Technologie CALS to Pojęcie i definicja, cel zastosowania

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

W historii rozwoju przemysłowych systemów produkcyjnych miały miejsce wydarzenia, które stworzyły warunki do rewolucyjnego skoku technologicznego. A przez sam fakt swojego istnienia doprowadziły do zmiany wyglądu nie tylko przedsiębiorstw, w których realizowano procesy innowacyjne, ale i całego świata. Stworzenie pierwszego silnika parowego było początkowym impulsem do pojawienia się maszyn i mechanizmów technologicznych, które sto lat później przekształciły się w nowoczesny sprzęt do wytwarzania produktów. Odkrycie indukcji elektromagnetycznej stało się podstawą nowej podstawy pierwiastkowej, od budowy pierwszych akumulatorów do nowoczesnych komputerów, telefonów i części elektrycznej różnych urządzeń. Wprowadzenie przez Henry Forda pierwszych linii montażowych dla samochodów wyznaczyło trend dla dużych przedsiębiorstw na nadchodzące dziesięciolecia. Metody i koncepcje „Lean Manufacturing” Toyoty umożliwiły stworzenie elastycznych, dostosowanych do potrzeb systemów przy minimalnym zużyciu zasobów i maksymalnej jakości produktu. W rzeczywistości mówimy o rewolucjach przemysłowych w dziedzinie produkcji i świadczenia usług.

Intensywny rozwój informacjitechnologie w dziedzinie komunikacji i komunikacji, projektowanie złożonych systemów i opracowywanie nowych technologii zarządzania informacją stworzyły warunki do pojawienia się następujących innowacji - są to technologie CALS.

Zgodność aplikacji

Dziś praktycznie nie ma rodzajów działalności człowieka bez wykorzystania wyników rozwoju informacji. Medycyna, przemysł lekki i ciężki, branża gier, działalność naukowa i innowacyjna – różne produkty softwarowe usprawniają procesy, a często są ich krytycznym elementem.

Dalsze pogłębienie informatyzacji sfer działalności przedsiębiorstw przemysłowych jest dziś ważnym warunkiem pomyślnego rozwoju gospodarki. Inteligentne procesy inżynieryjne, zautomatyzowane procesy zarządzania działalnością produkcyjną przedsiębiorstwa, wraz z jego technicznym wyposażeniem i tworzeniem innowacyjnych skomputeryzowanych procesów technologicznych, pozwalają w dużej mierze na stworzenie optymalnej zasobochłonnej produkcji z pełnym ujawnieniem potencjału przemysłowego.

Progresywne metody i podejścia do zarządzania produkcją, które pojawiły się w ostatnich dziesięcioleciach, są zwykle określane jako technologie logistyczne. Wynika to z faktu, że logistyka bada i formuje różne przepływy w działalności produkcyjnej i organizacyjnej, które obejmują struktury materialne, finansowe i informacyjne. Dlatego bardziej poprawne jest mówienie o technologiach CALS w logistyce.

Główną różnicą tego podejścia jest stworzenie systemu zarządzania, który nie automatyzuje niektórych rodzajów pracy, funkcji i zadań, ale pozwala sformalizować wszystkie procesy przedsiębiorstwa - projektowanie, produkcja, zaopatrzenie, sprzedaż, po -obsługa sprzedaży.

Historia stworzenia

Ogólnie rzecz biorąc, technologia CALS to proces tworzenia pojedynczej przestrzeni informacyjnej w pojedynczym systemie wsparcia cyklu życia produktu. Wraz z rozwojem systemów produkcyjnych konieczne stało się opracowanie mechanizmów i procedur szybkiej wymiany danych pomiędzy różnymi podmiotami relacji produkcyjnych na różnych etapach użytkowania produktów.

Początkowo koncepcja ta została wdrożona w armii amerykańskiej w celu zmniejszenia ilości formalności, zwiększenia wydajności informacji zwrotnych między klientami a dostawcami broni i amunicji, poprawy zarządzania systemem i zmniejszenia ogólnych kosztów obszaru informacyjnego. Skrót CALS oznaczał „Computer Supply Support”.

Mając rozsądną wydajność (zgodnie z danymi eksperymentalnymi, wydajność pracy znacznie wzrosła, a straty operacyjne spadły), z biegiem czasu technologie CALS i systemy CALS znacznie rozszerzyły zakres swojej działalności. Różne gałęzie inżynierii mechanicznej, sektory budowlane i transportowe, obszar rozwoju projektów branż high-tech. Co więcej, jeśli początkowo aplikacja ograniczała się do produkcji i eksploatacji, teraz koncepcja była aktualnana wszystkich etapach cyklu życia produktu - od analizy rynku po proces utylizacji ze względu na stan fizyczny lub przestarzałość.

