„Nowy, wspaniały świat” rozwoju produktu

Globalne Środowisko Współpracy (Global Collaboration Environment) pozwala partnerom pracującym nad 787 projektować, konstruować i testować podzespoły i systemy produkcyjne, które mają być wykorzystane do budowy samolotu, przy użyciu technologii cyfrowej, zanim jeszcze rozpocznie się „fizyczna” produkcja 

INŻYNIEROWIE z Ośrodka Współpracy Globalnej mieszczącego się

roboczą, która pozwala im współpracować przy projekcie 787 z partnerami z całego świata i dokonywać równoczesnych zmian w projekcie samolotu w czasie rzeczywistym 

Alenia Aeronautica, Fuji Heavy Industries Ltd. oraz Spirit Aerosystems Inc. – te potężne firmy nie budują po prostu kadłuba czy komory skrzydła nowego Boeinga 787 Dreamliner. Trójka dostawców, wraz z 40 innymi partnerami globalnymi, bierze udział w pionierskim przedsięwzięciu projektowym. Nie tylko dzielą ryzyko i trud projektowania swojej części 787, ale uczestniczą również w… wirtualnym świecie rozwoju, gdzie każdy element samolotu i jego procesu produkcyjnego jest projektowany, tworzony i testowany cyfrowo, zanim jakakolwiek część procesu wejdzie do produkcji.

Dla Boeinga, próbą kostiumową „nowego, wspaniałego świata wirtualnego rozwoju” był program 777 (prekursora Dreamlinera), który zaczęto realizować na początku lat 90. W projekcie 777, Boeing i jego długoletni współpracownik w dziedzinie oprogramowania – Dassault Systemes – po raz pierwszy w historii zastosowali koncepcję cyfrowej makiety, wykorzystując oprogramowanie CATIA do projektowania i modelowania na komputerze wszystkich (!) z około 10 000 części, z jakich składa się samolot, zamiast budować ich fizyczne prototypy. Zachęcony tym sukcesem i rozwijającą się linią produktów PLM firmy Dassault, Boeing zdecydował się posunąć ten pomysł o krok dalej. W programie 787 Dreamliner firma wykorzystała wspólne środowisko cyfrowe, by umożliwić rozproszonemu, globalnemu zespołowi projektowemu bardziej wydajną współpracę i korzystanie z jednej, trójwymiarowej definicji projektu we wszystkich fazach cyklu rozwojowego 787.

– W przypadku 777, pierwszego samolotu z pełną trójwymiarową definicją produktu, byliśmy naprawdę skupieni na tym, w jaki sposób moglibyśmy poprawić jakość i zmniejszyć koszt składania w całość wszystkich elementów – mówi Kevin Fowler, wiceprezes ds. integracji systemów, procesów i narzędzi w firmie Boeing w Seattle. – Ale samolot pasażerski jest czymś, co pozostaje w służbie długo – zazwyczaj 20 do 30 lat. Wiedzieliśmy, że definicja oparta na trójwymiarowym modelu ma ogromną wartość i staramy się to wykorzystać w całym cyklu rozwojowym produktu.

Przyjęcie podejścia uwzględniającego PLM oznaczało, że Boeing może wykorzystywać tę samą trójwymiarową definicję produktu do innych istotnych aspektów procesu konstrukcji samolotu – na przykład do aplikacji wykorzystującej przeglądarkę internetową, która pozwala klientom linii lotniczych konfigurować wystrój wnętrza samolotu konstruowanego zgodnie z życzeniami klienta lub ilustrowany katalog części, którego używano by do wyszukiwania części zamiennych, gdy 787 wejdzie do eksploatacji. W przypadku 777 i wcześniejszych samolotów wszystkie z tych zadań poprojektowych były odtwarzane ręcznie, co często wiązało się ze skomplikowaną translacją, by wzajemnie niekompatybilne pakiety CAD mogły korzystać ze wspólnych danych.

– Wykorzystanie oprogramowania PLM jest ważne dla klienta linii lotniczych, ponieważ otrzymuje on produkt o wiele wyższej jakości; ułatwia ono także uzyskiwanie danych potrzebnych do skutecznego wykorzystywania produktu w służbie – mówi Fowler. – Jest to ważne dla Boeinga, ponieważ umożliwia to nam najbardziej skuteczne projektowanie i produkcję wyrobu o najwyższej jakości, zmniejsza także ilość translacji danych i procesów wykonywanych ręcznie.

