CALS-tehnologije so Koncept in definicija, namen uporabe

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

V zgodovini razvoja industrijskih proizvodnih sistemov so se zgodili dogodki, ki so ustvarili predpogoje za revolucionarni preskok v tehnologiji. In z dejstvom svojega obstoja so privedli do spremembe videza ne le podjetij, kjer so se izvajali inovativni procesi, ampak tudi celotnega sveta. Ustvarjanje prvega parnega stroja je bil začetni zagon za nastanek tehnoloških strojev in mehanizmov, ki so se sto let pozneje spremenili v sodobno opremo za izdelavo izdelkov. Odkritje elektromagnetne indukcije je postalo osnova nove elementarne baze, od gradnje prvih polnilnih baterij do sodobnih računalnikov, telefonov in električnega dela različnih naprav. Uvedba prvih montažnih linij za avtomobile s strani Henryja Forda je postavila trend za velika podjetja v prihodnjih desetletjih. Toyotine metode in koncepti "vitke proizvodnje" so omogočili ustvarjanje prilagodljivih sistemov po meri z minimalno porabo virov in maksimalno kakovostjo izdelkov. Pravzaprav govorimo o industrijskih revolucijah na področju proizvodnje in opravljanja storitev.

Intenziven razvoj informacijtehnologije na področju komuniciranja in komuniciranja, načrtovanje kompleksnih sistemov in razvoj novih tehnologij upravljanja informacij so ustvarili predpogoje za nastanek naslednjih inovacij - to so tehnologije CALS.

Relevantnost vloge

Danes praktično ni človeških dejavnosti brez uporabe rezultatov razvoja informacij. Medicina, lahka in težka industrija, industrija iger na srečo, znanstvene in inovativne dejavnosti – različni programski izdelki olajšajo procese in so pogosto njihov kritični element.

Nadaljnje poglabljanje informatizacije področij dejavnosti industrijskih podjetij je danes pomemben pogoj za uspešen razvoj gospodarstva. Inteligentni inženirski procesi, avtomatizirani procesi za vodenje proizvodnih dejavnosti podjetja, skupaj z njegovo tehnično prenovo in ustvarjanjem inovativnih računalniško podprtih tehnoloških procesov, v veliki meri omogočajo oblikovanje optimalne virsko intenzivne proizvodnje s popolnim razkritjem industrijskega potenciala.

Progresivne metode in pristopi k vodenju proizvodnje, ki so se pojavili v zadnjih desetletjih, se običajno imenujejo logistične tehnologije. To je posledica dejstva, da logistika raziskuje in oblikuje različne tokove v proizvodnih in organizacijskih dejavnostih, ki vključujejo materialne, finančne in informacijske strukture. Zato je bolj pravilno govoriti o CALS-tehnologijah v logistiki.

Glavna razlika tega pristopa je ustvariti sistem upravljanja, ki ne avtomatizira določenih vrst dela, funkcij in nalog, ampak vam omogoča, da formalizirate vse procese podjetja - načrtovanje, proizvodnjo, dobavo, prodajo, po -prodajna storitev.

Zgodovina ustvarjanja

Na splošno je CALS-tehnologija proces ustvarjanja enotnega informacijskega prostora v enem samem sistemu za podporo življenjskega cikla izdelka. Z razvojem proizvodnih sistemov je bilo potrebno razviti mehanizme in postopke za hitro izmenjavo podatkov med različnimi subjekti proizvodnih odnosov na različnih stopnjah uporabe izdelkov.

Na začetku je bil ta koncept implementiran v ameriški vojski, da bi zmanjšali količino papirologije, povečali učinkovitost povratnih informacij med strankami in dobavitelji orožja in streliva, izboljšali obvladljivost sistema in zmanjšali splošne stroške za informacijsko področje. Sama okrajšava CALS je pomenila "Podpora za računalniško oskrbo".

Ob razumni učinkovitosti (po eksperimentalnih podatkih se je produktivnost dela znatno povečala in izgube iz poslovanja so se zmanjšale) so sčasoma CALS-tehnologije in CALS-sistemi znatno razširile svoje področje delovanja. Različne panoge strojništva, gradbeništva in transporta, področje projektnega razvoja visokotehnoloških industrij. Poleg tega, če je bila sprva aplikacija omejena na proizvodnjo in delovanje, je zdaj koncept veljavenna vseh stopnjah življenjskega cikla izdelka - od analize trga do postopka odstranjevanja zaradi fizične ali zastarelosti.

