CALS-technológie sú Pojem a definícia, účel aplikácie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

V histórii vývoja systémov priemyselnej výroby sa udiali udalosti, ktoré vytvorili predpoklady pre revolučný skok v technológii. A svojou existenciou viedli k zmene vzhľadu nielen podnikov, kde sa realizovali inovatívne procesy, ale aj celého sveta. Vytvorenie prvého parného stroja bolo prvotným impulzom pre vznik technologických strojov a mechanizmov, ktoré sa o sto rokov neskôr zmenili na moderné zariadenia na výrobu produktov. Objav elektromagnetickej indukcie sa stal základom novej elementárnej základne, od konštrukcie prvých dobíjacích batérií až po moderné počítače, telefóny a elektrickú časť rôznych zariadení. Zavedenie prvých montážnych liniek pre automobily Henrym Fordom určilo trend pre veľké podniky na ďalšie desaťročia. Metódy a koncepcie „Lean Manufacturing“spoločnosti Toyota umožnili vytvárať flexibilné systémy šité na mieru s minimálnou spotrebou zdrojov a maximálnou kvalitou produktov. V skutočnosti hovoríme o priemyselných revolúciách v oblasti výroby a poskytovania služieb.

Intenzívny rozvoj informáciítechnológie v oblasti komunikácie a komunikácie, navrhovanie komplexných systémov a vývoj nových technológií riadenia informácií vytvorili predpoklady pre vznik nasledovných inovácií - sú to technológie CALS.

Relevantnosť aplikácie

Dnes prakticky neexistujú druhy ľudskej činnosti bez využitia výsledkov rozvoja informácií. Medicína, ľahký a ťažký priemysel, herný priemysel, vedecké a inovatívne aktivity – rôzne softvérové produkty uľahčujú procesy a často sú ich kritickým prvkom.

Ďalšie prehlbovanie informatizácie sfér činnosti priemyselných podnikov je dnes dôležitou podmienkou úspešného rozvoja ekonomiky. Inteligentné inžinierske procesy, automatizované procesy riadenia výrobných činností podniku, spolu s jeho technickým prevybavením a tvorbou inovatívnych počítačových technologických procesov umožňujú do značnej miery formovať optimálnu výrobu náročnú na zdroje s plným odhalením priemyselného potenciálu.

Progresívne metódy a prístupy k riadeniu výroby, ktoré sa objavili v posledných desaťročiach, sa zvyčajne označujú ako logistické technológie. Je to spôsobené tým, že logistika skúma a formuje rôzne toky vo výrobných a organizačných činnostiach, ktoré zahŕňajú materiálne, finančné a informačné štruktúry. Preto je správnejšie hovoriť o technológiách CALS v logistike.

Hlavným rozdielom tohto prístupu je vytvorenie systému riadenia, ktorý neautomatizuje určité typy práce, funkcií a úloh, ale umožňuje formalizovať všetky procesy podniku – návrh, výrobu, dodávku, predaj, po -predajný servis.

História stvorenia

Vo všeobecnosti je technológia CALS proces vytvárania jednotného informačného priestoru v jednom systéme podpory životného cyklu produktu. S rozvojom výrobných systémov bolo potrebné vyvinúť mechanizmy a postupy na rýchlu výmenu údajov medzi rôznymi subjektmi výrobných vzťahov v rôznych štádiách používania produktov.

Tento koncept bol pôvodne implementovaný v americkej armáde s cieľom znížiť množstvo papierovania, zvýšiť efektivitu spätnej väzby medzi zákazníkmi a dodávateľmi zbraní a streliva, zlepšiť spravovateľnosť systému a znížiť celkové náklady na informačnú oblasť. Samotná skratka CALS znamenala „Podpora počítačového napájania“.

S primeranou efektivitou (podľa experimentálnych údajov sa výrazne zvýšila produktivita práce a znížili sa prevádzkové straty) postupom času technológie CALS a systémy CALS výrazne rozšírili svoje pole pôsobnosti. Rôzne odvetvia strojárstva, stavebníctva a dopravy, oblasť rozvoja projektov high-tech odvetví. Navyše, ak bola pôvodne aplikácia obmedzená na výrobu a prevádzku, teraz bol koncept platnývo všetkých fázach životného cyklu produktu – od analýzy trhu až po proces likvidácie z dôvodu fyzického alebo zastarania.

