CALS-технологиите са Понятие и определение, цел на приложение

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

В историята на развитието на индустриалните производствени системи се случиха събития, които създадоха предпоставките за революционен скок в технологиите. И с факта на своето съществуване те доведоха до промяна във външния вид не само на предприятия, в които се извършваха иновативни процеси, но и на целия свят. Създаването на първия парен двигател е първоначалният тласък за появата на технологични машини и механизми, които сто години по-късно се превръщат в модерно оборудване за производство на продукти. Откриването на електромагнитната индукция стана основата на нова елементна база, от конструирането на първите акумулаторни батерии до съвременните компютри, телефони и електрическата част на различни устройства. Въвеждането на Хенри Форд на първите поточни линии за автомобили постави тенденцията за големите предприятия за десетилетия напред. Методите и концепциите на Toyota „Lean Manufacturing“направиха възможно създаването на гъвкави, специално създадени системи с минимална консумация на ресурси и максимално качество на продукта. Всъщност говорим за индустриални революции в областта на производството и предоставянето на услуги.

Интензивно развитие на информациятатехнологии в областта на комуникацията и комуникацията, проектиране на сложни системи и разработване на нови технологии за управление на информацията създават предпоставките за появата на следните иновации - това са CALS технологии.

Уместност на приложението

Днес практически няма видове човешка дейност без използването на резултатите от информационното развитие. Медицина, лека и тежка индустрия, игрална индустрия, научни и иновативни дейности - различни софтуерни продукти улесняват процесите и често са техен критичен елемент.

По-нататъшното задълбочаване на информатизацията на сферите на дейност на индустриалните предприятия днес е важно условие за успешното развитие на икономиката. Интелигентните инженерни процеси, автоматизираните процеси за управление на производствената дейност на предприятието, заедно с техническото му преоборудване и създаването на иновативни компютъризирани технологични процеси, позволяват до голяма степен да се формира оптимално ресурсоемко производство с пълно разкриване на индустриалния потенциал.

Прогресивните методи и подходи за управление на производството, които се появиха през последните десетилетия, обикновено се наричат логистични технологии. Това се дължи на факта, че логистиката изследва и формира различни потоци в производствените и организационни дейности, които включват материални, финансови и информационни структури. Затова е по-правилно да говорим за CALS-технологии в логистиката.

Основната разлика на този подход е да се създаде система за управление, която автоматизира не определени видове работа, функции и задачи, но ви позволява да формализирате всички процеси на предприятието - проектиране, производство, доставка, продажби, след -продажбено обслужване.

История на създаването

Най-общо казано, CALS-технологията е процесът на създаване на единно информационно пространство в една система за поддръжка на жизнения цикъл на продукта. С развитието на производствените системи се наложи разработването на механизми и процедури за бърз обмен на данни между различни субекти на производствените отношения на различни етапи от използването на продуктите.

Първоначално тази концепция беше приложена в американската армия, за да се намали количеството на документите, да се увеличи ефективността на обратната връзка между клиенти и доставчици на оръжия и боеприпаси, да се подобри управляемостта на системата и да се намалят общите разходи за информационната област. Самото съкращение CALS означава "Поддръжка на компютърно снабдяване".

Имайки разумна ефективност (според експерименталните данни, производителността на труда се е увеличила значително и оперативните загуби са намалели), с течение на времето CALS-технологиите и CALS-системите значително разшириха сферата си на дейност. Различни отрасли на машиностроенето, строителството и транспортния сектор, областта на проектно развитие на високотехнологични индустрии. Освен това, ако първоначално приложението беше ограничено до производство и експлоатация, сега концепцията беше валиднана всички етапи от жизнения цикъл на продукта - от анализа на пазара до процеса на изхвърляне поради физическо или остаряване.

