалистам самых разных направлений: конструкторам, технологам, маркетологам, экономистам, сервисным инженерам, сотрудникам служб снабжения, эксплуатации и многим другим.
Источник
В условиях рыночной экономики конкурентоспособность продукции является одним из основных показателей удовлетворения спроса, так как позволяет определить цены и объемы реализации продукции по годам перспективного периода и сопоставить выручку с затратами. Однако взаимосвязь выручки с затратами неоднозначна. При фиксированных ценах рост выручки может быть обеспечен путем снижения текущих издержек производства (себестоимости), что не способствует повышению качества продукции, расширению емкости рынка, получению высокой и устойчивой прибыли.
Для определения продолжительности жизни изделия и времени начала предпроизводственной стадии по разработке нового изделия, а также времени начала сокращения спроса и перехода на новую продукцию используются результаты анализа жизненного цикла изделия.
Жизненный цикл изделия включает два этапа: предпроизводнный и процесс производства и реализации продукции.
На первом (предпроизводственном) этапе ведутся научно-исследовательские работы по созданию новой конкурентоспособной продукции (технологического процесса) для замены этой продукции, устаревшей или не пользующейся спросом.
На этой стадии определяют результаты материализации НИР масштабы распространения новой продукции (рынки и их емкость), направления работы на последующих стадиях.
В этот этап входят опытно-конструкторские работы (ОКР) с определенным объемом экспериментальных исследований, которые завершаются техническими проектами и составлением рабочей конструкторской документации.
Сюда же включена технологическая подготовка производства (ТПП), которая является продолжением конструкторской стадии. Ее цель − разработка методов изготовления спроектированной продукции. Качество технологической подготовки предопределяется минимизацией трудовых и материальных затрат на осуществление технологических процессов, изготовление и сборку изделия при рациональном использовании производственных фондов.
Первые две стадии могут быть объединены в комплексную стадию НИОКР. Основная функция НИОКР − производство новой продукции в определенный период, объем которой позволит обеспечить необходимую чистую прибыль. В целом предпроизводственный этап − это этап зарождения идеи и разработки нового товара на рынке. Следует отметить, что генерирование технической идеи в новом товаре не всегда завершается ее промышленным производством. Отказ от дальнейшей разработки технического проекта еще на одной из предпроизводственных стадий может быть обусловлен:
– недостаточной емкостью рынка и низким спросом на новую продукцию из-за плохой рекламы;
– низким уровнем конкурентоспособности продукции вследствие научной и технологической отсталости;
– длительностью предпроизводственной стадии и преждевременным старением;
– высокими затратами на осуществление предпроектных стадий.
В отдельных случаях при резком увеличении затрат на пред-производственной стадии не только сокращается длительность этой стадии, но и повышаются конкурентоспособность новой продукции, ее цена и объем производства еще на стадии внедрения. Поэтому данный этап оказывает значительное влияние на конечный результат хозяйственной деятельности промышленного предприятия.
Минимизация затрат − одно из направлений предпроизводственной стадии, поскольку на этой стадии достаточно полно отражается структура потребления различных материальных ресурсов на единицу продукции. Так, в комплекс материальных затрат входит конструкторская составляющая, величина которой определяется на стадии проектной разработки и зависит от варианта конструкторского решения и технических характеристик изделия. От конструкторской составляющей, в свою очередь, зависит чистая масса изделия. Разница между чистой массой и расходом материала представляет собой величину отходов, которая обусловлена уровнем развития техники и технологии, т.е. технологической подготовкой производства.
Технологические отходы − это безвозвратные отходы, но они неизбежны. Главная задача технологической подготовки заключается в минимизации этих потерь. Технологическая подготовка производства предусматривает также технологическую подготовку материала к производственному потреблению. Данные потери, которые чаще всего возникают в результате отклонения от технических условий, полностью не ликвидируются, но могут быть сокращены путем повышения организационно-технического уровня производства.
Второй этап − процесс производства и реализации продукции − включает четыре стадии. На первой стадии − внедрение − продукция производится в небольшом объеме при резко возрастающих затратах на рекламу и сервис. В отдельных случаях затраты могут превышать оптовые цены промышленного предприятия. При отсутствии на рынке конкуренции, т.е. если продукция представлена единственным производителем, цена может быть искусственно завышена, т.е. монополизирована на какой-то промежуток времени, что позволяет обеспечить предприятию сверхнормативную прибыль.
Вторая стадия − рост объема производства − характеризуется увеличением производства и реализации изготовленной продукции. На этой стадии могут снижаться текущие издержки производства, что способствует падению цены, которая несколько отстает от темпов снижения себестоимости. Такая экономическая ситуация позволяет промышленному предприятию временно установить монополию на производство и сбыт. Но эта благоприятная обстановка постепенно изменяется, так как другие производители начинают серийный выпуск аналогичного изделия или его аналога.
На третьей стадии − зрелость − происходит стабилизация объема производства при дальнейшем снижении его темпов. В структуре текущих издержек производства постепенно увеличиваются затраты, связанные с рекламой и поддержанием конкурентоспособности продукции в соответствии с требованиями рынка, что позволяет определенное время поддерживать цены на одном уровне и замедлить их падение. В области реализации возникает проблема поиска новых рынков сбыта данного товара. В завершении этой стадии новое изделие должно быть подготовлено к производству, что позволяет избежать потерь от сокращения объема реализации изделия А и перейти к производству изделия Б, постепенно полностью заменяя устаревшее изделие А.
