PLM: Memacu Masa Depan Manufaktur Terkoneksi

Rilis terbaru menambahkan versi cloud, simulasi, realitas augmentasi/virtual, dan penawaran manufaktur aditif, sambil menatap masa depan IIoT manufaktur

Kompleksitas menyelimuti proses desain dan manufaktur komponen saat ini. Dalam perangkat lunak manajemen siklus hidup produk (PLM) terbaru, produsen mendapatkan lebih banyak pilihan, dengan fungsionalitas baru yang ditambahkan untuk membantu memvisualisasikan proses manufaktur dengan teknologi yang mencakup realitas augmentasi (AR) dan realitas virtual (VR). Kemampuan ini memungkinkan produsen untuk menangani kompleksitas desain yang meningkat dengan Internet Industri of Things (IIoT) dan Industri 4.0, membantu mereka memvalidasi pengembangan produk yang semakin kompleks pada tahap awal, menghemat waktu dan biaya manufaktur.

Portofolio PLM produsen mencakup aplikasi manajemen data produk (PDM) serta spektrum lengkap CAD/CAM/CAE untuk kemampuan desain, manufaktur, dan visualisasi digital. Pengembang utama, termasuk Siemens PLM Software (Plano, TX), Dassault Systèmes (Paris) dan PTC (Needham, MA), semuanya mencakup rentang lengkap alat PLM, tetapi beberapa, termasuk Aras Corp. (Andover, MA) dan lainnya menawarkan alat spesifik PDM yang mencakup integrasi CAD yang luas dan dukungan tetapi tidak sistem CAD/CAM/CAE mandiri tradisional. Banyak namun tidak semua tawaran PLM menawarkan versi cloud-only, atau seperti Aras tersedia dalam solusi on-premises dan cloud-based. PLM juga mencakup alat manufaktur digital yang kritis yang memungkinkan produsen untuk menata peralatan lantai pabrik dan menguji proses lantai pabrik sebelum menyelesaikan desain pabrik. Akhir-akhir ini, pengembang telah menambahkan modul atau aplikasi terpisah yang memperluas jangkauan mereka ke arena manufaktur aditif (AM).

Memvisualisasikan Proses Manufaktur

Mempercepat proses pengembangan produk dan meningkatkannya dengan informasi yang lebih cepat, lebih baik, dan lebih akurat adalah tujuan penting bagi PLM saat industri melangkah maju ke arah IIoT. Realitas augmentasi dalam tinjauan desain sedang membuat perbedaan, menurut Francois Lamy, vice president PTC, manajemen solusi PLM.

"Sejak tim menjadi lebih terdistribusi secara global, terkadang sulit untuk mendapatkan semua orang yang terlibat untuk meninjau desain produk secara tepat waktu, mengumpulkan semua informasi yang diperlukan untuk tinjauan, dan menangkap umpan balik untuk tindakan di masa depan," kata Lamy. "Menggunakan realitas augmentasi (AR), anggota tim dapat memvisualisasikan, berinteraksi dengan, dan memberikan umpan balik pada desain produk dari mana saja di dunia. AR memungkinkan pemangku kepentingan untuk berinteraksi dengan model 3D produk, seperti berjalan di sekelilingnya dan melihat berbagai status model—termasuk masuk ke dalam model itu sendiri."

Dengan akuisisi aplikasi IoT Thingworx (pada 2013) dan platform AR Vuforia (pada 2015), PTC secara stabil membangun portofolio PLM yang diaktifkan AR yang ditujukan untuk era Industri 4.0.

"Untuk mencukupi harapan pelanggan dengan cukup, produsen perlu mengubah proses pengembangan produk mereka untuk memahami dan memanfaatkan data dari produk di lapangan," kata Lamy. "Mencatat informasi produk pada gambar CAD tidak lagi akan cukup seiring produk menjadi semakin kompleks. Produsen akan perlu menjadi lebih terorganisir dalam proses pengembangan produk mereka."

