Technologie CALS jsou Pojem a definice, účel použití

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

V historii rozvoje průmyslových výrobních systémů došlo k událostem, které vytvořily předpoklady pro revoluční skok v technologii. A svou existencí vedly ke změně vzhledu nejen podniků, kde se prováděly inovativní procesy, ale i celého světa. Vznik prvního parního stroje byl prvotním impulsem pro vznik technologických strojů a mechanismů, které se o sto let později proměnily v moderní zařízení pro výrobu produktů. Objev elektromagnetické indukce se stal základem nové elementární základny, od konstrukce prvních dobíjecích baterií až po moderní počítače, telefony a elektrickou část různých zařízení. Zavedení prvních montážních linek pro automobily Henrym Fordem stanovilo trend pro velké podniky na desetiletí dopředu. Metody a koncepce „Lean Manufacturing“společnosti Toyota umožnily vytvářet flexibilní systémy šité na míru s minimální spotřebou zdrojů a maximální kvalitou produktu. Ve skutečnosti mluvíme o průmyslových revolucích v oblasti výroby a poskytování služeb.

Intenzivní rozvoj informacítechnologie v oblasti komunikace a komunikace, navrhování komplexních systémů a vývoj nových technologií řízení informací vytvořily předpoklady pro vznik následujících inovací - jedná se o technologie CALS.

Relevance aplikace

Dnes prakticky neexistují druhy lidské činnosti bez využití výsledků rozvoje informací. Medicína, lehký a těžký průmysl, herní průmysl, vědecké a inovativní aktivity – různé softwarové produkty usnadňují procesy a často jsou jejich kritickým prvkem.

Další prohlubování informatizace oborů činnosti průmyslových podniků je dnes důležitou podmínkou úspěšného rozvoje ekonomiky. Inteligentní inženýrské procesy, automatizované procesy pro řízení výrobních činností podniku, spolu s jeho technickým převybavením a tvorbou inovativních počítačových technologických procesů, umožňují do značné míry formovat optimální výrobu náročnou na zdroje s plným odhalením průmyslového potenciálu.

Progresivní metody a přístupy k řízení výroby, které se objevily v posledních desetiletích, se obvykle označují jako logistické technologie. Je to dáno tím, že logistika zkoumá a formuje různé toky ve výrobních a organizačních činnostech, které zahrnují materiální, finanční a informační struktury. Proto je správnější mluvit o technologiích CALS v logistice.

Hlavním rozdílem tohoto přístupu je vytvořit systém řízení, který neautomatizuje určité typy práce, funkcí a úkolů, ale umožňuje formalizovat všechny procesy podniku – návrh, výrobu, dodávku, prodej, po -prodejní služba.

Historie stvoření

Obecně řečeno, technologie CALS je proces vytváření jediného informačního prostoru v jediném systému podpory životního cyklu produktu. S rozvojem výrobních systémů bylo nutné vyvinout mechanismy a postupy pro rychlou výměnu dat mezi různými subjekty výrobních vztahů v různých fázích používání produktů.

Zpočátku byl tento koncept implementován v americké armádě s cílem snížit množství papírování, zvýšit efektivitu zpětné vazby mezi zákazníky a dodavateli zbraní a střeliva, zlepšit ovladatelnost systému a snížit celkové náklady na informační oblast. Samotná zkratka CALS znamenala „Podpora počítačového zabezpečení“.

S přiměřenou efektivitou (podle experimentálních dat se výrazně zvýšila produktivita práce a snížily se provozní ztráty) postupem času technologie CALS a systémy CALS výrazně rozšířily své pole působnosti. Různá odvětví strojírenství, stavebnictví a dopravy, oblast projektového rozvoje high-tech odvětví. Navíc, pokud byla původně aplikace omezena na výrobu a provoz, nyní byl koncept platnýve všech fázích životního cyklu produktu – od analýzy trhu až po proces likvidace z důvodu fyzického nebo zastaralého produktu.

