Конфигурирование на основе знаний

Понятие «продуктовый конфигуратор» в литературе трактуется неоднозначно. Диапазон решений простирается от выбора элементарных свойств товара (например, при покупке DVD-диска) до сложных систем, автоматически создающих все продуктовые данные: 3D-CAD-модели, технические чертежи, спецификации, предложения и графические материалы.

Примеры определений:

• «Продуктовые конфигураторы — это многофункциональные компьютерные системы, выступающие интерфейсом между сбытом и функциями, близкими к ценности продукции. Они предназначены для ИТ-интеграции знаний и задач с целью эффективной и рентабельной поддержки процессов продаж и исполнения заказов.» (Рольф-Дитер Кемпис, Юрген Рингбек)
• «Продуктовая конфигурация — это составление продукта из заданных компонент (так называемая селекция и комбинирование), а также выбор значимых характеристик этих компонентов (так называемая параметризация), в соответствии с правилами конфигурирования. Возможности конфигурирования определяются возможностями селекции, комбинации и параметризации, ограниченными соответствующими правилами.» (Кристиан Шир)
• «Продуктовый конфигуратор — это инструмент, помогающий пользователю проектировать (селектировать и комбинировать) продукт с определенными свойствами (признаками и их значениями) на основе знаний (о выборе и взаимосвязях). Продукт или услуга формируются поэтапно, на основе характеристик (с точки зрения клиента и применимости) и правил (с точки зрения собираемости), а процессы взаимодействия между клиентом, отделом продаж, техническими службами и ERP автоматизированно поддерживаются эффективно и продуктивно. Применение делится на конфигурирование предложения (Configure Price Quote), проектирование/разработку (Design Automation) и ERP (например, генерация спецификаций).» (Йозеф Вюппинг)
• «Конфигурационные системы представляют собой интегрирующее звено между разработкой продукта, производством и запросом клиента. Оснащённые простым интерфейсом, они проводят клиента и/или продавца через процесс сбора информации о потребностях, проверяя одновременно согласованность и возможность производства выбранной вариации.» (Ральф Рейхвальд, Франк Томас Пиллер)
• «англ. Product configurator — это инструмент, который поддерживает процесс конфигурирования продукта, гарантируя исполнение всех проектных и конфигурационных правил, выраженных в модели конфигурирования.» (Гёрель Хедин, Леннарт Олссон, Джон МакКенна)
• «Продуктовый конфигуратор — это инструмент, помогающий определять продукт, чтобы он соответствовал заданным характеристикам. Конфигуратор может быть специально запрограммирован или собран с использованием специального программного комплекса. ПО для создания конфигураторов называется конфигурационным программным обеспечением.» (Бринкоп)
• «Появление тренда 'индивидуального масс-производства' связано с выпуском высокоиндивидуализированных продуктов по ценам, достижимым только при массовом производстве. Для этого необходимы модульные структуры продуктов, позволяющие модифицировать компоненты. Такой подход, при котором итоговый продукт определяется как комбинация разработанных компонентов, называется 'конфигурированием'.» (Николас Фенрих)

Конфигураторы продуктов, особенно в интернете, предоставляют конкурентные преимущества производственным и торговым компаниям. Среди преимуществ: безошибочные предложения, быстрая реакция, снижение числа рекламаций и рост удовлетворённости клиентов, что в итоге приводит к росту производительности компании.

Рынки требуют индивидуализации товаров, компании обязаны создавать продукцию, максимально соответствующую нуждам клиентов, которую каждый может индивидуально сконфигурировать и заказать. Эта задача особенно актуальна в условиях глобализации, когда конкуренция обостряется, и борьба идёт за уникальность предложения и сохранение ценового уровня. Владение комплексностью продукта и разнообразием вариантов на этапах продажи и производства играет решающую роль.

Былые возможности выбора из множества вариантов часто уже недостаточны: клиент (физическое или юридическое лицо) ожидает получить персонализированный продукт или индивидуальное решение, причём по цене и сроку, близким к стандартному предложению. Качественные и сервисные показатели тоже должны соответствовать массовым продуктам. Поставщики обязаны отвечать на запросы максимально индивидуально, предоставляя технически и финансово корректные предложения, которые возможно реализовать без потери качества и сроков.

