Memanfaatkan Perangkat Lunak PLM untuk Mendorong Adopsi Industrial IoT

Dengan alat PLM terbaru, produsen dapat mendapatkan keunggulan dalam mengimplementasikan solusi kolaborasi desain dan visualisasi canggih manufaktur digital.

Solusi manufaktur digital dengan alat manajemen siklus hidup produk (PLM) menawarkan potensi besar bagi produsen untuk pada akhirnya membuka sepenuhnya janji Industrial Internet of Things (IIoT). Dalam beberapa tahun terakhir, alat virtual kolaborasi baru dalam solusi PLM yang menggabungkan visualisasi yang sangat realistis, termasuk augmented reality (AR), telah membantu mengangkat bar menuju realisasi yang lebih besar dari janji IIoT untuk manufaktur.

Dengan tawaran PLM terbaru, produsen dapat memanfaatkan alat CAD/CAM/CAE terbaik dan alat manajemen data produk (PDM) PLM yang semakin menerapkan teknik desain baru seperti generative engineering, visualisasi AR, dan simulasi lain yang terkait erat dalam rantai siklus hidup produk yang semakin didukung oleh peralatan otomatisasi canggih berbasis sensor yang sangat terhubung saat ini. Solusi PLM on-premise dan berbasis cloud yang lebih banyak sekarang dapat menciptakan digital twin yang membantu mengaitkan dengan akurat dunia virtual ke aset fisik produsen di lantai pabrik.

Selain itu, tingkat perangkat lunak dan elektronik yang meningkat dalam produk yang ditargetkan untuk manufaktur terhubung mewajibkan pengembang untuk merumuskan cara baru untuk menciptaan dan mengelola konten firmware dan elektronik.

Transformasi Digital

Simulasi memainkan peran kunci dalam transformasi manufaktur digital, dan sebagian besar pengembang PLM besar telah beralihlah untuk sepenuhnya menggabungkan alat visualisasi canggih ke dalam kotak alat PLM mereka.

"Kami mulai mengarahkan lebih menuju solusi transformatif yang membantu membawa nilai kepada pelanggan kami. Tentu saja, kami memiliki investasi besar dalam alat dan produk simulasi," kata Jim Rusk, chief technical officer untuk Siemens PLM Software berbasis di Plano, Texas, pengembang Teamcenter PLM dan beberapa produk CAD/CAM/CAE terkaitnya. "Kami menemukan bahwa pelanggan mencari pernyataan jenis nilai di sekitar generative engineering, integrasi elektronika ke dalam solusi, dan bagaimana mereka membawa data performa produk dari Internet of Things [IoT], benar-benar memanfaatkan cloud dan kolaborasi untuk aliran informasi."

Siemens telah melakukan beberapa akuisisi simulasi skala besar dalam beberapa tahun terakhir, serta pembelian senilai $4,5 miliar pada November 2016 dari Mentor Graphics, pengembang perangkat lunak elektronik desain otomatisasi (EDA).

"Kami tidak dapat melakukan hal-hal itu tanpa alat inti yang kami produksi," kata Rusk tentang potongan CAD/CAM/CAE terkait perusahaan. "PLM memiliki peran sentral dalam ini, dan elektronik desain otomatisasi adalah bagian penting lainnya, dengan akuisisi Mentor kami. Kami telah membuat banyak langkah dalam cara kami membawa itu. Pelanggan kami membangun produk yang tidak hanya memiliki konten mekanis yang besar tetapi juga elektronik dan perangkat lunak, jadi kami benar-benar harus membawa kemampuan yang lebih berorientasi pada solusi, seperti generative engineering, elektronika terintegrasi, dan [kendaraan] otonom. Semua ini adalah elemen kritis dari solusi yang kami bawa."

Apa yang juga mendorong transformasi digital ini adalah produsen yang melihat kembali operasi mereka dengan segar, dengan kesediaan untuk mengubah praktik bisnis dasar mereka. "Semua perusahaan yang kami kerjakan, tanpa pengecualian, di manufaktur berat, teknologi tinggi, dan ilmu kehidupan, memiliki inisiatif transformasi digital di mana mereka benar-benar mencoba untuk secara fundamental mengubah cara mereka beroperasi dan memikirkan ulang cara mereka memberikan nilai kepada pelanggan mereka," kata Marc Lind, senior vice president, Aras Corp., Andover, Mass., pengembang perangkat lunak PLM Aras Innovator.