Využití technologií CALS se dnes stalo mezinárodní strategií pro bezpapírové elektronické řízení procesů na různých úrovních životního cyklu produktu. Existuje několik desítek organizací, které koordinují aspekty rozvoje těchto systémů na úrovni různých států a aliancí (například Severoatlantická aliance).

Stručné shrnutí

Hlavní principy technologií CALS jsou založeny na řízení a organizaci fází existence produktu. Patří mezi ně:

• zajištění správy systému (použití speciálních informačních prostor);
• minimalizace nákladů ve všech fázích;
• použití standardních mechanismů pro popis spravovaných objektů (integrace informačních toků);
• rozlišení programových prvků na základě použití společných standardů (datová a přístupová rozhraní) a využití platforem na komerční bázi;
• prezentace informací na bezpapírovém základě s prioritou použití elektronického podpisu;
• přidružené inženýrství všech procesů;
• neustálé přizpůsobování a zlepšování za účelem vytvoření optimálního modelu řízení.

Vytvoření informační roviny zahrnuje řešení problému na dvou úrovních:

• automatizace jednotlivých prvků výroby a formování souvisejících toků řízení informacídata;
• složení různých informačních bloků (které kromě získání homogenního informačního prostředí zaručuje i složení celkové strategie podniku).

Včasný a nepřetržitý vývoj technologií CALS je nezbytnou podmínkou pro technický rozvoj výrobního systému.

Výhody integrovaného prostředí zahrnují:

• chránit data v průběhu času (zajistit integritu);
• poskytování přístupu k informacím pro všechny účastníky projektu bez ohledu na jejich pozici ve vesmíru;
• minimalizace ztráty dat;
• flexibilita systému reagovat na provedené úpravy (změny jsou dostupné téměř okamžitě v celém systému);
• zvýšení propustnosti zpracování;
• Výkonný a rozmanitý design a platformy podpory.

Výhody technologie CALS ve strojírenství

Vyhlídky na využití CALS v průmyslových podnicích spočívají ve vytvoření specializovaného organizačního a informačního prostředí, které umožňuje:

• významně zvýšit úroveň spolupráce mezi různými průmyslovými odvětvími díky jednotným standardům zpracování informací;
• snížit vliv teritoriálního umístění podniků a tím omezit vliv vzdáleností na efektivitu interakce;
• vytvářejte virtuální výrobní prvky, které vám umožní řídit návrh, výrobu a provoz produktů na úrovni jednotlivých praktických úkolů;
• chránit pracovní výsledky na základěkontinuita pracovních výsledků ve všech fázích životního cyklu produktu;
• optimalizujte náklady snížením papírování;
• využívejte „transparentnost“procesů řízení a kontroly díky vývoji integrovaných modelů;
• vytvářejte výkonnou informační podporu pro všechny fáze výrobního cyklu;
• vytvořit společný systém standardizace informací o produktech;
• zajistit požadovanou úroveň kvality produktu.

Aplikace základů technologií CALS je nesmírně důležitá pro udržení úrovně rozvoje podniku s moderními trendy v mezinárodní průmyslové aréně.

Obecné přístupy k vytváření informační infrastruktury

Hlavním mechanismem pro návrh a následné přizpůsobení výrobků sériové výrobě je technická příprava výroby. Realizuje se zpravidla ve třech hlavních etapách - vývoj designu a grafické dokumentace, vývoj technologie a příprava výrobního systému a dále volba optimálních konstrukčních a technologických možností z hlediska ekonomické efektivity. Tento postup, od chvíle, kdy byl použit v obranných podnicích SSSR v polovině 60. let, se stal známým pro systémy civilního sektoru. Díky jeho použití se výrazně zkrátila doba projektování a příprava provozu nových konstrukcí a více než zdvojnásobila se úroveň spolehlivosti výrobku. Zároveň významnévýsledky zajištění kvality.

Moderní počítačová technologie má nástroje a přístupy, které umožňují konsolidovat všechna výrobní data a prezentovat je ve formě elektronického modelu. To usnadňuje inženýrské analýzy, vytváření různých konstrukčních (technologických) specifikací, vývoj technických příruček a katalogů hotových technických řešení. CALS, informatizační technologie FDI jsou obecným trendem ve vývoji systémů návrhu výroby.