Danes je uporaba tehnologij CALS postala mednacionalna strategija za brezpapirno elektronsko upravljanje procesov na različnih ravneh življenjskega cikla izdelka. Obstaja več deset organizacij, ki usklajujejo vidike razvoja teh sistemov na ravni različnih držav in zavezništev (na primer Severnoatlantska zveza).

Kratek povzetek

Glavna načela CALS-tehnologij temeljijo na nadzoru in organizaciji stopenj obstoja izdelka. Ti vključujejo:

• zagotovite upravljanje sistema (uporaba posebnih informacijskih prostorov);
• minimiziranje stroškov na vseh stopnjah;
• uporaba standardnih mehanizmov za opisovanje upravljanih objektov (integracija informacijskih tokov);
• razlikovanje programskih elementov na podlagi uporabe skupnih standardov (podatkovni in dostopni vmesniki) in uporabe platform na komercialni osnovi;
• predstavitev informacij na brezpapirni osnovi s prednostjo uporabe elektronskega podpisa;
• povezan inženiring vseh procesov;
• nenehno prilagajanje in izboljševanje za ustvarjanje optimalnega modela upravljanja.

Ustvarjanje informacijske ravnine vključuje reševanje problema na dveh ravneh:

• avtomatizacija posameznih elementov proizvodnje in oblikovanje povezanih tokov upravljanja informacijpodatki;
• sestava različnih informacijskih blokov (ki poleg pridobitve homogenega informacijskega okolja zagotavlja tudi sestavo celotne strategije podjetja).

Pravočasni in stalen razvoj tehnologij CALS je nujen pogoj za tehnični razvoj proizvodnega sistema.

Prednosti integriranega okolja vključujejo:

• zaščiti podatke skozi čas (zagotovite integriteto);
• zagotavljanje dostopa do informacij vsem udeležencem projekta, ne glede na njihov položaj v prostoru;
• zmanjšanje izgube podatkov;
• prilagodljivost sistema, da se odzove na opravljene prilagoditve (spremembe so na voljo skoraj takoj v celotnem sistemu);
• povečanje prepustnosti obdelave;
• Zmogljive in raznolike platforme za oblikovanje in podporo.

Prednosti tehnologije CALS v strojništvu

Možnosti uporabe CALS v industrijskih podjetjih so v oblikovanju specializiranega organizacijskega in informacijskega okolja, ki omogoča:

• občutno povečati raven sodelovanja med različnimi panogami zaradi enotnih standardov obdelave informacij;
• zmanjšati vpliv teritorialne lokacije podjetij in s tem omejiti vpliv razdalje na učinkovitost interakcije;
• ustvarite virtualne proizvodne elemente, ki vam omogočajo nadzor nad zasnovo, proizvodnjo in delovanjem izdelkov na ravni posameznih praktičnih nalog;
• zaščiti rezultate dela na podlagineprekinjenost rezultatov dela v vseh fazah življenjskega cikla izdelka;
• optimizirajte stroške z zmanjšanjem papirologije;
• uporabite "transparentnost" procesov upravljanja in nadzora, zahvaljujoč razvoju integriranih modelov;
• ustvarite zmogljivo informacijsko podporo za vse faze proizvodnega cikla;
• ustvarite skupen sistem standardizacije informacij o izdelkih;
• zagotovite zahtevano raven kakovosti izdelka.

Uporaba osnov CALS-tehnologij je izjemno pomembna za ohranjanje stopnje razvoja podjetja s sodobnimi trendi na mednarodnem industrijskem prizorišču.

Splošni pristopi k ustvarjanju informacijske infrastrukture

Glavni mehanizem za načrtovanje in naknadno prilagajanje izdelkov serijski proizvodnji je tehnična priprava proizvodnje. Praviloma se izvaja v treh glavnih fazah - razvoj dizajna in grafična dokumentacija, razvoj tehnologije in priprava proizvodnega sistema ter izbira optimalnih oblikovnih in tehnoloških možnosti z vidika ekonomske učinkovitosti. Ta postopek, od trenutka, ko so ga sredi 60. let uporabljali v obrambnih podjetjih ZSSR, je postal znan v sistemih civilnega sektorja. Zahvaljujoč njegovi uporabi se je čas projektiranja in priprave na obratovanje novih konstrukcij bistveno zmanjšal, stopnja zanesljivosti izdelkov pa se je več kot podvojila. Hkrati pa pomembnorezultati zagotavljanja kakovosti.