Деятельность по индивидуализации (высокая внешняя вариативность) противостоит задачам стандартизации внутри предприятия (минимизация внутренней вариативности). Этот конфликт решается с помощью методов индивидуализированного массового производства и клиент-ориентированной серийной сборки, что предполагает модульную структуру продукции, использование платформ, продуктовых каталогов и развитых систем управления знаниями, а также интерактивных конфигураторов. В автомобильной промышленности возможны до квинтиллиона уникальных вариантов одной модели; консистентность при формировании таких вариантов достигается, в том числе, использованием булевой алгебры при определении продуктовых опций.

Эти меры позволяют достичь максимального разнообразия продукции для рынка при снижении внутреннего разнообразия и числа уникальных деталей. Персонализация становится возможной без снижения производительности, а цель состоит в быстром создании для клиента индивидуального, качественного, доступного решения из готовых компонентов.

Функционал конфигуратора зависит от следующих факторов:

• бизнес-процессы
• типы пользователей
• виды конфигурируемых задач / подходов к производству
• дополнительные ИТ-функции
• интеграция в действующую системную архитектуру
• жизненный цикл продукта

Конфигуратор принципиально способен поддерживать и полностью автоматизировать бизнес-процессы без дополнительных вмешательств пользователя:

• процесс привлечения заказов (маркетинг, продажи, клиентская аквизиция и др.)
• процесс исполнения заказа (планирование, проектирование, подготовка производства и др.)

На этапе подбора продукта, исходя из требований клиента, определяется подходящий продукт или его группа. Для этого используются электронные каталоги и «помощники» по выбору. Это особенно важно для новых продавцов и конечных пользователей, сокращая время адаптации и ускоряя запуск новых товаров на рынок.

Результатом конфигурирования становится коммерческое предложение, включающее:

• технически корректные и полные спецификации,
• расчёт прайса,
• оформление документации,
• технические описания,
• визуализацию продукта.

От применения конфигуратора выигрывает эффективность продаж (сокращение времени, увеличение пропускной способности) и снижается процент ошибок (точные спецификации и цены).

Производственное конфигурирование поддерживает ввод и обработку заказов. В «отвязанных» от сбыта сценариях сюда входит проработка деталей заказа; при интеграции эти функции выполняются уже в конфигураторе продаж. Результатом этого процесса является вся необходимая производственная информация. С помощью конфигураторов время исполнения заказа сокращается за счёт исключения дополнительных консультаций с клиентом.

Здесь выигрывают проектирование и подготовка производства (быстрее обработка, меньше ошибок при подготовке производственных данных).

Успех всего процесса обеспечивается бесшовной интеграцией: например, бизнес-клиент конфигурирует продукт через интернет, а далее — все процессы до производства и поставки проходят полностью автоматизированно, без ручного вмешательства. Центральное приложение координирует интеграцию всех ИТ-систем; если продукт визуализируется и обрабатывается на всех этапах в 3D, говорят о 3D-ориентированных бизнес-процессах.

Конфигураторы проектируются с учётом целевой аудитории:

• клиенты и потенциальные заказчики,
• продажи (партнёры, внутренние и внешние продавцы),
• технические специалисты (инженеры, проектировщики, конструкторы, подготовка производства).

Интерфейс для клиента, как правило, более наглядный, с функцией вызова подсказок; внутренним специалистам важна скорость и эффективность работы. Доступность и состав информации и опций может различаться для разных категорий пользователей (например, внутренние сотрудники видят себестоимость, внешние — только стоимость для клиента). Всё чаще внедряются онлайн-конфигураторы, позволяющие клиентам собирать и заказывать продукт самостоятельно.

Осложнение конфигурирования связано со взаимозависимостью компонент, которые нельзя выбирать полностью независимо. Для определения сложности часто используют следующие производственные классификации:

«Pick-to-order» (PTO)

Компоненты предложения выбираются независимо, без помощи конфигуратора; возможные зависимости должны учитывать пользователи. Проектных доработок не требуется.

«Configure-to-order» (CTO)

Здесь речь о полномасштабном конфигурировании; учёт зависимостей обязателен, и без программного обеспечения не обойтись. Конструкторских работ не требуется.