Oblasti výzkumu

Příklady technologií CALS jsou metody digitálního návrhu výroby, které podporují řízení životního cyklu produktu (Product LifecycleManagement) – takzvané PLM systémy.

Zahrnují následující třídy systémů:

• CAD - (Computer Aided Design) - řešení problémů navrhování produktů a prvků; modelování objektů v rovině (2D model) a v prostoru (3D model); prostředky k získávání výkresů; datové archivy na konstrukčních prvcích a vytváření šablon dokumentů.
• CAE - (Computer Aided Engineering) - studium vlastností objektů (při výrobě a provozu); vytvoření verifikačních systémů pro analýzu objektu podle vyvinutého modelu; optimalizace parametrů objektu podle zadaných podmínek a omezení.
• CAM - (Computer Aided Manufacturing) - programování řídicích jednotek CNC strojů; studium možností trajektorie nástroje podle algoritmů obráběné plochy; analýza geometrických konfliktů; montáž na zařízení.
• PDM -(Product Data Management) - ukládání dat a kontrola dokumentace; vytvoření archivu vzorků; zajištění přístupu k informacím a jejich ochrany.

Správa podnikových zdrojů

Další důležitou funkcí výpočetních metod je řízení různých zdrojů a podnikových toků v reálném čase – logistika, finance, skladování, personál, plánování a marketing. Systémy, které implementují výše uvedené úkoly, se označují jako ERP systémy (Enterprise Resource Planning – správa podnikových zdrojů).

Takové systémy představují novou metodiku pro správu technologií CALS, která implementuje požadovanou funkcionalitu na základě speciální informační infrastruktury.

Typické funkce této třídy softwarových produktů zahrnují:

• tvorba a kontrola různých specifikací (umožňuje určit konečný produkt, vzít v úvahu všechny potřebné zdroje pro výrobu);
• řízení prodeje (prognóza prodeje produktů na základě plánů prodeje);
• analýza potřeby materiálů (určení velikosti šarží a dodacích lhůt, konkrétních skupin surovin a komponent);
• organizace nákupních činností (vytváření dodavatelských smluv, optimalizace skladových činností podniku);
• plánování využití výrobních kapacit (na úrovni celého podniku i jednotlivých dílen či zakázek);
• kontrola finančních zdrojů (účetnictvía finanční audit).

Upozorňujeme, že prezentované CALS-technologie jsou koncepčním základem informační podpory životního cyklu tvorby a provozu produktů. Což ukazuje jeho maximální efektivitu, když se oba systémy (PLM a ERP) sloučí.

Využití systému

Technologie CALS jsou především metodou informační podpory podnikových procesů, která našla své uplatnění v různých oblastech výrobní činnosti. Efektivita jejího šíření a využívání je založena na systematickém rozvoji vhodného informačního prostředí. K dosažení tohoto cíle je nezbytnou podmínkou použití speciálních kompozičních přístupů k vytvoření nových podpůrných systémů.

Příkladem takové společnosti na ruském trhu je Výzkumné centrum pro technologie CALS „Aplikovaná logistika“. Hlavní úkoly společnosti leží v rovině progresivních platforem a standardů pro jejich použití. Hlavní činnosti jsou: implementace provozního sledování různých konstrukčních dat a minimalizace ztrát produktu.

Výzkumné centrum pro technologie CALS – vývojář několika známých platforem pro tvorbu obsahu. Pojďme si je udělat stručně.

PDM aplikační třída

Představuje zdroj dat založený na modelech, které jsou formalizovány speciálními mezinárodními normami ISO.

Mezi nejběžnější funkce patří:

• kontrola informací o hlavních vlastnostech konstrukcí;
• výzkumné zařízení pronásledné systémové změny;
• analýza dodržování zásad logistiky;
• sběr dat o parametrech kvalitativní složky produktů;
• ovládání operací pole;
• zajištění interakce sad prvků (CAD-CAM atd.).