V súčasnosti sa používanie technológií CALS stalo nadnárodnou stratégiou pre bezpapierové elektronické riadenie procesov na rôznych úrovniach životného cyklu produktu. Existuje niekoľko desiatok organizácií, ktoré koordinujú aspekty rozvoja týchto systémov na úrovni rôznych štátov a aliancií (napríklad Severoatlantická aliancia).

Stručné zhrnutie

Hlavné princípy technológií CALS sú založené na kontrole a organizácii fáz existencie produktu. Patria sem:

• zabezpečiť správu systému (používanie špeciálnych informačných priestorov);
• minimalizácia nákladov vo všetkých fázach;
• použitie štandardných mechanizmov na popis riadených objektov (integrácia informačných tokov);
• rozlíšenie prvkov programu na základe použitia spoločných štandardov (údajové a prístupové rozhrania) a využitia platforiem na komerčnom základe;
• prezentácia informácií na bezpapierovej báze s prioritou použitia elektronického podpisu;
• pridružené inžinierstvo všetkých procesov;
• neustále prispôsobovanie a zlepšovanie s cieľom vytvoriť optimálny model riadenia.

Vytvorenie informačnej roviny zahŕňa riešenie problému na dvoch úrovniach:

• automatizácia jednotlivých prvkov výroby a formovanie súvisiacich informačných tokov riadeniaúdaje;
• zloženie rôznych informačných blokov (ktoré okrem získania homogénneho informačného prostredia zaručuje aj zloženie celkovej stratégie podniku).

Včasný a neustály vývoj technológií CALS je nevyhnutnou podmienkou technického rozvoja výrobného systému.

Výhody integrovaného prostredia zahŕňajú:

• chrániť údaje v priebehu času (zabezpečiť integritu);
• poskytovanie prístupu k informáciám pre všetkých účastníkov projektu bez ohľadu na ich pozíciu v priestore;
• minimalizácia straty dát;
• flexibilita systému reagovať na vykonané úpravy (zmeny sú dostupné takmer okamžite v celom systéme);
• zvýšenie priepustnosti spracovania;
• Výkonný a rozmanitý dizajn a podporné platformy.

Výhody technológie CALS v strojárstve

Perspektívy používania CALS v priemyselných podnikoch spočívajú vo vytvorení špecializovaného organizačného a informačného prostredia, ktoré umožňuje:

• výrazne zvýšiť úroveň spolupráce medzi rôznymi odvetviami vďaka jednotným štandardom spracovania informácií;
• znížiť vplyv teritoriálnej polohy podnikov a tým obmedziť vplyv vzdialeností na efektivitu interakcie;
• vytvorte virtuálne výrobné prvky, ktoré vám umožnia ovládať dizajn, výrobu a prevádzku produktov na úrovni jednotlivých praktických úloh;
• chrániť pracovné výsledky na základekontinuita výsledkov práce vo všetkých fázach životného cyklu produktu;
• optimalizujte náklady znížením papierovania;
• využívajte „transparentnosť“procesov riadenia a kontroly vďaka vývoju integrovaných modelov;
• vytvorte výkonnú informačnú podporu pre všetky fázy výrobného cyklu;
• vytvorte spoločný systém štandardizácie informácií o produkte;
• zabezpečiť požadovanú úroveň kvality produktu.

Aplikácia základov technológií CALS je mimoriadne dôležitá pre udržanie úrovne rozvoja podniku s modernými trendmi v medzinárodnej priemyselnej aréne.

Všeobecné prístupy k vytváraniu informačnej infraštruktúry

Hlavným mechanizmom návrhu a následného prispôsobenia produktov sériovej výrobe je technická príprava výroby. Realizuje sa spravidla v troch hlavných etapách - vývoj dizajnu a grafickej dokumentácie, vývoj technológie a príprava výrobného systému, ako aj výber optimálnych konštrukčných a technologických možností z hľadiska ekonomickej efektívnosti. Tento postup, od chvíle, keď bol použitý v obranných podnikoch ZSSR v polovici 60. rokov, sa stal známym pre systémy civilného sektora. Vďaka jeho použitiu sa výrazne skrátil čas projektovania a prípravy na prevádzku nových konštrukcií a úroveň spoľahlivosti výrobkov sa viac ako zdvojnásobila. Zároveň významnévýsledky zabezpečenia kvality.

Moderná počítačová technika má nástroje a prístupy, ktoré umožňujú konsolidovať všetky výrobné dáta a prezentovať ich vo forme elektronického modelu. To uľahčuje inžinierske analýzy, vytváranie rôznych konštrukčných (technologických) špecifikácií, vývoj technických manuálov a katalógov hotových technických riešení. Technológie informatizácie CALS, FDI sú všeobecným trendom vo vývoji systémov dizajnu výroby.