Sodobna računalniška tehnologija ima orodja in pristope, ki vam omogočajo, da združite vse proizvodne podatke in jih predstavite v obliki elektronskega modela. To olajša inženirske analize, izdelavo različnih oblikovnih (tehnoloških) specifikacij, razvoj tehničnih priročnikov in katalogov že pripravljenih tehničnih rešitev. CALS, tehnologije informatizacije NTI so splošen trend v razvoju sistemov za načrtovanje proizvodnje.

raziskovalna področja

Primeri CALS-tehnologij so metode digitalnega oblikovanja proizvodnje, ki podpirajo upravljanje življenjskega cikla izdelka (Product LifecycleManagement) - tako imenovani PLM-sistemi.

Ti vključujejo naslednje razrede sistemov:

• CAD - (Computer Aided Design) - reševanje problemov oblikovanja izdelkov in elementov; modeliranje objektov na ravnini (2D model) in v prostoru (3D model); sredstva za pridobivanje risb; arhivi podatkov o strukturnih elementih in izdelava predlog dokumentov.
• CAE - (Computer Aided Engineering) - študij lastnosti predmetov (med izdelavo in delovanjem); izdelava verifikacijskih sistemov za analizo objekta po razvitem modelu; optimizacija parametrov objekta glede na določene pogoje in omejitve.
• CAM - (Computer Aided Manufacturing) - programiranje krmilnikov CNC strojev; študija možnosti trajektorije orodja po algoritmih obdelane površine; analiza geometrijskih konfliktov; prileganje opremi.
• PDM -(Product Data Management) - shranjevanje podatkov in nadzor dokumentacije; ustvarjanje arhiva vzorcev; zagotavljanje dostopa do informacij in njihove zaščite.

Upravljanje virov podjetja

Druga pomembna funkcija računalniških metod je upravljanje različnih virov in tokov podjetja v realnem času – logistike, financ, skladiščenja, osebja, načrtovanja in trženja. Sistemi, ki izvajajo zgornje naloge, se imenujejo sistemi ERP (Enterprise Resource Planning – upravljanje virov podjetja).

Takšni sistemi predstavljajo novo metodologijo za upravljanje tehnologij CALS, ki izvaja zahtevano funkcionalnost na podlagi posebne informacijske infrastrukture.

Tipične funkcije tega razreda programskih izdelkov vključujejo:

• ustvarjanje in nadzor različnih specifikacij (omogoča določitev končnega izdelka, upoštevanje vseh potrebnih virov za proizvodnjo);
• upravljanje prodaje (napoved prodaje izdelkov na podlagi prodajnih načrtov);
• analiza potreb po materialih (določanje velikosti lotov in rokov dobave, posebnih skupin surovin in komponent);
• organizacija nabavnih aktivnosti (formiranje nabavnih pogodb, optimizacija skladiščnih dejavnosti podjetja);
• načrtovanje izkoriščenosti proizvodnih kapacitet (na ravni celotnega podjetja in posameznih delavnic oziroma delovnih mest);
• obvladovanje finančnih sredstev (računovodstvoin finančna revizija).

Upoštevajte, da so predstavljene CALS-tehnologije konceptualna osnova informacijske podpore za življenjski cikel ustvarjanja in delovanja izdelkov. Kar kaže svojo največjo učinkovitost, ko se oba sistema (PLM in ERP) združita.

Uporaba sistema

CALS-tehnologije so predvsem metoda informacijske podpore poslovnim procesom, ki je našla svojo uporabo na različnih področjih proizvodne dejavnosti. Učinkovitost njegovega razširjanja in uporabe temelji na sistematičnem razvoju ustreznega informacijskega okolja. Za dosego tega cilja je nujen pogoj uporaba posebnih kompozicijskih pristopov pri oblikovanju novih podpornih sistemov.

Primer takšnega podjetja na ruskem trgu je Raziskovalni center za CALS-tehnologije "Applied Logistics". Glavne naloge podjetja so v ravnini progresivnih platform in standardov za njihovo uporabo. Glavne aktivnosti so: izvajanje operativnega spremljanja različnih projektnih podatkov in minimiziranje izgub izdelkov.

Raziskovalni center za CALS-tehnologije - razvijalec več znanih avtorskih platform. Naredimo jih kratek pregled.

razred aplikacije PDM

Predstavlja vir podatkov, ki temelji na modelih, ki so formalizirani s posebnimi mednarodnimi standardi ISO.

Najpogostejše funkcije vključujejo:

• nadzor informacij o glavnih lastnostih struktur;
• raziskovalna naprava zanaknadne spremembe sistema;
• analiza skladnosti z logističnimi načeli;
• zbiranje podatkov o parametrih kakovostne komponente izdelkov;
• nadzorne operacije matrike;
• zagotavljanje interakcije naborov elementov (CAD-CAM itd.).