Memiliki sistem PLM yang komprehensif memberikan fondasi yang kuat untuk memanfaatkan kemampuan IoT, katanya lagi. "Dengan mengonsolidasikan semua informasi produk ke dalam definisi produk digital tunggal, organisasi dapat memastikan bahwa pemangku kepentingan semuanya mengakses informasi produk yang paling akurat dan terbaru," katanya. "Dengan sistem PLM, semua informasi diformat ke dalam satu format daftar bill of materials [BOM]."

Pelanggan mencari solusi untuk menangani kompleksitas sistem yang meningkat, dorongan untuk solusi yang dipersonalisasi, dan kebutuhan untuk pengiriman yang lebih cepat ke pelanggan, menambahkan Garth Coleman, vice president, pemasaran untuk merek Enovia Dassault Systèmes. "Pada saat yang sama, mereka perlu mempercepat inovasi dan menurunkan biaya. Akibatnya perusahaan mencari untuk mengimplementasikan platform inovasi produk, yang secara digital mengubah perusahaan mereka."

"Kami melihat minat besar dari perusahaan yang ingin merealisasikan nilai penerapan melalui cloud," tambah Coleman. "Menggunakan solusi yang siap cloud, perusahaan dapat membuka perusahaan kepada pemangku kepentingan internal dan eksternal yang kapan saja, di mana saja dapat berpartisipasi dalam kolaborasi, sambil memiliki fleksibilitas dan skalabilitas untuk berkembang seiring berjalannya waktu."

Sangat banyak minat yang ditunjukkan untuk menambahkan nilai melalui teknologi seperti AM, kata Coleman, dan dalam realitas augmentasi. "Pusat 3DExperience kami di Wichita, yang merupakan kolaborasi antara WSU [Wichita State University] dan NIAR [National Institute for Aviation Research], dibuka tahun lalu dan kami memiliki perusahaan dari semua industri yang berkunjung untuk melihat bagaimana mereka dapat mengintegrasikan dan memanfaatkan teknologi terbaru sebagai bagian dari transformasi digital mereka," katanya. "Contoh dari kolaborasi ini adalah mempelajari dan memahami bagaimana sel MRAM [Multiple Robotic Manufacturing Advanced Manufacturing] hibrid dapat secara fleksibel mengintegrasikan teknologi yang berbeda seperti VR/AR, IoT, dan pembelajaran mesin untuk membantu perusahaan membangun pabrik masa depan dengan kelincahan produksi maksimal."

Mengurai Kompleksitas

Produk dan sistem yang kompleks dapat menantang insinyur terpintar saat ini, dan industri membutuhkan solusi yang lebih kreatif untuk membantu menavigasi kompleksitas yang meningkat, yang seringkali disebabkan oleh tingkat tinggi perangkat lunak yang inherent dalam produk untuk IIoT.

"Tradisionalnya telah ada penekanan yang tidak proporsional pada sisi CAD," kata Marc Lind, senior vice president, strategi, untuk Aras. "Kami memulai dengan perspektif PLM, mengaktifkan kemampuan lintas platform untuk mengembangkan produk yang canggih. Banyak hal ini saat ini benar-benar tentang produk yang pintar dan terhubung, di mana Anda melihat sistem dari sistem."

Produk yang terhubung ini dapat berupa perangkat lunak dan elektronik di komponen otomotif, atau bagian penerbangan, yang memerlukan sistem PLM seperti Aras Innovator yang mampu menangani kompatibilitas lintas platform, katanya lagi. "Sisi elektronik, rak kabel [di otomotif] sama besar atau bahkan lebih besar dari aspek lainnya." Konektivitas adalah kunci, kata Lind. "Apa yang Anda lihat dengan langkah-langkah Siemens, mereka benar-benar sampai ke lingkungan pembuatan. Kami berfokus pada tingkat proses, tentang mengaktifkan kemampuan lintas fungsi lintas disiplin, dan kami keluar ke layanan lapangan."

"Kami netral CAD," tambah Lind. "Kami memulai dari perspektif bahwa perusahaan memiliki banyak alat CAD yang berbeda dan mereka akan dapat menggabungkannya bersama-sama dan pindah ke pabrik dan ke dalam operasi dengan Digital Twin."