Výskumné oblasti

Príklady technológií CALS sú metódy digitálneho návrhu výroby, ktoré podporujú riadenie životného cyklu produktu (Product LifecycleManagement) – takzvané PLM systémy.

Sem patria nasledujúce triedy systémov:

• CAD - (Computer Aided Design) - riešenie problémov navrhovania produktov a prvkov; modelovanie objektov v rovine (2D model) a v priestore (3D model); prostriedky na získanie výkresov; dátové archívy na konštrukčných prvkoch a vytváranie šablón dokumentov.
• CAE - (Computer Aided Engineering) - štúdium vlastností predmetov (počas výroby a prevádzky); vytvorenie verifikačných systémov na analýzu objektu podľa vyvinutého modelu; optimalizácia parametrov objektu podľa špecifikovaných podmienok a obmedzení.
• CAM - (Computer Aided Manufacturing) - programovanie riadiacich jednotiek CNC strojov; štúdium možností trajektórie nástroja podľa algoritmov obrábaného povrchu; analýza geometrických konfliktov; montáž k zariadeniu.
• PDM -(Product Data Management) - ukladanie dát a kontrola dokumentácie; vytvorenie archívu vzoriek; zabezpečenie prístupu k informáciám a ich ochranu.

Správa podnikových zdrojov

Ďalšou dôležitou funkciou výpočtových metód je riadenie rôznych zdrojov a podnikových tokov v reálnom čase – logistika, financie, sklady, personál, plánovanie a marketing. Systémy, ktoré implementujú vyššie uvedené úlohy, sa označujú ako ERP systémy (Enterprise Resource Planning – správa podnikových zdrojov).

Takéto systémy predstavujú novú metodiku riadenia technológií CALS, ktorá implementuje požadovanú funkcionalitu na základe špeciálnej informačnej infraštruktúry.

Typické funkcie tejto triedy softvérových produktov zahŕňajú:

• tvorba a kontrola rôznych špecifikácií (umožňuje určiť konečný produkt, brať do úvahy všetky potrebné zdroje na výrobu);
• manažment predaja (predpoveď predaja produktov na základe plánov predaja);
• analýza potreby materiálov (určenie veľkosti sérií a dodacích lehôt, špecifických skupín surovín a komponentov);
• organizácia obstarávacích činností (tvorba dodávateľských zmlúv, optimalizácia skladových činností podniku);
• plánovanie využitia výrobných kapacít (na úrovni celého podniku aj jednotlivých dielní či zákaziek);
• kontrola finančných zdrojov (účtovníctvoa finančný audit).

Upozorňujeme, že prezentované technológie CALS sú koncepčným základom informačnej podpory životného cyklu tvorby a prevádzky produktov. Čo ukazuje svoju maximálnu efektivitu, keď sa oba systémy (PLM a ERP) zlúčia.

Použitie systému

Technológie CALS sú predovšetkým metódou informačnej podpory podnikových procesov, ktorá našla svoje uplatnenie v rôznych oblastiach výrobnej činnosti. Efektívnosť jeho šírenia a využívania je založená na systematickom rozvoji vhodného informačného prostredia. Nevyhnutnou podmienkou na dosiahnutie tohto cieľa je použitie špeciálnych kompozičných prístupov k formovaniu nových nosných systémov.

Príkladom takejto spoločnosti na ruskom trhu je Výskumné centrum pre technológie CALS „Aplikovaná logistika“. Hlavné úlohy spoločnosti ležia v rovine progresívnych platforiem a štandardov ich využitia. Hlavnými činnosťami sú: implementácia prevádzkového monitorovania rôznych konštrukčných údajov a minimalizácia strát produktov.

Výskumné centrum pre technológie CALS – vývojár niekoľkých známych platforiem na tvorbu obsahu. Urobme si ich krátky prehľad.

Trieda aplikácie PDM

Predstavuje zdroj údajov založený na modeloch, ktoré sú formalizované špeciálnymi medzinárodnými normami ISO.

Medzi najbežnejšie funkcie patria:

• kontrola informácií o hlavných vlastnostiach konštrukcií;
• výskumné zariadenie prenásledné systémové zmeny;
• analýza dodržiavania zásad logistiky;
• zbieranie údajov o parametroch kvalitatívnej zložky produktov;
• ovládanie operácií poľa;
• zabezpečenie interakcie sád prvkov (CAD-CAM atď.).