Kot vidite, uporaba CALS-tehnologij zagotavlja popoln nadzor nad izdelkom na ravni elementovne baze dizajna.

Dodatne funkcije:

• delovanje in nadzor seznamov klasifikatorjev (referenčnih podatkovnih bank);
• upravljanje informacij o proizvodnji;
• upravljajte parametre izdelka v realnem času;
• razvoj drevesnih diagramov spremenljive strukture izdelkov;
• delo z vzorci struktur v skladu s prejšnjimi možnostmi;
• analiza značilnosti elementov po različnih indikatorjih;
• postavitev izdelka z dokumentacijo: modeli, risbe, besedilne informacije, podatkovne tabele;
• delo z arhivi;
• formiranje specifikacij in izjav;
• upravljanje podatkov o tehnoloških procesih, opremi, orodju;
• podrobnosti proizvodne tehnologije (poti, operacije, prehodi);
• analiza interakcije tehnoloških stopenj z bazo elementov zasnove;
• določanje stopenj porabe različnih virov v sistemu;
• vizualizacija elementov tehnologije za pridobitev orodja;
• sprememba nadzora z metodami obdelave;
• operativno upravljanje;
• zagotavljanje dostopa do podatkov;
• uskladitev podatkov po e-poštipodpisi;
• nadzor kakovosti;
• zagotavljanje delovanja pametnega iskalnika;
• spremenljivost vrst prikaza itd.

Kot vidite, število in vsebina funkcij zadostujeta za pridobitev izčrpnih informacij za popolno analizo zadevnega procesa.

Technical Guide Builder

Delo z dokumentacijo v zvezi z delovanjem kompleksnih sistemov. Temelji na mednarodnih zahtevah, ki urejajo vprašanja logistične podpore za izdelke. Ključna ideja standarda je delo z naborom informacijskih enot. Glavni koncept je modularnost dokumentacije. Informacije so razdrobljene s posebnimi kodami. Obseg - vse vrste transporta, vojaška oprema, oprema.

Omogočeno je fleksibilno prilagajanje spreminjajočim se razmeram. Kompleks je primeren tako za matična podjetja kot za povezana podjetja (proizvajalci materialov, komponent).

LSA Suite

Je niz postopkov, ki pravočasno izvajajo logistično podporo proizvodnih sistemov. Omogoča vam reševanje številnih nalog, kot so ugotavljanje zanesljivosti kritičnosti okvar, izdelava funkcionalnega modela vzdrževanja, določanje potrebnega števila rezervnih delov.

ATLAS

Specializirana platforma, zasnovana posebej za obdelavo podatkov o delovanju tehničnih letalskih sistemov. Navedena varnost je zagotovljena s stalnim spremljanjem stanja. Opravljena analiza in kasnejše nadgradnje omogočajo znatnoprihranki pri stroških.

Primeri uporabe

CALS-tehnologije v Rusiji uporabljajo številna domača podjetja, tako civilni kot vojaški sektor. Za številne izdelke se uporablja elektronska dokumentacija. Na primer v letalstvu za letala, helikopterje, letalske motorje in komponente. Poleg tega poteka razvoj navigacijskih sistemov, telefonskih in radijskih komunikacij ter nadzornih sistemov. Uporabljajo se pri načrtovanju in razvoju avtomobilske opreme. Elemente sistema uporabljajo v strojni tovarni Voronež, državni korporaciji "Rosatom", NPP "Aerosila", OJSC "Ruske železnice" in drugih. Kot lahko vidite, so primeri tehnologije CALS precej raznoliki.

Sklep

Upravljanje CALS-tehnologij je dejanska in sodobna naloga, s katero se soočajo organizacije. V času popolne informatizacije je prisotnost lokalnih in globalnih informacijskih prostorov ključna strategija razvoja. Standardi CALS, ki temeljijo na različnih programskih sistemih, so osnova za ustvarjanje sodobnih visokotehnoloških izdelkov, ki jih proizvajajo avtomatizirani proizvodni sistemi.

Prišel je čas za bistveno nove elemente organizacije proizvodnje, ki temeljijo na procesih vodenja od konca do konca in uvajanju avtomatiziranih delovnih mest v oblikovalsko in tehnološko okolje. In čeprav je prehod z zastarele tehnološke opreme na strojna orodja z numeričnim krmiljenjem inVečosni obdelovalni centri (in to so vse tehnologije CALS) zahtevajo ogromne intelektualne, materialne in finančne stroške, vsa podjetja, ki želijo izpolniti duh časa, morajo iti v to pot.