Połączeni wirtualnie

Posiadanie wspólnego środowiska rozwojowego oraz zestawu procesów projektowych dla wszystkich wielkich partnerów było podstawowym elementem strategii projektowania 787, przyjętej przez Boeinga i innym sposobem na zmniejszenie zależności od translacji danych. Na samym początku zespół Boeinga uznał, że dla projektu tej wielkości potrzebne jest wspólne środowisko rozwojowe. – Po pierwsze, pomogło by to uniknąć trudności i błędów powstających podczas prób wymiany informacji między różnymi narzędziami CAD – mówi Fowler. – Po drugie, był to jedyny sposób zagwarantowania, że globalny zespół partnerów będzie mieć dostęp do tych samych danych definicji produktu i będzie w stanie wydajnie współpracować przez całą dobę, 7 dni w tygodniu, działając ze swoich rozrzuconych po świecie biur.

– Zorganizowanie globalnego zespołu partnerów odpowiedzialnych za projekt było zmianą modelu biznesowego konieczną do stworzenia możliwie najbardziej konkurencyjnego produktu – mówi Fowler. W przeszłości Boeing projektował około 70% samolotu, a produkował zaledwie 30%. – W przypadku Dreamlinera 787 odpowiedzialność za projekt złożył na barki kluczowych dostawców, zaś sam skoncentrował się na ogólnej integracji i konfiguracji samolotu. Odkryliśmy, że kiedy ludzie zajmujący się projektowaniem, nie są blisko produkcji, próba wprowadzenia ulepszeń do produktu trwa bardzo długo. Jeśli ludzie produkujący części odpowiadają także za ich projektowanie, daje to łatwiejszy w utrzymaniu i tańszy produkt.

PRZYGOTOWANIA cyfrowej symulacji wymagał też system transportu podzespołów do 787

W ten sposób narodziło się Globalne Środowisko Współpracy (Global Collaborative Environment, GCE), zestaw komputerowych i sieciowych możliwości dostępnych przez sieć dla wszystkich członków zespołu 787, niezależnie od ich miejsca pracy. „Sercem” GCE jest pakiet zarządzania cyklem życia produktu firmy Dassault: CATIA V5 do wspomaganego komputerowo projektowania, cyfrowy pakiet produkcyjny Delmia do symulacji, w jaki sposób części i podzespoły wytwarzane są w fabryce oraz Enovia, wykorzystywany do utrzymywania głównej bazy wszystkich informacji na temat 787. Są także opracowane przez Boeinga aplikacje zawierające GCE, a także dodatkowe programy od dostawców zewnętrznych służące do symulacji oraz innych zadań charakterystycznych dla projektowania. GCE towarzyszy „Matryca jednakowości” (Commonality Matrix), dokument określający standardy dla procesów biznesowych związanych z rozwojem, wraz ze specyfikacjami dla ponad 100 aplikacji komputerowych oraz dokumentów szkoleniowych – wszystko to dostępne jest dla partnerów poprzez portal internetowy.

– W przeszłości, w trakcie fazy projektowej Boeing lokował dostawców i partnerów w Bellevue w stanie Waszyngton, co pozwalało zapewnić integralność projektów, ale to podejście nie sprawdziło by się w przypadku projektu na skalę globalną – stwierdza Fowler. – Chcieliśmy stworzyć zespół z najlepszych ludzi, by powstał najlepszy samolot, więc musieliśmy patrzeć globalnie. Dowiadujesz się, że nie tylko jest to kosztowne; niemożliwe jest, by wszyscy przyjechali i pracowali w jednym miejscu. To stoi w sprzeczności z założeniem, by projektanci znajdowali się blisko produkcji. Chcieliśmy czegoś, co pozwoliłoby nam pracować jako jeden zespół i mieć z sobą wirtualny kontakt.

Jak twierdzi Fowler, korzystanie z GCE i trzymanie się matrycy nie jest dla dostawców kwestią wyboru. Umowy partnerskie nakazują korzystanie ze standardowych środowisk, a Boeing regularnie dokonując aktualizacji dba, by wszyscy mieli aktualne wersje oprogramowania. Fowler przyznaje, że Boeing współpracował z partnerami, by uzyskać uzgodniony zestaw narzędzi i procesów dla programu, ale nawet mimo tego nie obeszło się bez pewnych komplikacji.