Jak můžete vidět, použití technologií CALS poskytuje plnou kontrolu nad produktem na úrovni elementové základny designu.

Další funkce:

• provoz a kontrola seznamů klasifikátorů (referenční databanky);
• manufacturing information management;
• spravujte parametry produktu v reálném čase;
• vývoj stromových diagramů variabilní struktury produktů;
• práce se vzory struktur podle předchozích možností;
• analýza charakteristik prvků pomocí různých ukazatelů;
• rozvržení produktu s dokumentací: modely, výkresy, textové informace, datové tabulky;
• práce s archivy;
• formace specifikací a prohlášení;
• správa dat technologických procesů, zařízení, nářadí;
• detaily o výrobní technologii (trasy, operace, přechody);
• analýza interakce technologických fází s elementární základnou návrhu;
• určení míry spotřeby různých zdrojů v systému;
• vizualizace prvků technologie pro získání nástroje;
• změnit ovládání podle metod zpracování;
• řízení provozu;
• poskytování přístupu k datům;
• odsouhlasení dat e-mailempodpisy;
• kontrola kvality;
• zajištění fungování chytrého vyhledávače;
• variabilita typů zobrazení atd.

Jak vidíte, počet a obsah funkcí je dostatečný k získání komplexních informací pro kompletní analýzu daného procesu.

Tvůrce technické příručky

Práce s dokumentací týkající se provozu složitých systémů. Vychází z mezinárodních požadavků, které upravují problematiku logistické podpory produktů. Klíčovou myšlenkou standardu je práce se sadou informačních jednotek. Hlavním konceptem je modularita dokumentace. Informace jsou fragmentovány pomocí speciálních kódů. Rozsah – jakýkoli druh dopravy, vojenské vybavení, vybavení.

Je zajištěno flexibilní přizpůsobení měnícím se podmínkám. Areál je vhodný jak pro mateřské podniky, tak pro příbuzné podniky (výrobce materiálů, komponentů).

LSA Suite

Je souborem postupů, které včas implementují logistickou podporu výrobních systémů. Umožňuje řešit řadu úkolů, jako je stanovení spolehlivosti kritičnosti poruch, vytvoření funkčního modelu údržby, stanovení požadovaného počtu náhradních dílů.

ATLAS

Specializovaná platforma určená speciálně pro zpracování dat o provozu technických leteckých systémů. Uvedená bezpečnost je zajištěna neustálým sledováním stavu. Provedená analýza a následné upgrady umožňují výrazněúspora nákladů.

Příklady použití

Technologie CALS v Rusku používá mnoho domácích podniků, civilních i vojenských. Elektronická dokumentace se používá pro mnoho produktů. Například v letectví pro letadla, vrtulníky, letecké motory a komponenty. Kromě toho probíhá vývoj navigačních systémů, telefonních a rádiových komunikací a řídicích systémů. Používají se při navrhování a vývoji automobilového vybavení. Prvky systému se používají ve Voroněžském mechanickém závodě, státní korporaci "Rosatom", JE "Aerosila", OJSC "Ruské železnice" atd. Jak můžete vidět, příklady technologie CALS jsou velmi rozmanité.

Závěr

Správa technologií CALS je aktuální a moderní úkol, kterému organizace čelí. V éře totální informatizace je přítomnost lokálních a globálních informačních prostorů klíčovou strategií rozvoje. Standardy CALS, založené na různých softwarových systémech, jsou základem pro vytváření moderních high-tech produktů vyráběných automatizovanými výrobními systémy.

Nastal čas pro zásadně nové prvky organizace výroby, které jsou založeny na end-to-end procesech řízení a zavádění automatizovaných pracovišť do konstrukčního a technologického prostředí. A přestože přechod od zastaralých technologických zařízení k obráběcím strojům s číslicovým řízením avíceosá obráběcí centra (a to všechno jsou technologie CALS) vyžadují enormní intelektuální, materiálové a finanční náklady, všechny podniky, které chtějí vyjít vstříc duchu doby, musí jít touto cestou.