Днес използването на CALS технологии се превърна в междунационална стратегия за безхартиено електронно управление на процеси на различни нива от жизнения цикъл на продукта. Има няколко десетки организации, които координират аспектите на развитието на тези системи на ниво различни държави и съюзи (например Северноатлантическият алианс).

Кратко резюме

Основните принципи на CALS-технологиите се основават на контрола и организацията на етапите на съществуване на продукта. Те включват:

• осигурете управление на системата (използване на специални информационни пространства);
• минимизиране на разходите на всички етапи;
• използване на стандартни механизми за описание на управлявани обекти (интегриране на информационни потоци);
• диференциране на програмните елементи въз основа на използването на общи стандарти (интерфейси за данни и достъп) и използването на платформи на търговска основа;
• представяне на информация на безхартиена основа с приоритет на използване на електронен подпис;
• свързано инженерство на всички процеси;
• непрекъснато коригиране и подобрение, за да се създаде оптимален модел на управление.

Създаването на информационна равнина включва решаване на проблем на две нива:

• автоматизиране на отделни елементи на производството и формиране на свързани информационни потоци за управлениеданни;
• композиция от различни информационни блокове (което освен получаването на хомогенна информационна среда, гарантира и състава на цялостната стратегия на предприятието).

Навременното и непрекъснато развитие на CALS технологиите е необходимо условие за техническото развитие на производствената система.

Предимствата на интегрираната среда включват:

• защита на данните във времето (осигуряване на целостта);
• предоставяне на достъп до информация за всички участници в проекта, независимо от тяхната позиция в пространството;
• минимизиране на загубата на данни;
• гъвкавост на системата да реагира на направените корекции (промените са достъпни почти незабавно в цялата система);
• увеличаване на производителността на обработка;
• Мощни и разнообразни платформи за дизайн и поддръжка.

Предимства на CALS технологията в машиностроенето

Перспективите за използване на CALS в промишлените предприятия се крият във формирането на специализирана организационна и информационна среда, която позволява:

• значително повишаване на нивото на сътрудничество между различните индустрии поради единните стандарти за обработка на информация;
• намаляване на влиянието на териториалното местоположение на предприятията и по този начин ограничаване на влиянието на разстоянията върху ефективността на взаимодействието;
• създайте виртуални производствени елементи, които ви позволяват да контролирате проектирането, производството и работата на продуктите на ниво индивидуални практически задачи;
• защита на резултатите от работата въз основа нанепрекъснатост на резултатите от работата на всички етапи от жизнения цикъл на продукта;
• оптимизирайте разходите чрез намаляване на документацията;
• използвайте "прозрачността" на процесите за управление и контрол, благодарение на разработването на интегрирани модели;
• създайте мощна информационна поддръжка за всички етапи от производствения цикъл;
• създайте обща система за стандартизация на информацията за продукта;
• осигурете необходимото ниво на качество на продукта.

Прилагането на основите на CALS-технологиите е изключително важно за поддържане нивото на развитие на предприятието със съвременните тенденции на международната индустриална арена.

Общи подходи за създаване на информационна инфраструктура

Основният механизъм за проектиране и последващо адаптиране на продуктите към серийно производство е техническата подготовка на производството. По правило се изпълнява на три основни етапа - разработка на дизайн и графична документация, разработване на технология и подготовка на производствената система, както и избор на оптимални варианти за проектиране и технология от гледна точка на икономическа ефективност. Тази процедура, от момента, в който беше използвана в отбранителните предприятия на СССР в средата на 60-те години, стана позната на системите на гражданския сектор. Благодарение на използването му времето за проектиране и подготовка за експлоатация на нови конструкции е значително намалено, а нивото на надеждност на продукта се е увеличило повече от два пъти. В същото време значителнорезултати от осигуряване на качеството.

Съвременната компютърна технология разполага с инструменти и подходи, които ви позволяват да консолидирате всички производствени данни и да ги представите под формата на електронен модел. Това улеснява инженерния анализ, създаването на различни дизайнерски (технологични) спецификации, разработването на технически ръководства и каталози на готови технически решения. CALS, технологиите за информатизация на ПЧИ са обща тенденция в развитието на системите за проектиране на производство.

