Komputeryzacja i informatyzacja to dwa terminy, które znacząco wpłynęły na formę i kształt dzisiejszych przedsiębiorstw produkcyjnych. Pierwszy z nich rozumieć należy jako powszechne wprowadzanie komputerów do biur i urzędów, zastępując papierowe formularze elektronicznymi. Drugie pojęcie, o szerszym znaczeniu, oznacza racjonalne wykorzystanie systemów i technologii informatycznych w celu osiągnięcia większej efektywności i skuteczności działania. Systemem informatycznym nazywamy każdy system, który przetwarza dane przy użyciu techniki komputerowej a techniczne środki informatyki wykorzystuje do wspomagania wszystkich procesów biznesowych (gospodarczych). Innymi słowy, dobrze działający sprzęt komputerowy (hardware) i odpowiednie oprogramowanie (software) są często kluczowymi czynnikami sukcesu firmy decydując o jej konkurencyjności i pozycji rynkowej. W myśl zasady, że czas to pieniądz, menadżerowie dążą do zredukowania czasu trwania procesów zachodzących w przedsiębiorstwach. Oszczędność ta bezpośrednio przekłada się na redukcję kosztów a pośrednio wpływa na wzrost wyniku finansowego. To właśnie odpowiednio dobrane i wdrożone technologie informatyczne dają, tak niezwykle cenną w dzisiejszych czasach, oszczędność czasu. Ponadto umożliwiają bardziej kompleksową analizę danych i zwiększają elastyczność firm, które mogą szybciej reagować na nieustannie zachodzące zmiany w otoczeniu i dopasowywać się do oczekiwań klientów.
Lata 70 i 80 przypadają na rozwój i upowszechnienie technologii CAx. Pojęciem CAx (computer-aided) określamy szereg technik i narządzi komputerowych wspomagających procesy zachodzące w przedsiębiorstwie produkcyjnym. W kontekście CAx często mówi się też o komputerowo zintegrowanym wytwarzaniu CIM (Computer Integrated Manufacturing), które obejmuje wszystkie aspekty wytwarzania wspomaganego przez techniki komputerowe i systemy informatyczne. Ogólnie mówiąc CIM stanowi połączenie zautomatyzowanego systemu produkcyjnego z ogólnymi funkcjami planowania, zaopatrzenia i sprzedaży. Jako elementy składowe CIM wyszczególnić można:
Rysunek 1 : Komputerowo zintegrowane wytwarzanie CIM
Źródło: Opracowanie własne
Bez pełnej integracji i przepływu informacji wewnątrz systemu, nie można być ani w pełni efektywnym producentem ani skutecznym konkurentem. Dlatego dopiero specjalistyczne programowanie branżowe ERP w połączeniu z wydajnymi interfejsami CIM tworzy najskuteczniejsze rozwiązanie dla rozwijających się firm produkcyjnych. Poniższy Rys.4 przedstawia dwie główne funkcje systemów CIM: techniczne oraz organizacyjne.
Znając specyfikę każdego z wyżej wymienionych systemów, warto zastanowić się nad strukturą organizacyjno-przestrzenną systemu informatycznego oraz jej wzajemnymi zależnościami i powiązaniami. Komputerowo zintegrowane wytwarzanie odgrywa tym większą rolę, im większa ilość danych i informacji potrzebnych do zbiorczej analizy. Nie chodzi już o to by produkt był skutecznie zaprojektowany, wyprodukowany przy najkrótszym z możliwych lead time'ów, ale również o to, by wiedzieć, jaki jest jego cykl życia, w jakiej fazie rozwoju się znajduje, kiedy należy wprowadzić modyfikacje, a kiedy zacząć wycofywać się z produkcji. Należy wiedzieć również ,jakie koszty generuje dany produkt czy jak rozkładają się moce produkcyjne przedsiębiorstwa na poszczególne wyroby.
W podsumowaniu zostaną omówione dwa aspekty kompleksowej stosowalności technik CAx oraz ERP w komputerowo zintegrowanym wytwarzaniu: wymogi bazy danych oraz integralności systemów.