"Semua orang memiliki tingkat urgensi yang memaksa perubahan yang mendalam dalam bisnis dan operasi. Jadi itu tidak hanya tentang teknologi yang terlibat, tetapi cara Anda berbisnis," catat Lind. "Dalam konteks latar belakang tren bisnis, itu berarti menurut definisi bahwa proses digital besok tidak ada hari ini," kata Lind. "Tidak ada perangkat lunak siap pakai yang dapat Anda beli untuk memenuhi proses dan persyaratan yang tidak ada dan sedang muncul."

Bergantung pada perusahaan, transformasi ini mengambil bentuk dan struktur yang berbeda, tambah Lind. "Kami bekerja secara intensif dengan mereka untuk memikirkan ulang proses sampai pada apa yang mereka ketahui, apa yang mereka coba capai, [dan bagaimana mereka dapat mengembangkan] cara untuk sampai sana jauh lebih cepat daripada dengan proyek lima tahun."

Teknologi digital, yang memungkinkan pengalaman virtual, mendorong renaisans industri yang mengguncang semua sektor masyarakat dengan cara baru—baik nyata maupun virtual—untuk mencipta, belajar, memproduksi dan berdagang, menurut Garth Coleman, vice president pemasaran Enovia untuk Dassault Systèmes, Waltham, Mass., dan Vélizy-Villacoublay, Prancis.

"Di fablabs di seluruh dunia, siapa saja dapat mencipta objek pintar yang terhubung hanya dalam beberapa jam," katanya. "Startup mengganggu seluruh industri dan pemain utama gedung beton merintis diri kembali dengan model bisnis baru yang didorong layanan. OEM merancang koneksi digital yang dalam dengan pemasok mereka, mengubah rantai pasokan menjadi jaringan nilai. Apa yang terjadi jauh lebih besar dari konsep seperti 'transformasi digital' dapat menjelaskan."

Dunia virtual—ekosistem digital lengkap yang memungkinkan pengguna untuk memperluas dan meningkatkan dunia nyata—memungkinkan inovator untuk secara bersamaan membayangkan, memetakan, memodelkan dan merancang lingkungan yang sepenuhnya baru untuk pertama kalinya, menurut Coleman.

"Dan platform pengalaman digital adalah infrastruktur dari dunia virtual ini, mengurangi jarak antara tempat, orang, ide dan solusi ke nol sambil memungkinkan cara baru untuk berpikir, belajar, bertindak dan berinteraksi," katanya. "IDC memprediksi bahwa pada 2020, setidaknya 55 persen organisasi akan ditentukan secara digital, mengubah pasar dan memikirkan ulang masa depan melalui model bisnis baru dan produk serta layanan yang didukung secara digital."

"Menawarkan pengalaman individual yang mendalam membutuhkan sinergi yang mulus dari teknologi," lanjut dia. Dalam sinergi ini, "dunia nyata dan virtual bergabung pada platform pengalaman virtual untuk memperluas kolaborasi ke ekosistem kontributor yang lengkap, baik di dalam perusahaan maupun ke jaringan virtual pemasok, mitra, pelanggan, dan calon pelanggan. Ini pasti bukan PLM ayah Anda!"

Memimpin Jalan

Alat visualisasi, khususnya penggunaan yang lebih luas baik AR maupun aplikasi CAE, membantu produsen mengubah proses desain dan rekayasa PLM untuk beradaptasi dengan era baru Industry 4.0 dan IIoT. Demikian pula, generative engineering membantu mempercepat desain pelanggan dan menambahkan kemampuan optimasi ke dalam campuran untuk hasil keseluruhan yang lebih baik.

Pada Januari 2019, Siemens menerbitkan pembaruan terbaru dari serangkaian aplikasi simulasi Simcenter 3D untuk aplikasi CAE, termasuk alat komputasi dinamika fluida (CFD) dan analisis elemen hingga (FEA). Tahun lalu, perusahaan membeli Comsa Computer und Software GmbH, pengembang perangkat lunak desain sistem listrik dan rekayasa rak kabel berbasis di Munich. Suite LDorado Comsa untuk alat desain dan rekayasa rak kabel otomotif akan bergabung dengan portofolio aplikasi Mentor Siemens.