Dzisiaj wykorzystanie technologii CALS stało się międzynarodową strategią zarządzania procesami elektronicznymi bez użycia papieru na różnych poziomach cyklu życia produktu. Istnieje kilkadziesiąt organizacji koordynujących aspekty rozwoju tych systemów na poziomie różnych państw i sojuszy (np. Sojusz Północnoatlantycki).

Krótkie podsumowanie

Główne zasady technologii CALS opierają się na kontroli i organizacji etapów istnienia produktu. Należą do nich:

• zapewnienie zarządzania systemem (wykorzystanie specjalnych przestrzeni informacyjnych);
• minimalizacja kosztów na wszystkich etapach;
• użycie standardowych mechanizmów opisu zarządzanych obiektów (integracja przepływów informacji);
• zróżnicowanie elementów programu w oparciu o wykorzystanie wspólnych standardów (interfejsy danych i dostępu) oraz wykorzystanie platform na zasadach komercyjnych;
• reprezentacja informacji bez użycia papieru z pierwszeństwem użycia podpisu elektronicznego;
• powiązane inżynieria wszystkich procesów;
• ciągłe dostosowywanie i doskonalenie w celu stworzenia optymalnego modelu zarządzania.

Tworzenie płaszczyzny informacyjnej obejmuje rozwiązanie problemu na dwóch poziomach:

• automatyzacja poszczególnych elementów produkcji i tworzenie powiązanych przepływów zarządzania informacjamidane;
• kompozycja różnych bloków informacji (która oprócz uzyskania jednorodnego środowiska informacyjnego gwarantuje również kompozycję ogólnej strategii przedsiębiorstwa).

Terminowy i ciągły rozwój technologii CALS jest niezbędnym warunkiem technicznego rozwoju systemu produkcyjnego.

Korzyści ze zintegrowanego środowiska obejmują:

• chroń dane w czasie (zapewnij integralność);
• zapewnienie dostępu do informacji wszystkim uczestnikom projektu, niezależnie od ich pozycji w przestrzeni;
• minimalizacja utraty danych;
• elastyczność systemu w zakresie reagowania na wprowadzone zmiany (zmiany są dostępne niemal natychmiast w całym systemie);
• zwiększenie przepustowości przetwarzania;
• Potężne i zróżnicowane platformy projektowania i wsparcia.

Zalety technologii CALS w inżynierii mechanicznej

Perspektywy wykorzystania CALS w przedsiębiorstwach przemysłowych polegają na stworzeniu wyspecjalizowanego środowiska organizacyjnego i informacyjnego, które umożliwia:

• znacznie zwiększyć poziom współpracy pomiędzy różnymi branżami dzięki jednolitym standardom przetwarzania informacji;
• zmniejszyć wpływ lokalizacji terytorialnej przedsiębiorstw i tym samym ograniczyć wpływ odległości na efektywność interakcji;
• tworzenie wirtualnych elementów produkcyjnych, które pozwalają kontrolować projektowanie, produkcję i działanie produktów na poziomie indywidualnych zadań praktycznych;
• chroń wyniki pracy na podstawieciągłość wyników pracy na wszystkich etapach cyklu życia produktu;
• optymalizuj koszty poprzez redukcję formalności;
• wykorzystaj „przejrzystość” procesów zarządzania i kontroli dzięki opracowaniu zintegrowanych modeli;
• stwórz potężne wsparcie informacyjne dla wszystkich etapów cyklu produkcyjnego;
• utworzyć wspólny system standaryzacji informacji o produkcie;
• zapewnij wymagany poziom jakości produktu.

Zastosowanie podstaw technologii CALS jest niezwykle ważne dla utrzymania poziomu rozwoju przedsiębiorstwa z nowoczesnymi trendami na międzynarodowej arenie przemysłowej.

Ogólne podejście do tworzenia infrastruktury informacyjnej

Głównym mechanizmem projektowania i późniejszej adaptacji produktów do produkcji seryjnej jest techniczne przygotowanie produkcji. Z reguły realizowany jest w trzech głównych etapach – opracowanie projektu i dokumentacji graficznej, opracowanie technologii i przygotowanie systemu produkcyjnego oraz wybór optymalnych opcji projektowych i technologicznych z punktu widzenia efektywności ekonomicznej. Ta procedura, od momentu zastosowania w przedsiębiorstwach obronnych ZSRR w połowie lat 60., stała się znana systemom sektora cywilnego. Dzięki jego zastosowaniu znacznie skrócił się czas projektowania i przygotowania do eksploatacji nowych konstrukcji, a poziom niezawodności produktu wzrósł ponad dwukrotnie. Jednocześnie znaczącewyniki zapewniania jakości.