Ako môžete vidieť, použitie CALS-technológií poskytuje plnú kontrolu nad produktom na úrovni elementárnej základne dizajnu.

Ďalšie funkcie:

• prevádzka a kontrola zoznamov klasifikátorov (referenčných databáz);
• manufacturing information management;
• spravujte parametre produktu v reálnom čase;
• vývoj stromových diagramov variabilnej štruktúry produktov;
• práca so vzormi štruktúr podľa predchádzajúcich možností;
• analýza charakteristík prvkov pomocou rôznych ukazovateľov;
• rozloženie produktu s dokumentáciou: modely, výkresy, textové informácie, dátové tabuľky;
• práca s archívmi;
• tvorba špecifikácií a vyhlásení;
• správa údajov technologických procesov, zariadení, nástrojov;
• detaily o výrobnej technológii (trasy, operácie, prechody);
• analýza interakcie technologických fáz s elementárnou základňou dizajnu;
• určenie miery spotreby rôznych zdrojov v systéme;
• vizualizácia prvkov technológie na získanie nástroja;
• zmeniť ovládanie podľa metód spracovania;
• prevádzkový manažment;
• poskytovanie prístupu k údajom;
• vyrovnanie údajov e-mailompodpisy;
• kontrola kvality;
• zabezpečenie fungovania inteligentného vyhľadávača;
• variabilita typov zobrazenia atď.

Ako vidíte, počet a obsah funkcií je dostatočný na získanie komplexných informácií pre kompletnú analýzu daného procesu.

Tvorca technického sprievodcu

Práca s dokumentáciou týkajúcou sa prevádzky zložitých systémov. Vychádza z medzinárodných požiadaviek, ktoré upravujú problematiku logistickej podpory produktov. Kľúčovou myšlienkou štandardu je práca so súborom informačných jednotiek. Hlavným konceptom je modularita dokumentácie. Informácie sú fragmentované pomocou špeciálnych kódov. Rozsah – akýkoľvek druh dopravy, vojenského vybavenia, vybavenia.

Poskytuje sa flexibilné prispôsobenie meniacim sa podmienkam. Komplex je vhodný ako pre materské podniky, tak aj pre príbuzné podniky (výrobcovia materiálov, komponentov).

LSA Suite

Je súborom postupov, ktoré včas implementujú logistickú podporu výrobných systémov. Umožňuje riešiť množstvo úloh, ako je určenie spoľahlivosti kritickosti porúch, vytvorenie funkčného modelu údržby, určenie potrebného počtu náhradných dielov.

ATLAS

Špecializovaná platforma určená špeciálne na spracovanie údajov o prevádzke systémov technického letectva. Uvedená bezpečnosť je zabezpečená neustálym monitorovaním stavu. Vykonaná analýza a následné upgrady umožňujú výrazneúspora nákladov.

Príklady použitia

Technológie CALS v Rusku používa mnoho domácich podnikov, civilných aj vojenských. Pri mnohých produktoch sa používa elektronická dokumentácia. Napríklad v letectve pre lietadlá, vrtuľníky, letecké motory a komponenty. Okrem toho prebieha vývoj navigačných systémov, telefónnej a rádiovej komunikácie a riadiacich systémov. Používajú sa pri navrhovaní a vývoji automobilových zariadení. Prvky systému sa používajú vo Voronežskom strojárskom závode, štátnej korporácii "Rosatom", JE "Aerosila", OJSC "Ruské železnice" a ďalších. Ako vidíte, príklady technológie CALS sú dosť rôznorodé.

Záver

Riadenie technológií CALS je aktuálna a moderná úloha, ktorej musia organizácie čeliť. V ére totálnej informatizácie je prítomnosť lokálnych a globálnych informačných priestorov kľúčovou stratégiou rozvoja. Štandardy CALS, založené na rôznych softvérových systémoch, sú základom pre vytváranie moderných high-tech produktov vyrábaných automatizovanými výrobnými systémami.

Nastal čas pre zásadne nové prvky organizácie výroby, ktoré sú založené na end-to-end procesoch riadenia a zavádzaní automatizovaných pracovísk do konštrukčného a technologického prostredia. A hoci prechod od zastaraných technologických zariadení k obrábacím strojom s numerickým riadením aviacosové obrábacie centrá (a to všetko sú technológie CALS) si vyžadujú enormné intelektuálne, materiálne a finančné náklady. Všetky podniky, ktoré chcú stretnúť ducha doby, musia ísť touto cestou.