"Kami melihat minat yang meningkat untuk membawa lebih banyak rekayasa konsep awal—benar-benar sistem engineering," kata Rusk dari Siemens, mencatat bahwa pelanggan mencari persyaratan, parameter, dan model simulasi produk lebih awal. Di dunia otomotif, khususnya kendaraan otonom, "ada banyak sistem engineering dan listrik yang terlibat dalam hal ini," kata Rusk. "Kami ingin membiarkan pelanggan kami mengintegrasikan sistem tersebut secara mulus."

Simulasi juga meluas ke aplikasi manufaktur additive, yang merupakan bagian dari Simcenter 3D, dan membantu menutup loop pada manufaktur, memberi informasi sekitar digital twin dan kembali ke pabrik, tambah dia.

Ada penekanan baru pada sistem engineering, kata Lind dari Aras, dan khususnya pada engineering berbasis model, saat produsen berjuang dengan desain yang didukung perangkat lunak, elektronik, dan sensor. "Dengan elektrifikasi dan otonom, industri otomotif dalam guncangan, dan penerbangan juga," kata Lind. "Itu benar-benar di seluruh bidang."

Teknologi baru yang termasuk dalam platform PLM terbaru Aras adalah kemampuan untuk menangani variansi dan opsi, kata Lind, memungkinkan kustomisasi besar dari opsi dalam produk otomotif, baik mekanis maupun dalam fitur yang didukung perangkat lunak seperti unit kontrol elektronik (ECU) dan item spesifik perangkat lunak lainnya. "Tingkat variasi sangat meningkat," katanya. "Anda perlu tahu perangkat lunak mana yang akan di-flash ke chip [dalam firmware], jadi tingkat perangkat lunak [dikustomkan] pada level VIN."

Di bidang simulasi, Aras juga mendapat fungsionalitas tambahan yang sangat dibutuhkan dengan pembelian September 2018 dari Comet Solutions Inc., pengembang berbasis di Albuquerque, N.M. dari alat manajemen data dan proses simulasi (SPDM) untuk menghubungkan pengguna simulasi ke enterprise. Ditawarkan sekarang sebagai bagian dari langganan PLM Aras, SimApps perusahaan adalah aplikasi agnostik vendor yang bekerja sama dengan pendekatan terbuka Aras untuk menghubungkan pengguna dengan berbagai macam CAD, FEA, meshing, alat simulasi 0D/1D dan aplikasi lain untuk konfigurasi produk siklus hidup dan desain lintas disiplin.

"Dengan semua hal yang kita bicarakan—MBE dan MBSE, digital twin, definisi pabrik—setelah Anda memiliki konfigurasi digital atau model, apa yang ingin Anda lakukan adalah mensimulasikannya dalam kondisi dunia nyata," kata Lind. "Anda ingin tahu apakah hal ini akan berfungsi, apa mean time before failure [MTBF] yang diantisipasi, dan bagaimana saya mengantisipasi kegagalan di pabrik, atau dengan pesawat di lapangan? Anda ingin dapat mensimulasikannya."

Mensimulasikan proses dengan SimApps Comet memberi pelanggan Aras alat baru untuk mengelola volume besar data simulasi, catat Lind. "Ide simulasi juga sangat spesial," katanya. "Sama seperti dalam desain, kemampuan simulasi aktual ini terisolasi, jenis analisis spesifik seperti FEA dan CFD yang menunjukkan turbulensi atau ESD [pengosongan listrik statis]. Itu sangat spesial dan itulah yang dikehendaki pelanggan terbesar kami karena simulasi ini muncul di mana-mana dan tidak ada cara yang baik untuk mengelola data yang dihasilkan darinya."

Proses produsen biasanya melibatkan serangkaian simulasi inkremental, katanya. "Itu bukan satu kali lari. Ubah parameter, tingkatkan, lalu jalankan simulasi lagi. Anda melakukan itu berulang kali dan Anda akhirnya dengan banyak input data," kata Lind tentang proses yang dapat melibatkan lima hingga tujuh lingkungan solver berbeda. Mengambil pendekatan terbuka juga adalah keuntungan, katanya.