Проучвателни области

Примери за CALS-технологии са методи за цифрово производство, които поддържат управлението на жизнения цикъл на продукта (Product LifecycleManagement) - така наречените PLM-системи.

Те включват следните класове системи:

• CAD - (Computer Aided Design) - решаване на проблеми при проектиране на продукти и елементи; моделиране на обекти в равнина (2D модел) и в пространство (3D модел); средства за получаване на чертежи; архиви на данни за структурни елементи и създаване на шаблони на документи.
• CAE - (Computer Aided Engineering) - изследване на свойствата на обектите (по време на производство и експлоатация); създаване на верификационни системи за анализ на обекта по разработения модел; оптимизиране на параметрите на обекта според определени условия и ограничения.
• CAM - (Computer Aided Manufacturing) - програмиране на CNC машинни контролери; проучване на опциите за траектория на инструмента според алгоритмите на обработваната повърхност; анализ на геометрични конфликти; монтаж към оборудването.
• PDM -(Product Data Management) - съхранение на данни и контрол на документацията; създаване на архив от проби; осигуряване на достъп до информация и нейната защита.

Управление на корпоративни ресурси

Друга важна функция на изчислителните методи е управлението в реално време на различни ресурси и корпоративни потоци - логистика, финансови, складови, персонал, планиране и маркетинг. Системите, които изпълняват горните задачи, се наричат ERP системи (Enterprise Resource Planning – управление на корпоративните ресурси).

Такива системи представляват нова методология за управление на технологиите CALS, която реализира необходимата функционалност на базата на специална информационна инфраструктура.

Типичните функции на този клас софтуерни продукти включват:

• създаване и контрол на различни спецификации (позволява ви да определите крайния продукт, вземете предвид всички необходими ресурси за производството);
• управление на продажбите (прогноза за продажбите на продукти въз основа на планове за продажби);
• анализ на нуждата от материали (определяне на размера на партидите и сроковете за доставка, специфични групи суровини и компоненти);
• организация на снабдителни дейности (формиране на договори за доставка, оптимизиране на складовите дейности на предприятието);
• планиране на използването на производствените мощности (на ниво както на цялото предприятие, така и на отделни цехове или работни места);
• контрол на финансовите ресурси (счетоводствои финансов одит).

Забележете, че представените CALS-технологии са концептуалната основа за информационна поддръжка за жизнения цикъл на създаването и експлоатацията на продуктите. Което показва максималната си ефективност, когато и двете системи (PLM и ERP) се слеят.

Използване на системата

CALS-технологиите са преди всичко метод за информационна поддръжка на бизнес процесите, който е намерил своето приложение в различни области на производствената дейност. Ефективността на неговото разпространение и използване се основава на системното развитие на подходяща информационна среда. За постигането на тази цел необходимо условие е използването на специални композиционни подходи за формиране на нови поддържащи системи.

Пример за такава компания на руския пазар е Изследователският център за CALS-технологии "Приложна логистика". Основните задачи на компанията са в равнината на прогресивните платформи и стандартите за тяхното използване. Основните дейности са: осъществяване на оперативен мониторинг на различни проектни данни и минимизиране на загубите на продукти.

Изследователски център за CALS-технологии - разработчик на няколко добре познати авторски платформи. Нека направим кратък преглед на тях.

PDM клас приложение

Представлява източник на данни, базиран на модели, които са формализирани от специални международни стандарти на ISO.

Най-често срещаните функции включват:

• контрол на информация за основните свойства на конструкциите;
• изследователско устройство запоследващи промени в системата;
• анализ на съответствието с логистичните принципи;
• събиране на данни за параметрите на компонента за качество на продуктите;
• контролни операции с масив;
• осигуряване на взаимодействието на набори от елементи (CAD-CAM и др.).