«Assemble-to-order» (ATO)

Частный случай CTO — компоненты нельзя выбирать произвольно, учёт зависимостей обязателен; детали заранее заготовлены. Возможно минимальное проектирование при сборке новых композиций.

«Make-to-order» (MTO)

Ещё один вариант CTO — компоненты могут быть параметризованы или изменены по структуре; могут возникнуть новые элементы и компоновки — необходим больший объём проектных работ.

«Engineer-to-order» (ETO)

Не все компоненты известны заранее; на базе зависимостей допускается их инженерная проработка по ходу поступления заказа; объём проектирования максимален.

В дополнение к конфигурированию часто требуются:

• Каталог продуктов (репозиторий) — при наборе предложения помогает организовать выбор; иногда функции конфигуратора тесно интегрированы с каталогом и наоборот.
• «Корзина» (модуль расчёта) — для сбора и расчёта комплектов/цен.
• Модули генерации документации, где пользователь выбирает тип документа и формат (напечать и др.).
• 3D-визуализация продукта (превью) — онлайн-отображение изменений для обратной связи с пользователем.

Конфигуратор не должен быть изолированным решением; его встраивают в действующую ИТ-среду компании (ERP, CRM и др.).

• Интеграция с CRM даёт доступ к контактам, скидкам, учёту проектов и др.
• Системы ERP могут взаимодействовать по двум основным каналам: экспорт/импорт данных заказов и синхронизация каталогов/номенклатур.
• CAD-системы подключаются для отображения результатов конфигурирования (2D/3D), формируя визуальные материалы для клиента; возможна двусторонняя интеграция.
• Могут быть задействованы и другие системы: CMS, PLM, PDM, онлайн-магазины и прочие интернет-ресурсы; иногда конфигуратор работает полностью онлайн, а информация интегрируется с ERP-платформой с минимальными усилиями по обработке.
• Excel широко используется для хранения знаний о продукции и зависимостях, но не является оптимальным при большом количестве вариантов — поэтому целесообразен импорт данных Excel в конфигураторы.
• Инженерные программы подсчёта параметров должны тоже интегрироваться с процессом конфигурирования.

Продукты, как правило, со временем меняются: модифицируются состав, свойства, внешний вид. Конфигуратор должен оперировать не статичной, а динамичной моделью продукта: каждая характеристика имеет сроки действия (даты введения и окончания действия) либо ключи изменений, связанные с календарём. При редких изменениях затраты концентрируются на первичном вводе знаний; при сложных продуктах (например, автомобилях) необходима долгосрочная поддержка, включающая отслеживание сотен ограничений между опциями.

Высокие издержки на поддержку требуют удобного инструментария для актуализации правил и опций; эксперты компании должны самостоятельно вносить и редактировать знания — без зависимости от поставщика программного обеспечения.

Конфигураторы в сегменте B2C используются для реализации — индивидуализированной массовой сборки. Цель: создание персонализированных товаров по цене, сопоставимой со стандартными массовыми изделиями. Примеры продукции: автомобили, велосипеды, компьютеры, мебель, одежда и др.

В автомобильной отрасли правильная спецификация становится сложной задачей: многочисленные различия в опциях, зависимости и ограничения (например, невозможные комбинации — рейлинги и люк в крыше, или необходимость усиленной батареи при климат-контроле; законы тоже могут диктовать определённые комбинации). Поэтому для заказчика и производителя выгодно использование автомобильных конфигураторов: система подсказывает допустимые сочетания и предупреждает о невозможности выбора несовместимых опций^[1].

Результат работы — индивидуальное предложение с дополнительными иллюстрациями; производитель анализирует поведение покупателей и оптимизирует ассортимент. При заказе клиента данные конфигурации автоматически используются на последующих стадиях исполнения. Часто интернет-конфигураторы интегрируются с онлайн-магазинами.

Типичные инвестиционные продукты (англ. Business-to-Business, B2B), для которых реализуют конфигураторы:

• компоненты товаров массового потребления,
• силовые системы (двигатели, редукторы, тормоза и др.),
• системы автоматизации и манипуляторы (роботы, порталы и пр.),
• транспортные системы (лифты, краны, эскалаторы, транспортеры и др.),
• гидравлические/пневматические системы,
• производственная оснастка,
• оборудование профессиональных кухонь,
• энерготехнические объекты,
• распределительные шкафы, коннекторы и т. д.