Nowoczesna technologia komputerowa posiada narzędzia i podejścia, które pozwalają skonsolidować wszystkie dane produkcyjne i przedstawić je w formie modelu elektronicznego. Ułatwia to analizę inżynierską, tworzenie różnych specyfikacji projektowych (technologicznych), opracowywanie instrukcji technicznych i katalogów gotowych rozwiązań technicznych. Technologie informatyzacji CALS, FDI to ogólny trend w rozwoju systemów projektowania produkcji.

Obszary badań

Przykładami technologii CALS są cyfrowe metody projektowania produkcji, które wspierają zarządzanie cyklem życia produktu (Product LifecycleManagement) – tak zwane systemy PLM.

Obejmują one następujące klasy systemów:

• CAD - (Computer Aided Design) - rozwiązywanie problemów projektowania produktów i elementów; modelowanie obiektów na płaszczyźnie (model 2D) iw przestrzeni (model 3D); sposoby uzyskiwania rysunków; archiwa danych o elementach konstrukcyjnych i tworzenie szablonów dokumentów.
• CAE - (Inżynieria Wspomagana Komputerowo) - badanie właściwości obiektów (podczas wytwarzania i eksploatacji); tworzenie systemów weryfikacji do analizy obiektu według opracowanego modelu; optymalizacja parametrów obiektu zgodnie z określonymi warunkami i ograniczeniami.
• CAM - (Computer Aided Manufacturing) - programowanie sterowników maszyn CNC; badanie opcji trajektorii narzędzia według algorytmów obrabianej powierzchni; analiza konfliktów geometrycznych; dopasowanie do wyposażenia.
• PDM -(Product Data Management) – przechowywanie danych i kontrola dokumentacji; tworzenie archiwum próbek; zapewnienie dostępu do informacji i ich ochrony.

Zarządzanie zasobami przedsiębiorstwa

Kolejną ważną funkcją metod obliczeniowych jest zarządzanie w czasie rzeczywistym różnymi zasobami i przepływami przedsiębiorstwa - logistyką, finansami, magazynowaniem, personelem, planowaniem i marketingiem. Systemy realizujące powyższe zadania nazywane są systemami ERP (Enterprise Resource Planning – zarządzanie zasobami przedsiębiorstwa).

Takie systemy reprezentują nową metodologię zarządzania technologiami CALS, która realizuje wymaganą funkcjonalność w oparciu o specjalną infrastrukturę informatyczną.

Typowe funkcje tej klasy oprogramowania obejmują:

• tworzenie i kontrola różnych specyfikacji (pozwala określić produkt końcowy, uwzględnić wszystkie niezbędne zasoby do produkcji);
• zarządzanie sprzedażą (prognoza sprzedaży produktów na podstawie planów sprzedaży);
• analiza zapotrzebowania na materiały (określenie wielkości partii i czasu dostawy, określonych grup surowców i komponentów);
• organizacja działań zakupowych (formowanie umów dostaw, optymalizacja działań magazynowych przedsiębiorstwa);
• planowanie wykorzystania mocy produkcyjnych (zarówno na poziomie całego przedsiębiorstwa, jak i poszczególnych warsztatów lub miejsc pracy);
• kontrola zasobów finansowych (księgowośći audyt finansowy).

Zauważ, że przedstawione technologie CALS są koncepcyjną podstawą wsparcia informacyjnego dla cyklu życia tworzenia i eksploatacji produktów. Co pokazuje jego maksymalną wydajność, gdy oba systemy (PLM i ERP) łączą się.

Użycie systemu

CALS-technologie to przede wszystkim metoda informacyjnego wspomagania procesów biznesowych, która znalazła zastosowanie w różnych obszarach działalności produkcyjnej. Skuteczność jego rozpowszechniania i wykorzystania opiera się na systematycznym rozwoju odpowiedniego środowiska informacyjnego. Aby osiągnąć ten cel, warunkiem koniecznym jest zastosowanie specjalnych podejść kompozycyjnych do tworzenia nowych systemów wsparcia.

Przykładem takiej firmy na rynku rosyjskim jest Centrum Badawcze technologii CALS "Logistyka Stosowana". Główne zadania firmy leżą w płaszczyźnie postępowych platform i standardów ich użytkowania. Główne działania to: wdrożenie monitoringu operacyjnego różnych danych projektowych oraz minimalizacja strat produktu.

Centrum badawcze technologii CALS - twórca kilku znanych platform autorskich. Zróbmy ich krótki przegląd.

Klasa aplikacji PDM

Reprezentuje źródło danych oparte na modelach sformalizowanych przez specjalne międzynarodowe standardy ISO.

Najczęstsze funkcje to:

• kontrola informacji o głównych właściwościach struktur;
• urządzenie badawcze dlakolejne zmiany systemowe;
• analiza przestrzegania zasad logistyki;
• zbieranie danych o parametrach składnika jakości produktów;
• operacje na tablicy kontrolnej;
• zapewnienie współdziałania zestawów elementów (CAD-CAM itp.).