Bazy danych odgrywają zasadniczą rolę w efektywnym stosowaniu systemów CAx. W zastosowaniach przemysłowych przyjęto się rozróżniać dwa zasadnicze obszary implementacji baz danych:
-obszar zarządzania przedsiębiorstwem obsługiwany przez systemy klasy ERP, przetwarzający dane w trybie on-line
-obszar zarządzania technicznego, związany bezpośrednio z produkcją i integracją systemów CAD/E/M, przetwarzający dane w trybie off-line.
Pierwszy rodzaj bazy danych został omówiony szerzej w rozdziale poświęconym ERP. Wielofunkcyjna baza danych pracująca w trybie off-line ma wspólne zasoby danych, dostępne określonym użytkownikom, którym przydziela się prawa administracyjne i klucze dostępów. Pierwsze bazy danych były dedykowanymi plikami danych bez możliwości samodzielnego ich przetwarzania. Opcje funkcjonowania użytkownika ograniczano funkcjami systemu inżynierskiego, dla którego pliki danych dedykowano. Z czasem nowsze rozwiązania pozwoliły na zmianę podejścia i umożliwiły tworzenia bazy danych pod kątem wymagań i oczekiwań przyszłych użytkowników. Taka wielofunkcyjna baza danych ma wspólne zasoby danych, dostępne określonym osobom po wpisaniu przez nie odpowiednich haseł dostępu.
Rozwój systemów PDM nastąpił w początku lat 90 i umożliwił integrację funkcjonalną ukierunkowaną na rozwój i wytwarzanie danej klasy produktów. PDM (Product Data Management)-zarządzanie danymi produktu jest to oprogramowanie wykorzystywane do kompleksowego kontrolowania wszystkich danych związanych z produktem: począwszy od danych czysto technologicznych i konstrukcyjnych, a na dokumentacji jakościowej i modyfikacyjnej kończąc. Program wykorzystywany jest głównie do zarządzania cyklem życia wyrobu w firmach zorientowanych na produkt. Połączenie danych technologicznych, konstrukcyjnych (CAD/E/M) oraz produkcyjnych (ERP) pozwala na szybkie analizowanie kosztów produkcyjnych, ułatwia współpracę między działami w firmie i zdecydowanie skraca czas przepływu danych.
Szczególnie ważnymi zadaniami w aplikacji systemów PDM są:
-analiza struktury procesu wytwórczego,
-opracowanie metod, modeli oraz struktur danych do implementacji wielowariantowych koncepcji realizowania procesów wytwórczych,
-zarządzanie strukturą produktu,
-zarządzanie przebiegiem prac i dokumentów,
-oraz przetwarzanie danych.
Rysunek 8 : Budowa systemów PDM
Źródło: Opracowanie własne
Na Rysunku 8 przedstawiono budowę systemu PDM. Taki system jest dostosowany do struktury danych i przepływu informacji w przedsiębiorstwie i dzięki temu staje się podstawową platformą integracji pomiędzy ERP a CAx. Typowy system zarządzania bazą danych stanowi jądro każdej bazy danych i przejmuję pełną kontrolę nad działaniem bazy danych. Dzisiejsze systemy bazodanowe PDM za pomocą używanych standardów, umożliwiają łatwy transfer danych do i z obszaru zarządzania przedsiębiorstwem poprzez:
-pobór z systemu ERP struktury produktu (BoM),
-zarządzanie dokumentacją konstrukcyjną i technologiczną,
-zarządzanie danymi o stanowiskach pracy
-nadzorowanie systemu zmian, ich raportowanie i archiwizowanie,
-generowanie procesów technologicznych.
System PDM jest przygotowany do pracy sieciowej w trypie klient-serwer, a kształtowane przez użytkowników metody dostępu do danych umożliwiają bezkolizyjną pracę wielu osób.