"Penyedia utama simulasi cenderung mengorganisir di sekitar toolkit mereka sendiri. Tidak ada yang berkata 'ayo kita ambil pendekatan terbuka.' Kami membuatnya menjadi lapangan yang seimbang. Kami akan mengelola di seluruh pasar, dengan cara yang konsisten, dan Anda dapat memprosedur lintas disiplin di aliran bawah. Simulasi digital twin sedang datang. Tidak banyak orang yang melakukannya sekarang."

Dassault juga baru-baru ini bergerak dalam simulasi dengan kemitraan yang diumumkan pada Januari 2019 untuk menyematkan Autonomous Vehicle Simulation Suite dari Cognata Ltd., pengembang berbasis di Rehovot, Israel, ke dalam platform PLM 3DExperience Dassault Systèmes. Dassault mengatakan kemitraan ini akan menawarkan solusi pertama dari jenisnya bagi pembuat kendaraan otonom untuk mendefinisikan, menguji dan merasakan pengemudi otonom selama siklus pengembangan dalam platform 3DExperience. Ini berjanji untuk mempercepat penambahan proses pengembangan kendaraan otonom yang sepenuhnya terintegrasi untuk kendaraan otonom yang lebih akurat dan lebih aman di jalan.

"Kemitraan dengan Dassault Systèmes akan mempercepat pengembangan kendaraan otonom dengan membuat simulasi sebagai komponen yang utuh dan mulus dalam proses rekayasa," kata Danny Atsmon, CEO dan pendiri Cognata, dalam pernyataan. "Semakin awal simulasi digunakan, semakin mudah bagi insinyur untuk memodifikasi setiap komponen kendaraan otonom dan mengujinya melalui lingkungan virtual, untuk melihat bagaimana itu bekerja setelah diintegrasikan dalam kendaraan dan dihadapkan pada kasus tepi yang tidak terduga."

Banyak perusahaan menggunakan simulasi komputer untuk menguji konsep baru dalam lingkungan virtual, bekerja lebih cepat dan memastikan hasil yang dioptimalkan sebelum meluncurkan produk ke dunia nyata, tambah Coleman dari Dassault.

"Simulasi mempercepat perencanaan, mengurangi biaya dan membantu pengambilan keputusan dengan akurasi yang lebih besar," katanya. "Ini memungkinkan peneliti untuk menguji, memverifikasi dan dengan cepat mengoptimalkan desain untuk dapat diproduksi untuk mengurangi bahan; untuk keselamatan manufaktur untuk melindungi pekerja; untuk pemeliharaan jangka panjang untuk memperpanjang masa pakai produk; dan untuk dampak lingkungan, termasuk faktor seperti meminimalkan jumlah total bahan yang dikonsumsi, menemukan alternatif untuk bahan berbahaya dan merancang untuk menyederhanakan daur ulang."

Visualisasi Diaktifkan AR

Teknologi kunci lainnya dalam simulasi adalah penerapan yang lebih luas dari aplikasi PLM diaktifkan AR seperti lineup Vuforia dari pengembang CAD/CAM/CAE/PLM PTC, Needham, Mass. "PLM terus berkembang untuk membawa transformasi digital produsen," kata Francois Lamy, vice president manajemen solusi PLM untuk PTC. "Faktanya, tanpa sistem PLM yang kokoh yang ditempatkan untuk 'mengatur rumah digital Anda,' dapat sulit untuk mengintegrasikan kemampuan pintar yang terhubung atau mendapatkan wawasan dan analitik yang lebih baik."

Untuk meningkatkan cara desain produk dibagikan, PTC mengembangkan aplikasi ThingWorx dan Vuforia ke dalam perangkat lunaknya setelah mengakuisisi teknologi tersebut beberapa tahun yang lalu.