Kompleksitas meningkat secara eksponensial dengan produk yang pintar dan terhubung, kata Lind. "Produk tidak dilengkapi untuk menghadapi itu. Apa yang sebenarnya diartikan adalah, di seluruh garis perusahaan besar dan kecil sedang terganggu," katanya lagi.

Pada Januari, Aras mengumumkan bahwa mereka telah mengakuisisi bisnis perangkat lunak perawatan, perbaikan, dan revisi (MRO) Impresa dari Infospectrum, yang menurut Aras akan memberikan serangkaian kemampuan MRO yang melengkapi untuk membantu produsen secara digital mengubah pengembangan dan perawatan produk yang kompleks. Perjanjian ini memberikan Aras kemampuan untuk menyediakan PLM dan MRO di satu platform dan memperluas Digital Thread ke lapangan.

Aras baru-baru ini mengumumkan bahwa produsen mobil Jerman BMW Group sedang mengimplementasikan platform PLM Aras sebagai tulang punggungnya untuk manajemen data uji. Sistem ini akan mendukung perencalan, penjadwalan, eksekusi dan dokumentasi uji kendaraan dan hasil uji pada berbagai tahap pengembangan. Sistem Aras memungkinkan pelacakan hasil dan akan memainkan peran penting dalam pengembangan kendaraan produksi, menurut Aras.

Menambahkan EDA, Desain Generatif, dan Manufaktur Aditif

Beberapa tahun terakhir, Siemens PLM telah sangat memperluas lebar portofolio simulasi automasi desain elektronik (EDA) mereka, mengakuisisi pengembang CAD/CAM elektronik Mentor Graphics seharga 4,5 miliar dolar pada November 2016 dan lebih baru-baru ini membeli Solido Design Automation Inc. (Saskatoon, SK) dengan jumlah yang tidak diungkapkan. Siemens musim gugur lalu merilis pembaruan portofolio perangkat lunak simulasi CAE Simcenter mereka, pada waktu yang sama dengan pembaruan CAD/CAM NX 12 baru perusahaan yang mencakup modul manufaktur aditif.

"Kami melihat sejumlah pesan kunci yang kembali dari pelanggan kami. Pertama, ekspansi berkelanjutan elektronik tertanam dan perangkat lunak dalam produk berkembang lebih cepat dari sebelumnya; perusahaan yang dulu mengklasifikasikan diri mereka sebagai rekayasa mekanis sekarang menemukan diri mereka harus bersaing di dunia di mana sistem terintegrasi memerintah," kata Paul Brown, senior director pemasaran produk NX. "Sebagai penyedia alat PLM, kami harus memenuhi permintaan tersebut."

Produsen sedang memperluas penggunaan AM, tambah Brown, dengan perusahaan yang mencoba mengembangkan produk untuk meningkatkan kinerja, mengurangi jumlah bagian, atau mengurangi berat. "Ini lebih dari sekadar masalah manufaktur. Ini adalah masalah yang harus kami selesaikan melalui seluruh siklus hidup dari desain hingga ke mesin," katanya.

Alat NX terbaru memanfaatkan pemodelan konvergen Siemens, kata Brown. NX 12 baru mencakup alat baru yang memperluas kemampuan di bidang desain generatif, mengembangkan solusi seperti pemodelan konvergen dan penggunaan teknologi seperti optimisasi topologi.

"Dalam garis produk NX kami terus menyampaikan solusi baru seperti teknologi Pemodelan Konvergen kami untuk memungkinkan perusahaan menggunakan teknik pemodelan baru untuk menciptakan desain yang kompleks lebih cepat dari sebelumnya. Pemodelan konvergen juga membantu perusahaan yang menggunakan pendekatan reverse-engineering untuk desain dengan menghapus elemen yang memakan waktu dalam mengonversi data ke dalam bentuk yang dapat digunakan untuk aplikasi hilir untuk bekerja," kata Brown.

"Teknik pemodelan generatif semakin diterima dan diharapkan oleh pelanggan kami, dengan sistem yang membantu menyarankan solusi untuk masalah desain yang dapat diulang. Menggunakan daya komputasi desktop yang semakin meningkat untuk menjelajahi lebih banyak alternatif desain memungkinkan insinyur untuk mengadopsi solusi baru untuk masalah desain mereka," katanya lagi.