Rozwój funkcji baz danych umożliwił stworzenie zintegrowanych aplikacji. W procesie wytwórczym dane geometryczne są wspólne dla CAD/E/M. Czynnikiem integrującym cały proces wytwórczy jest zapis w formie geometrycznej łatwy do odczytu w każdym oprogramowaniu typu CAx. Funkcjonalna integracja danych w ramach CAx opiera się na wspólnych modelach danych, tworzonych już podczas konstruowania. Podstawowym modelem jest model geometryczny modyfikowany i rozbudowywany w kolejnych fazach procesu projektowego i wytwórczego. Integracja programowa systemów użytkowych przeprowadzana jest przy użyciu tzw. sprzęgów neutralnych - znormalizowanych formatów danych. W 1995 roku powstała norma ISO 10393 - STEP (Standard of Exchange of Product Model Data) określająca zasady modelowania produktu i procesów jego wytwarzania za pomocą technik CAx. Stanard STEP ma strukturę 3-warstwową i składa się z warstwy aplikacji, logicznej oraz fizycznej. Jest zbiorem zasad, które określają sposób zapisu danych o produkcie. Wszystkie dane w tym standardzie są transportowane w postaci plików ASCII, co znacznie ułatwia ich przesyłanie w ramach technik CAx. Głównym językiem programowania w aplikacji STEP jest EXPRSS-M. Jest to język tekstowy służący do opisu modelu danych. STEP nie jest standardowym formatem danych, lecz jedynie znormalizowaną koncepcją zapisu spójne struktury wyrobu i procesu jego wytwarzania. Cała idea polega na tym, że dzięki zunifikowanym procesorom następuje komunikacja CAx z poszczególnymi aplikacjami, a następnie dzięki konwertorom komunikacja z bazą danych.
Jednak w firmach produkcyjnych istnieją inne dane o charakterze organizacyjnym i logistycznym przechowywane w ERP, a ściślej mówiąc w relacyjnym systemie zarządzania bazą danych. Dalszego rozwoju standardu STEP należy się upatrywać w integracji z systemami ERP. Dzięki specjalistycznym narzędziom służącym do integracji: konektorom, interfejsom dwukierunkowym oraz specjalnym kanałom komunikacji danych procesu integracja aplikacji oraz komunikacja między ERP a systemami zewnętrznymi typu CAx staje się możliwa. "Pojęcie business connector zostało wprowadzone przez firmę SAP, ale jest używane także przez innych dostawców systemów ERP. Konektor jest aplikacją umożliwiającą porozumiewanie się systemu ERP z innymi programami. Działa w sposób zbliżony do brokera komunikatów, stosowanego w wielu rozwiązaniach biznesowych (np.: w bankowości) i obsługuje różne sposoby i protokoły wymiany danych. Konektor odbiera komunikat z jednego systemu, przetwarza go i przesyła do innego systemu w formacie dla niego zrozumiałym - dostosowując sposób zapisu liczb bądź zamieniając słowa kluczowe według zadanego wzorca."
Brak jest, co prawda, w tym przypadku jednego światowego standardu, ale prowadzone współcześnie badanie biegną właśnie w tym kierunku. Na chwilę obecną sposób integracji uzależniony jest od tego, na jakim poziomie mają w przyszłości współpracować systemy - transakcji, dokumentów czy danych i jaki jest przebieg czasowy wymiany informacji - może ona odbywać się w czasie rzeczywistym (on-line) lub w trybie off-line.
Istnieje na rynku wiele dużych systemów, które integrują w sobie wszystkie powyższe komponenty, np. CATIA czy ProEngineer, jednak są to systemy bardzo drogie i małe lub średnie przedsiębiorstwa rzadko kiedy mogą sobie pozwolić na ich zastosowanie. CATIA jest jednym z najstarszych zintegrowanych systemów. System ten powstał w latach 70 XX wieku. Od początku swojego istnienia system był związany z przemysłem lotniczym. Jest to zaawansowany system wspomagania prac inżynierskich w przemyśle lotniczym, samochodowym, stoczniowym, maszynowym, sprzętu AGD, energetycznym, produkcji form wtryskowych i wielu innych. Zintegrowane rozwiązania do zarządzania danymi o produkcie umożliwiają rzeczywiste projektowanie współbieżne i łatwe zarządzanie zmianami, zapewniające bezpieczeństwo danych dotyczących produktów.
Często, jednak się zdarza, że w jednym przedsiębiorstwie mamy do czynienia z więcej niż jednym systemem. W firmach odchodzi się od konwencjonalnych metod projektowania (papierowe dokumenty, długa droga przepływu) w kierunku zintegrowanego projektowania i wytwarzania przy pomocy technik CAx funkcjonujących w ramach CIM. Często w firmach produkcyjnych systemy CAD/M/E są już wdrożone a cała trudność polega na ich integracji względem siebie czy z systemem ERP. Stało się to możliwe dzięki systemom PDM, które są najlepszym rozwiązaniem dla firm poszukujących narzędzi integracji już posiadanych systemów CAx oraz ERP.