"Kami terus-menerus membuat perbaikan ke portofolio PLM kami untuk membuat PTC vendor PLM yang akan memulai transformasi digital pelanggan kami," kata Lamy. "Kami memanfaatkan Vuforia, teknologi augmented reality PTC, untuk menerbitkan data multi-CAD. Dengan AR, kebutuhan untuk membangun prototipe mahal secara virtual dihilangkan. Dan risiko berbagi IP perusahaan yang berharga dengan pemangku kepentingan eksternal, seperti rantai pasokan, menghilangkan saat Anda berbagi pengalaman AR dari desain produk daripada data CAD itu sendiri."

PTC's ThingWorx Navigate aplikasi berbasis peran dan tugas siap pakai memudahkan untuk pengguna "ringan" yang tidak biasanya berinteraksi dengan PLM untuk mendapatkan data produk yang mereka butuhkan, tambah Lamy. "Pelanggan fokus pada membangun tulang digital konsisten dan modern dari proses, data, dan sistem, menggabungkan teknologi terbaru [produk pintar terhubung, mesin pintar terhubung, kecerdasan buatan, augmented reality] untuk kolaborasi lintas disiplin melalui aplikasi rekayasa, manufaktur, operasi, layanan, dan rantai pasokan," kata Lamy.

Musim panas lalu, PTC dan pengembang simulasi Ansys Inc., Canonsburg, Pa., mengumumkan perusahaan-usahaan itu sedang bekerjasama untuk membawa simulasi real-time Ansys kepada pelanggan melalui perangkat lunak CAD Creo PTC. "Solusi baru ini, Creo Simulation Live, memberikan simulasi yang cepat dan mudah digunakan bagi insinyur yang sepenuhnya terintegrasi ke dalam lingkungan pemodelan CAD," kata Lamy. "Ini menghilangkan perjalanan bolak-balik antara desain dan simulasi. Ketika perubahan dilakukan pada model, insinyur mendapatkan umpan balik real-time pada keputusan desain mereka, memungkinkan mereka untuk melakukan iterasi lebih cepat dan merancang dengan kepercayaan yang lebih besar."

Akses Di Mana Pun, Kapan Pun

Aksesibilitas yang meningkat ke data manufaktur melalui cloud telah dengan cepat menjadi norma bukan pengecualian, didorong oleh keuntungan biaya inheren dari sistem PLM berbasis cloud dibandingkan dengan yang hanya tersedia sebagai versi on-premise. Tawaran cloud Autodesk adalah Fusion Lifecycle PLM, yang menawarkan pengguna lingkungan yang sangat kolaboratif untuk berbagi data manufaktur.

"Salah satu tren underlying yang kita lihat di manufaktur adalah konvergensi desain dan pembuatan, bahkan untuk pelanggan yang tidak memproduksi [produk] sendiri," kata Charlie Candy, senior manager, strategi bisnis GTM [Go to Market] global untuk desain di Autodesk Inc., San Rafael, Calif. "Line of sight ke proses manufaktur membantu pelanggan meningkatkan inovasi dengan bereksperimen lebih banyak, mengambil risiko yang lebih besar dalam desain dengan melakukan iterasi dengan cepat antara digital dan fisik. Pada saat yang sama, mereka dapat mempertahankan kontrol biaya dan cakupan yang lebih baik dengan mensimulasikan performa produk dan proses manufaktur. Autodesk telah menginvestasikan lebih dari $1 miliar dalam teknologi manufaktur untuk menghubungkan desain ke pembuatan dan membantu pelanggan kami tetap di depan."

Dampak dari tren ini pada PLM adalah bisnis perlu terhubung dengan lebih banyak orang, di seluruh lebih banyak disiplin, lebih awal dalam proses, kata Candy. "Untuk bersaing dan membedakan diri, produsen mencari untuk mengubah cara mereka bekerja, serta alat dan proses pendukung. Ini membutuhkan strategi digital."

Dia mencatat pendekatan PLM Autodesk difokuskan pada lima pilar yang membentuk dasar dari strategi digital pelanggan: mass customization; kolaborasi; pengalaman pelanggan; manufaktur fleksibel; dan layanan terhubung. "Dari lima pilar ini, kolaborasi secara konsisten diberi peringkat tertinggi oleh pelanggan," kata Candy. "Melibatkan orang yang tepat pada tahap yang tepat untuk mendorong keputusan kritis adalah yang menentukan keberhasilan proyek atau produk."