Както можете да видите, използването на CALS-технологии осигурява пълен контрол на продукта на нивото на елементната база на дизайна.

Допълнителни функции:

• работа и контрол на списъци с класификатори (референтни банки данни);
• управление на информацията за производството;
• управлявайте параметрите на продукта в реално време;
• разработване на дървовидни диаграми на променливата структура на продуктите;
• работа с модели на структури според предишни опции;
• анализ на характеристиките на елементите по различни показатели;
• оформление на продукта с документация: модели, чертежи, текстова информация, таблици с данни;
• работа с архиви;
• формиране на спецификации и изявления;
• управление на данни за технологични процеси, оборудване, инструменти;
• подробно описание на производствената технология (маршрути, операции, преходи);
• анализ на взаимодействието на технологичните етапи с елементната база на дизайна;
• определяне на нивата на потребление на различни ресурси в системата;
• визуализация на елементи от технологията за получаване на инструмент;
• контрол на промяната чрез методи на обработка;
• операционно управление;
• предоставяне на достъп до данни;
• съгласуване на данни по имейлподписи;
• контрол на качеството;
• осигуряване на функционирането на интелигентната търсачка;
• променливост на типове дисплей и др.

Както можете да видите, броят и съдържанието на функциите са достатъчни за получаване на изчерпателна информация за пълен анализ на въпросния процес.

Technical Guide Builder

Работа с документация относно работата на сложни системи. Тя се основава на международни изисквания, които регулират въпросите на логистичната поддръжка на продуктите. Основната идея на стандарта е да работи с набор от информационни единици. Основната концепция е модулността на документацията. Информацията се фрагментира с помощта на специални кодове. Обхват - всякакъв вид транспорт, военна техника, техника.

Осигурена е гъвкава адаптация към променящите се условия. Комплексът е подходящ както за предприятия-майки, така и за свързани предприятия (производители на материали, компоненти).

LSA Suite

е набор от процедури, които реализират логистичната поддръжка на производствените системи навреме. Позволява ви да решавате редица задачи, като например определяне на надеждността на критичността на повредите, създаване на функционален модел на поддръжка, определяне на необходимия брой резервни части.

ATLAS

Специализирана платформа, предназначена специално за обработка на данни за работата на техническите авиационни системи. Посочената безопасност се осигурява от постоянен мониторинг на състоянието. Извършеният анализ и последващите надстройки правят възможно значителноспестяване на разходи.

Примери за употреба

CALS-технологиите в Русия се използват от много местни предприятия, както граждански, така и военни сектори. Електронната документация се използва за много продукти. Например в авиацията за самолети, хеликоптери, самолетни двигатели и компоненти. Освен това се разработват навигационни системи, телефонни и радиокомуникации и системи за управление. Използват се при проектирането и разработването на автомобилно оборудване. Елементи на системата се използват във Воронежския механичен завод, държавната корпорация "Росатом", АЕЦ "Аеросила", OJSC "Руските железници" и др. Както можете да видите, примерите за технологията CALS са доста разнообразни.

Заключение

Управлението на CALS-технологиите е актуална и модерна задача, пред която са изправени организациите. В ерата на тотална информатизация наличието на локални и глобални информационни пространства е ключова стратегия за развитие. CALS стандартите, базирани на различни софтуерни системи, са в основата на създаването на съвременни високотехнологични продукти, произведени от автоматизирани производствени системи.

Дошло е времето за принципно нови елементи от организацията на производството, които се основават на процесите на управление от край до край и въвеждането на автоматизирани работни места в дизайнерската и технологичната среда. И въпреки че преходът от остаряло технологично оборудване към металорежещи машини с цифрово управление иМногоосовите обработващи центрове (и това са всички CALS технологии) изискват огромни интелектуални, материални и финансови разходи, всички предприятия, които искат да отговорят на духа на времето, трябва да тръгнат по този път.