Данные системы (при наличии интернет-функций) позволяют анализировать спрос и гибко управлять предложением; при заказе клиента конфигурационные данные используются для автоматизации исполнения заказа.

англ. Computer Aided Selling (CAS)-конфигураторы применяются для сложных товаров с множеством опций. Задача — из всего множества вариантов выделить реализуемые исполнения и оценить их стоимость. Примеры — интернет-конфигураторы автомобилей.

Главные плюсы: быстрые, точные ответы на запросы, генерация всех документов до стадии оформления заказа.

Часто реализуются и такие функции CRM:

• управление клиентами и контактами,
• менеджмент документов и проектов,
• генерация предложений и прайс-листов,
• обмен данными между отделами компании,
• формирование заказов,
• статистика и аналитика.

Генерируются такие продуктовые данные:

• коммерческие предложения,
• вариантные спецификации,
• производственные планы.

Пользователи: клиенты, потенциальные заказчики и продавцы (внешние и внутренние).

Главное преимущество — повышение конкурентоспособности за счёт:

• резкого сокращения времени на создание индивидуальных предложений,
• ускоренной реакции на клиентский запрос,
• создания полных, единообразных предложений,
• повторного использования деталей и компонентов.

англ. Enterprise-Resource-Planning (ERP)-конфигураторы применяются для сложных продуктов с множеством характеристик (например, в автоиндустрии, где каждый производитель использует свой конфигуратор). Сам конфигуратор фиксирует только важные для клиента свойства, а компоненты отражаются в отдельной спецификации. После анализа выбранных характеристик с помощью связей определяются корректные компоненты из полной или комплексной спецификации. Но для этого необходимо, чтобы свойства продукта можно было комбинировать (учитывая их ограничения). В описании продукта возможны как явные, так и неявные взаимоисключения: например, для автомобиля в каждый момент можно выбрать только один двигатель, только одну трансмиссию, а несовместимые сочетания нужно явно запретить.

Производители ERP обязаны предлагать такие системы, где конфигурация свойств продукта связана со спецификацией компонентов («знание о зависимостях»). Это может реализовываться на базе булевой логики или других механизмов хранения знаний (см. Oxaion, UPOS, SAP, Axapta, unipps, proALPHA). Результатом конфигурирования становится специфическая спецификация и производственный план для последующего планирования, закупок и производства (см. производство точно в срок).

Пользователи: планирование производства, подготовка и диспетчирование, логистика, закупки, сервис.

Конфигураторы ERP-уровня с поддержкой CAD ориентированы на сложные изделия с множеством параметров, включая размеры, которые не были определены заранее. Главная задача — не только определение производимого варианта, но и автоматическая генерация CAD-данных.

В таких случаях (например, в автопроме) правильная спецификация — задача высокой сложности и массы ограничений между характеристиками. Для реализации конфигуратора нужна логическая модель продукта, предпочтительно на основе булевой алгебры, которая позволяет формулировать и наследовать самые различные правила^[1].

Формирование спецификации ведётся после конфигурирования конечного продукта по полной (максимальной) спецификации, в результате чего система создаёт индивидуальную спецификацию только с нужными компонентами. Эти данные используются для автоматической связи с CAD-моделью, а также для создания планов сборки.

Документы, формируемые конфигуратором:

• заказ клиента с индивидуальной спецификацией,
• производственный заказ,
• индивидуальная вариантная спецификация,
• конкретные планы сборки,
• данные для CAD и качества продукта.

Пользователи: внутренние специалисты (инженеры, логисты), внешние партнёры и клиенты.

Работа с 3D-CAD востребована на разных этапах: при разработке, маркетинге и даже до заказа, для иллюстрирования презентаций, для последующей интеграции CAD-моделей в работу клиента, для производства. Современные 3D-CAD позволяют автоматизировать такие задачи; именно конфигурирование с помощью конфигуратора доказано существенно быстрее обычного проектирования.

англ. Computer Aided Design (CAD)-конфигураторы нужны, если изделие состоит из множества компонентов и опций, а также вариативных композиций — здесь система автоматически подбирает и дополняет новый вариант изделия.