Penggunaan AM yang semakin meningkat juga telah memungkinkan insinyur untuk melihat solusi baru dalam desain, pendekatan yang meningkatkan hal-hal seperti pengurangan berat menggunakan struktur jenis kerangka, atau bentuk baru yang mengurangi jumlah bagian dan memberikan keuntungan dalam hal memenuhi tujuan produk dengan lebih sedikit bahan dan hal-hal seperti waktu montase yang lebih sedikit, menurut Brown. "Pendekatan ini terkait kembali dengan penggunaan teknik generatif dalam desain," katanya.

Siemens terus berinvestasi di AM, "baik dari aspek dukungan manufaktur yang melihat teknologi baru yang muncul seperti beberapa material dan tekstur, dan dalam aspek desain dengan fungsionalitas seperti struktur kerangka dan dukungan," kata Brown.

NX memperluas solusi AM baru di NX dengan menyertakan modul baru, NX AM untuk HP Multi Jet Fusion, disertifikasi oleh HP dan didukung oleh Materialise, untuk menyiapkan pekerjaan cetak untuk printer 3D HP Jet Fusion 4200, menurut Siemens. Modul NX dikatakan memungkinkan pelanggan untuk mengembangkan dan mengelola bagian dalam satu lingkungan perangkat lunak untuk solusi pencetakan Multi Jet Fusion, menghindari konversi data yang mahal dan memakan waktu serta alat pihak ketiga, dan meningkatkan efisiensi alur kerja desain-ke-bagian selesai secara keseluruhan.

Selain itu, Siemens mengembangkan aplikasi untuk simulasi proses AM di Simcenter 3D, yang menurut perusahaan adalah alat kunci untuk membantu produsen mengindustrialisasi AM dengan mencetak komponen dengan benar pada kali pertama. Aplikasi simulasi ini adalah bagian integral dari solusi AM ujung-ke-ujung Siemens.
"Teknologi transformatif seperti manufaktur aditif dan robotika canggih menawarkan potensi yang luar biasa untuk produsen dari semua ukuran untuk mendapatkan keunggulan bersaing," kata Zvi Feuer, senior vice president perangkat lunak rekayasa manufaktur untuk Siemens PLM Software, dalam pernyataan. "NX menyediakan solusi terintegrasi untuk produsen bagian untuk memanfaatkan teknologi canggih ini, menciptakan kemampuan untuk meningkatkan kinerja bisnis secara keseluruhan dan membantu menciptakan bengkel mesin yang benar-benar digital."

Membuat Semuanya Bekerja

Isu utama bagi PLM adalah bagaimana memperluasnya di luar organisasi rekayasa tempat PLM lahir, kata Bob Yancey, director, strategi industri manufaktur dan produksi, Autodesk Inc. (San Rafael, CA). "Pengembangan produk mencakup lebih dari sekadar rekayasa, dan menghubungkan aliran data dari desain seluruhnya hingga produksi manufaktur esensial untuk mendapatkan nilai penuh PLM," kata Yancey. "PLM membantu produsen memastikan bahwa individu dan sistem bisnis menerima informasi pengembangan produk yang akurat dan tepat waktu, membantu orang membuat keputusan yang lebih baik lebih cepat."

Keakuratan data yang ditingkatkan dan kinerja proses selama siklus hidup dapat secara signifikan mengurangi waktu total hingga ke pasar, dengan pelanggan Autodesk melaporkan peningkatan sebesar 50% dan lebih. Sebagai contoh, proses perubahan pelanggan Autodesk Fusion Lifecycle Mesa Labs telah berkurang dari dua minggu menjadi dua hari sejak mengimplementasikan Autodesk PLM di cloud, kata Yancey. "Itu adalah peningkatan sebesar 80%, yang dicapai dengan menghubungkan data produk mereka dengan sistem ERP mereka. Sebelum PLM, pelanggan Autodesk melaporkan hingga 90% kesalahan dalam manufaktur disebabkan oleh informasi yang hilang atau tidak benar, menciptakan masalah kualitas dan tingkat limbah yang tinggi."