На данной стадии обеспечиваются максимальные объем реализации и прибыль, поэтому производитель осуществляет организационно-технические мероприятия, связанные с разработкой новых направлений использования товара А и внедрением его на новых рынках, повышением его качества и улучшением внешнего оформления, расширением модификации средств.
Четвертая стадия − спад − это стадия отмирания товара до момента полного его снятия с производства. На этой стадии происходит резкое сокращение объема производства и продажи изделия А. Постепенное снижение стоимости этой продукции объясняется тем, что в стоимость включается стоимость запасных частей к этому изделию.
Прогрессивность структуры производственной программы промышленного предприятия подтверждается высокой долей выпускаемых изделий на первых двух стадиях второго этапа жизненного цикла. Если эта доля переходит на последние два этапа (зрелость и спад), возникает необходимость в новых капитальных вложениях на выпуск продукции с целью обеспечения дальнейшего роста прибыли.
Объединение данных о производстве товаров-аналогов можно представить как процесс агрегирования жизненных циклов изделий. С учетом того, что эти данные характеризуют изделия одного назначения, процедура агрегирования носит гомогенный характер.
На основе агрегирования жизненных циклов изделий можно определить их характеры, которые проявятся на разных стадиях, а также время появления изделий аналогичного назначения, основанных на новом техническом принципе (нововведение). Данная информация не априорна, а является результатом анализа достижений научно-технического прогресса (НТП) и индивидуальных жизненных циклов в динамике, что позволяет говорить о тенденциях к абсолютному сокращению выпуска определенного изделия, а с учетом НТП − и поколения изделия.
С помощью агрегирования жизненных циклов можно не только формировать торговую политику промышленного предприятия и достоверно определять структуру выпускаемой продукции, но и устанавливать время замены устаревших изделий и начала производства новых.
Одним из основных показателей, используемых при формировании торговой политики промышленного предприятия, является возрастная характеристика,т.е. средний возраст изделий, взвешенных по доли стоимости каждого изделия соответствующего возраста:
k
Тср.изд. = Т1a1 + Т2 a2 + … + Тi ai = å Тi aI
i=k
где Тi−соответствующая возрастная группа изделий;
ai − доля I-й возрастной группы изделий в общей стоимости валовой продукции;
k −количество возрастных групп.
Отдача, рассчитанная с учетом среднего возраста, − фактор не постоянный, а зависит как от величины, так и от стабильности инвестиции.
Для каждого промышленного предприятия определенный средний возраст изделия (Тср), обусловливающий соответствующие условия хозяйственной деятельности и нормативную величину чистого дохода, различен.
Между тем при увеличении среднего возраста изделия (Тср + DТ) чистый доход сокращается, а при уменьшении (Тср − DТ) растет. На основе этой закономерности можно планировать инвестиции по годам планируемого периода и рекомендовать в определенный период к снятию с производства некоторых возрастных групп изделий.
Таким образом, агрегирование жизненного цикла позволяет производителю определить не только наиболее экономичный средний возраст, но и время снятия с производства устаревших изделий, а также время ввода нового изделия и продолжительность его производства. Наиболее выгодный период для промышленного предприятия тот, когда производимое изделие будет монополизировано, что обеспечит высокие темпы роста прибыли. Однако эта благоприятная экономическая ситуация может ухудшиться, если производство этого изделия получит широкое распространение на других промышленных предприятиях. Предприятие при разработке товарной политики должно стремиться в полной степени использовать преимущества той или иной стадии жизненного цикла изделия, на которой по-разному протекают реализация продукции и формирование дохода. Большую роль при этом играет служба маркетинга.
Так, на первой стадии второго этапа (внедрение) первостепенное значение имеют цена и дополнительные текущие расходы на стимулирование сбыта готовой продукции. Если платежеспособность покупателей позволяет приобрести данный товар по высокой цене, то при появлении конкурентов требуется реклама товара для их удержания. При отсутствии конкуренции, т.е. монополизации цены, затраты на рекламу могут быть резко сокращены.
Цены и текущие расходы на рекламу могут возрасти вследствие плохой осведомленности покупателей о товаре. Поскольку рынок достаточно емкий, производитель несет дополнительные расходы на рекламу и прочие мероприятия, тем более когда на рынке появляются конкуренты.
При пассивном маркетинге, т.е. при реализации товара по низкой цене и отсутствии затрат на рекламу из-за хорошей осведомленности покупателей (разновидность распродажи), опасность со стороны конкурентов практически отсутствует.
Вторая стадия жизненного цикла (рост объема производства) характеризуется увеличением объема реализации и ростом дохода предприятия. На этой стадии производитель должен внимательно и постоянно следить за конкурентоспособностью товара при завоевании новых рынков сбыта, и особенно за рекламой товара.
На третьей стадии (зрелость) реализация продукции и доход достигают максимальных размеров. Для сохранения такой экономически выгодной ситуации производитель должен стремиться завоевать новых потребителей путем повышения эффективности использования товара: расширение потребительской полезности товара, гибкость цен, эффективная реклама и т.п.
Таким образом, результаты анализа жизненного цикла товара позволяют установить время внедрения более прогрессивных технологий для поддержания конкурентоспособности продукции, достаточно объективно оценить вероятность появления нового аналогичного товара с более высокими потребительскими характеристиками, определить время завоевания этой продукцией рынков сбыта, выхода на рынок с новой конкурентоспособной продукцией и перестроить производство во избежание потерь.
Источник