Цель — использовать 3D-параметрический модель продукта, а также систему связанной документации на всех этапах: от маркетинга до сборки. Это реализуется с помощью CAD-автоматизации.

Помимо ERP-, PDM- и CRM-систем, конфигуратор играет роль управляющего интерфейса для всех задействованных программ.

Итоговые данные на выходе из CAD-конфигуратора:

• нативные/унифицированные 3D-CAD-сборки и детали (Autodesk Inventor, CATIA, SolidWorks, Solid Edge, Unigraphics, STEP, IGES, STL, VRML и др.),
• чертежи (CAD, IGES, DXF, DWG, TIFF, EPS и др.),
• текстовые документы и PDF,
• спецификации (ASCII, таблицы, PDF),
• расчётные данные,
• изображения (PDF с U3D, JPEG, GIF, BMP, TIFF, EPS и др.).

Пользователи: заказчики, продавцы, инженеры и проектировщики.

Основные плюсы:

• резкое сокращение времени на создание индивидуальных предложений,
• быстрая адаптация к клиентским запросам,
• унификация предложений независимо от пользователя,
• снижение времени на индивидуальную разработку,
• ускоренная подготовка всей документации (модели, чертежи, спецификации, NC-данные и т. д.),
• сокращение издержек на исправление ошибок,
• мгновенная 3D-визуализация продукта,
• повторное применение комплектующих.

В таких системах дополнительные 3D-данные используются для визуализации. Пользователь моментально видит изменения в 3D-окне: вращение, изменение размеров и пр. Ранее требовался отдельный плагин для просмотра 3D в браузере, но с развитием WebGL такие возможности доступны без дополнительного ПО, включая iOS 8 и новее^[2].

На выходе формируются:

• коммерческие документы и описания (текст и PDF),
• спецификации (ASCII, таблицы, PDF),
• расчётные данные,
• графика (JPEG, GIF, BMP, TIFF, EPS и т. д.).

Пользователи: клиенты, продавцы.

Главные плюсы:

• мгновенная 3D-визуализация результата,
• быстрое создание предложений,
• низкие издержки,
• ускоренная работа с документацией,
• устойчивое качество предложений,
• минимизация ошибок.

На основе преобразуемой модели можно автоматически создавать нативные или стандартные CAD-данные и 2D-чертежи. Структура модели синхронизируется с CAD-Мастер-моделью, а итоговые данные аналогичны CAD-конфигурированию. Недостатком является необходимость двух видов 3D-моделей (для CAD и для визуализации), однако статические компоненты (большая часть изделия) экспортируются без проблем, а изменяемые могут дополняться с помощью соответствующих инструментов.

Конфигураторы различаются по:

• необходимости работы с минимальными/максимальными структурами или смежными вариантами,
• глубине интеграции с другими системами (ERP, PLM, CRM, PDM, Office, CAD и др.),
• способам связи с внешними системами (прямая или пакетная интеграция),
• структуре баз данных для различных групп пользователей,
• наличию стандартных интеграций (COM, DDE, ODBC, BAPI, WEB-сервисы и др.),
• способу построения правил (процедурно, через таблицы решений, constraint-системы и т. д.),
• варианту создания правил (жёстко прошито, скриптами, графически, с помощью авторских систем),
• индивидуальной разработке или использованию стандартных решений,
• возможным местам установки (локально, в сети, на сервере),
• необходимости генерации и публикации HTML-страниц,
• необходимости установки дополнительных плагинов или программ,
• наличию API,
• интеграции с торговыми платформами (CORBA, SOAP, XML-RPC),
• автоматизации обработки данных из внешних источников (XML и др.),
• возможности сборки изделия top-down, bottom-up или смешанным способом,
• использованию знаний и логики внешних ИТ-систем и конфигураторов,
• использованию правил, создаваемых в Excel.

Методика CAD-центричного конфигурирования продуктов с 12 октября 2005 года была защищена европейским патентом EP 1 251 444 B1, выданным фирме Festo AG & Co (Эслинген-ам-Неккар)^[3].

Некоторые поставщики конфигураторов обладали правом соиспользования данного патента^[4]. 20 апреля 2021 года действие патента в Германии прекратилось по истечении срока^[5]. В других странах патент либо прекратил действие раньше, либо не вступил в силу^[3].