Pelanggan lain, Novacentrix, pengembang solusi pemulihan fotonik, mengimplementasikan Fusion Lifecycle dan melihat penurunan limbah sebesar 84%, kata Yancey. Willerby, produsen lodge dan rumah liburan, melihat penurunan NCR dari 54 per bulan menjadi enam, dengan tingkat akurasi BOM melebihi 99%, peningkatan sebesar 20% dibandingkan 12 bulan sebelumnya, katanya.

"Kesalahan akan terus terjadi dan perubahan akan diperlukan, tetapi menutup lingkaran antara manufaktur, pengembangan produk, dan sistem bisnis perusahaan dengan PLM meningkatkan kemampuan perusahaan untuk belajar," kata Yancey. "Pembelajaran ini didasarkan pada data agregat [fakta vs mitos] dan menciptakan lingkungan perbaikan berkelanjutan serta memastikan eksekusi kelas terbaik."

Autodesk berfokus pada menghubungkan desain dengan proses manufaktur hilir, kata Yancey, dan baik simulasi produk maupun simulasi manufaktur adalah bagian dari menghubungkan desain dengan manufaktur. "Autodesk memiliki portofolio yang luas solusi desain, simulasi, manufaktur, dan manajemen data, dan telah berada di garis depan dalam menggunakan solusi berbasis cloud untuk lebih baik menghubungkan desain ke manufaktur di seluruh rantai pasokan pengembangan produk yang terdistribusi. Cloud telah menjadi pengubah permainan, membuat PLM tercapai untuk produsen dari semua ukuran, menghilangkan hambatan teknologi dan sumber daya serta menyediakan kolaborasi real-time yang aman dan terhubung di mana saja di dunia melalui browser web."

Dengan teknologi baru yang muncul seperti AM, Industri 4.0 dan IoT, pembelajaran mesin, dan kecerdasan buatan, sifat PLM dan apa yang perlu dikirimkannya berubah, kata Yancey. "PLM perlu bergerak melampaui sekadar mengarsip data ke menganalisis data, belajar dari data, dan [mengekstraksi] tren prediktif dari data untuk memanfaatkan sejumlah besar informasi yang sekarang atau akan ada dalam proses pengembangan produk."

PLM awalnya berfokus sebagian besar pada manajemen data produk, tetapi perannya sedang berkembang dengan penggunaan AR, kata Stuart Weiler, director PLM di Elite Aerospace Group (EAG; Irvine, CA), produsen komponen penerbangan dan pengguna perangkat lunak PLM PTC Windchill. Weiler baru-baru ini membahas topik ini dalam artikel, "PLM, Augmented Reality Sharpen the Cutting Edge," Manufacturing Engineering, Maret 2017.

"Saya katakan bahwa awalnya itu hanya tentang PDM," kata Weiler. "Seiring waktu, [PLM] telah menjadi satu sumber kebenaran. Namun itu masih tidak terintegrasi sebagaimana mestinya."

Integrasi PLM semakin mudah seiring semakin banyak produsen yang menggunakan standar terbaru yang terbuka, seperti STEP 242, katanya. "Di masa depan, akan ada banyak orang yang menggunakannya—STEP 242 semakin menjadi standar yang diterima. Sebagian besar sistem CAD akan bekerja sama dengannya."

Alat yang lebih baru seperti AR dengan PLM merupakan keberuntungan bagi pengguna di lokasi terpencil di operasi global. "Setiap orang perlu mengakses informasi," kata Weiler. "PTC memiliki [Thingworks] Navigate dan Anda tidak perlu mengetahui PLM. Anda dapat mengaksesnya dari mana saja, dan itulah tren yang kita butuhkan."

Versi terbaru 1.6 Navigate memberikan pengguna "seperti dashboard untuk IoT. Mereka menyebutnya mashup," tambah Weiler. Perangkat lunak ini seperti satu kaca mata dari semua hal dalam sistem, katanya lagi, dan EAG baru mulai menggunakan beberapa kemampuan AR-nya.

"Kami menggunakan sedikit realitas augmentasi," katanya. "Tujuan kami adalah mulai menggunakannya di lantai pabrik."