– Koncepcja partnerów współdzielących ryzyko była nowym modelem biznesowym dla Boeinga – prosili ludzi, których wcześniej traktowali jako dostawców, by weszli do programu i zainwestowali pieniądze…, a wielu z nich niechętnie decydowało się na zmiany dotychczas sprawdzających się sposobów działania – mówi Fabrice Roignot, zatrudniony przez Boeinga jako dyrektor ds. współpracy z Dassault, na co dzień pracujący nad raportem wraz z zespołem ponad 90 pracowników. Dassault w swoim wydziale badań i rozwoju także ma ludzi skupionych wyłącznie na tworzeniu ulepszeń oprogramowania według specyfikacji Boeinga – na przykład możliwości projektowania kompozytów dla programów CATIA i Delmia.

Choć przekonanie dostawców, by zmienili swój sposób pracy lub porzucili ulubione narzędzia CAD, nie jest łatwe, to – zdaniem Mike’a Burnetta, wiceprezesa w AMR Research Inc. z Bostonu – Boeing tak naprawdę nie miał innego wyjścia. Historia pokazała, że używanie niekompatybilnych systemów CAD w projekcie o tej wielkości i skali może doprowadzić do kłopotliwych opóźnień, jak to przydarzyło się Airbusowi, głównemu rywalowi Boeinga. Airbus musiał opóźnić premierę swojego samolotu następnej generacji (A380) o dwa lata z powodu problemów z… okablowaniem, które wypłynęły w ostatniej chwili, a przyczyną tego był fakt, że globalny zespół projektowy korzystał z niekompatybilnych wersji oprogramowania CAD… Podczas gdy Fowler twierdzi, że decyzję o posiadaniu wspólnego Globalnego Środowiska Współpracy podjęto na długo przed niepowodzeniem Airbusa, Burkett utrzymuje, że Boeing nie miał innego wzorca. – W owym czasie nie było dość dowodów, by nie pójść tą drogą – mówi Burkett. – Nie było dobrych przykładów innych firm, które zastosowały inne systemy i były w stanie zorganizować globalną współpracę projektową.

Boeingowi udało się osiągnąć cel i wytyczyć nowy kurs. W grudniu zeszłego roku firma przeprowadziła wirtualny pokaz Dreamlinera 787, prezentując samolot i proces jego produkcji firmie i niektórym partnerom wyłącznie przez Internet, a w tej chwili… jest już po przeprowadzonym locie próbnym egzemplarza produkcyjnego.

Możliwość wirtualnej symulacji nie tylko części, ale także procesów zachodzących w samolocie jest dla Boeinga „darem niebios”, stwarzając firmie możliwość większej elastyczności przy wprowadzania korekt w fazie projektowania. W zeszłym roku na przykład szef pilotów testujących 787 przeprowadzał lot próbny i zauważył kilka problemów związanych ze sterowaniem statecznikiem pionowym. Fowler mówi, że korzystając z relacyjnych możliwości pakietu CATIA V5 firmy Dassault, projektanci byli w stanie ocenić 50 nowych, możliwych konfiguracji statecznika, przetestować je i wprowadzić odpowiednie zmiany w pozostałej części projektu w ciągu zaledwie… niecałych czterech tygodni. W przypadku korzystania ze starego sposobu pracy Boeing być może byłby w stanie przetestować trzy do czterech nowych konfiguracji stateczników i potrwało by to przynajmniej trzy lub cztery miesiące.

Dzięki takim możliwościom Boeing mógł skrócić harmonogram rozwojowy Dreamlinera 787 o rok, zaś Roignot z Dassault twierdzi, że oszczędności związane z tym przedsięwzięciem sięgają nawet 20%. Jak twierdzi Fowler, podczas gdy pierwszy samolot jest w fazie produkcji, części powstają bez kłopotów i Boeing sprawnie realizuje swój plan rozwoju. – Przyjęliśmy bardzo przemyślane podejście i jesteśmy pewni swoich możliwości złożenia produktu w całość – mówi. – Dla nas posiadanie jednego punktu odniesienia wszystkich reprezentacji CAD produktu ma zasadnicze znaczenie. 

Autor: TEKST: BETH STACKPOLE ILUSTRACJE: BOEING