Jak widać, zastosowanie technologii CALS zapewnia pełną kontrolę produktu na poziomie podstawy elementów projektu.

Dodatkowe funkcje:

• obsługa i kontrola list klasyfikatorów (banków danych referencyjnych);
• zarządzanie informacjami produkcyjnymi;
• zarządzaj parametrami produktu w czasie rzeczywistym;
• opracowanie drzewiastych diagramów zmiennej struktury produktów;
• praca z wzorcami struktur zgodnie z poprzednimi opcjami;
• analiza cech elementów według różnych wskaźników;
• układ produktu z dokumentacją: modele, rysunki, informacje tekstowe, tabele danych;
• praca z archiwami;
• tworzenie specyfikacji i oświadczeń;
• zarządzanie danymi procesów technologicznych, sprzętu, oprzyrządowania;
• szczegółowe informacje na temat technologii produkcji (trasy, operacje, przejścia);
• analiza interakcji etapów technologicznych z bazą elementów projektu;
• określanie wskaźników zużycia różnych zasobów w systemie;
• wizualizacja elementów technologii pozyskiwania narzędzia;
• kontrola zmian za pomocą metod przetwarzania;
• zarządzanie operacjami;
• zapewnienie dostępu do danych;
• uzgadnianie danych przez e-mailpodpisy;
• kontrola jakości;
• zapewnienie funkcjonowania inteligentnej wyszukiwarki;
• zmienność typów wyświetlania itp.

Jak widać, ilość i zawartość funkcji jest wystarczająca, aby uzyskać wyczerpujące informacje dla pełnej analizy danego procesu.

Konstruktor przewodnika technicznego

Praca z dokumentacją dotyczącą działania złożonych systemów. Opiera się na międzynarodowych wymaganiach regulujących kwestie logistycznego wsparcia produktów. Kluczową ideą standardu jest praca z zestawem jednostek informacyjnych. Główną koncepcją jest modułowość dokumentacji. Informacje są fragmentowane za pomocą specjalnych kodów. Zakres - każdy rodzaj transportu, sprzętu wojskowego, sprzętu.

Zapewnione jest elastyczne dostosowanie do zmieniających się warunków. Kompleks jest odpowiedni zarówno dla przedsiębiorstw macierzystych, jak i przedsiębiorstw powiązanych (producenci materiałów, komponentów).

Apartament LSA

To zbiór procedur, które w czasie realizują wsparcie logistyczne systemów produkcyjnych. Pozwala rozwiązać szereg zadań, takich jak określenie niezawodności krytyczności awarii, stworzenie funkcjonalnego modelu utrzymania ruchu, określenie wymaganej liczby części zamiennych.

ATLAS

Specjalistyczna platforma zaprojektowana specjalnie do przetwarzania danych o działaniu technicznych systemów lotniczych. Wyszczególnione bezpieczeństwo zapewnia stały monitoring stanu. Przeprowadzona analiza i kolejne aktualizacje pozwalają w znaczący sposóboszczędność kosztów.

Przykłady użycia

Technologie CALS w Rosji są wykorzystywane przez wiele krajowych przedsiębiorstw, zarówno cywilnych, jak i wojskowych. Dokumentacja elektroniczna jest używana w przypadku wielu produktów. Na przykład w lotnictwie do samolotów, śmigłowców, silników lotniczych i komponentów. Ponadto trwa rozwój systemów nawigacji, łączności telefonicznej i radiowej oraz systemów sterowania. Wykorzystywane są w projektowaniu i rozwoju wyposażenia motoryzacyjnego. Elementy systemu są używane w Woroneskich Zakładach Mechanicznych, państwowej korporacji „Rosatom”, NPP „Aerosila”, OJSC „Rosyjskie Koleje” i innych. Jak widać, przykłady technologii CALS są dość zróżnicowane.

Wniosek

Zarządzanie technologiami CALS to aktualne i nowoczesne zadanie stojące przed organizacjami. W dobie totalnej informatyzacji obecność lokalnych i globalnych przestrzeni informacyjnych jest kluczową strategią rozwoju. Standardy CALS, oparte na różnych systemach oprogramowania, są podstawą do tworzenia nowoczesnych produktów high-tech wytwarzanych przez zautomatyzowane systemy produkcyjne.

Nadszedł czas na całkowicie nowe elementy organizacji produkcji, które opierają się na kompleksowych procesach zarządzania i wprowadzeniu zautomatyzowanych miejsc pracy w środowisku projektowo-technologicznym. I choć przejście z przestarzałego wyposażenia technologicznego na obrabiarki sterowane numerycznie iwieloosiowe centra obróbcze (a to wszystko technologie CALS) wymagają ogromnych kosztów intelektualnych, materiałowych i finansowych, wszystkie przedsiębiorstwa, które chcą wyjść z duchem czasu, muszą podążać tą drogą.