CALS-tehnoloogiad on Mõiste ja määratlus, kasutamise eesmärk

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Tööstuslike tootmissüsteemide arengu ajaloos toimusid sündmused, mis lõid eeldused revolutsiooniliseks hüppeks tehnoloogias. Ja nende olemasolu tõttu muutsid nad mitte ainult uuenduslikke protsesse läbi viivate ettevõtete, vaid ka kogu maailma välimust. Esimese aurumasina loomine oli algtõuke tehnoloogiliste masinate ja mehhanismide tekkele, mis sada aastat hiljem muutusid kaasaegseteks toodete valmistamise seadmeteks. Elektromagnetilise induktsiooni avastamine sai aluseks uuele elementaarsele baasile, alates esimeste laetavate akude ehitamisest kuni kaasaegsete arvutite, telefonide ja erinevate seadmete elektrilise osani. Henry Fordi poolt esimeste autode koosteliinide kasutuselevõtt seadis suurettevõtete suundumuse järgmisteks aastakümneteks. Toyota "Lean Manufacturing" meetodid ja kontseptsioonid on võimaldanud luua paindlikke, kohandatud süsteeme minimaalse ressursikulu ja maksimaalse tootekvaliteediga. Tegelikult räägime tööstusrevolutsioonidest tootmise ja teenuste osutamise vallas.

Teabe intensiivne arendaminekommunikatsiooni ja kommunikatsiooni valdkonna tehnoloogiad, keeruliste süsteemide projekteerimine ja uute infohaldustehnoloogiate arendamine lõid eeldused järgmiste uuenduste tekkeks – need on CALS-tehnoloogiad.

Rakenduse asjakohasus

Tänapäeval ei eksisteeri praktiliselt ühtegi inimtegevust ilma teabearenduse tulemusi kasutamata. Meditsiin, kerge- ja rasketööstus, mängutööstus, teadus- ja uuendustegevus – erinevad tarkvaratooted hõlbustavad protsesse ja on sageli nende kriitilise tähtsusega.

Tööstusettevõtete tegevusalade informatiseerimise edasine süvendamine täna on majanduse eduka arengu oluline tingimus. Arukad inseneriprotsessid, ettevõtte tootmistegevuse juhtimise automatiseeritud protsessid koos selle tehnilise ümbervarustusega ja uuenduslike arvutitehnoloogiliste protsesside loomisega võimaldavad suurel määral kujundada optimaalset ressursimahukat tootmist koos tööstusliku potentsiaali täieliku avalikustamisega.

Viimastel aastakümnetel esile kerkinud progressiivseid tootmisjuhtimise meetodeid ja lähenemisviise nimetatakse tavaliselt logistikatehnoloogiateks. See on tingitud asjaolust, et logistika uurib ja moodustab tootmis- ja organisatsioonitegevuses erinevaid vooge, mis hõlmavad materiaalseid, finants- ja infostruktuure. Seetõttu on logistikas õigem rääkida CALS-tehnoloogiatest.

Selle lähenemisviisi peamine erinevus seisneb juhtimissüsteemi loomises, mis ei automatiseeri teatud tüüpi töid, funktsioone ja ülesandeid, vaid võimaldab vormistada kõik ettevõtte protsessid – projekteerimine, tootmine, tarnimine, müük, pärast -müügiteenus.

Loomise ajalugu

Üldiselt on CALS-tehnoloogia ühtse teaberuumi loomise protsess ühes toote elutsükli tugisüsteemis. Tootmissüsteemide arenedes tekkis vajadus välja töötada mehhanismid ja protseduurid kiireks andmevahetuseks erinevate tootmissuhete subjektide vahel toodete kasutamise erinevatel etappidel.

Alguses rakendati seda kontseptsiooni USA sõjaväes, et vähendada paberimajandust, suurendada klientide ning relvade ja laskemoona tarnijate vahelise tagasiside tõhusust, parandada süsteemi juhitavust ja vähendada teabeala üldkulusid. Lühend CALS ise tähendas "Computer Supply Support".

Mõistliku efektiivsusega (eksperimentaalsetel andmetel on tööviljakus oluliselt tõusnud ja tegevuskaod vähenenud) on aja jooksul CALS-tehnoloogiad ja CALS-süsteemid oma tegevusvaldkonda oluliselt laiendanud. Erinevad masinaehitus-, ehitus- ja transpordisektorid, kõrgtehnoloogilise tööstuse projektiarenduse valdkond. Veelgi enam, kui algselt piirdus rakendus tootmise ja käitamisega, siis nüüd kehtis kontseptsioontoote elutsükli kõigil etappidel – turuanalüüsist kuni füüsilisest või vananemisest tingitud kõrvaldamisprotsessini.

Tänapäeval on CALS-tehnoloogiate kasutamine muutunud riikidevaheliseks strateegiaks paberivaba elektroonilise protsesside juhtimisel toote elutsükli erinevatel tasanditel. Nende süsteemide arendamise aspekte koordineerivad erinevate riikide ja liitude tasandil mitukümmend organisatsiooni (näiteks Põhja-Atlandi allianss).

Lühike kokkuvõte

CALS-tehnoloogiate põhiprintsiibid põhinevad toote eksisteerimise etappide kontrollil ja organiseerimisel. Nende hulka kuuluvad:

• taga süsteemihaldus (spetsiaalsete teaberuumide kasutamine);
• kulude minimeerimine kõigil etappidel;
• standardsete mehhanismide kasutamine hallatavate objektide kirjeldamiseks (infovoogude integreerimine);
• programmi elementide eristamine ühiste standardite (andme- ja juurdepääsuliidesed) ja platvormide kasutamise alusel ärilistel alustel;
• teabe esitamine paberivab alt, eelistades elektroonilist allkirja;
• kõikide protsesside seotud projekteerimine;
• pidev kohandamine ja täiustamine optimaalse juhtimismudeli loomiseks.

Teabetasandi loomine hõlmab ülesande lahendamist kahel tasandil:

• tootmise üksikute elementide automatiseerimine ja sellega seotud infohaldusvoogude moodustamineandmed;
• erinevate infoplokkide koosseis (mis lisaks homogeense infokeskkonna saamisele tagab ka ettevõtte üldstrateegia koostamise).

CALS-tehnoloogiate õigeaegne ja pidev arendamine on tootmissüsteemi tehnilise arengu vajalik tingimus.

Integreeritud keskkonna eelised on järgmised:

• kaitske andmeid aja jooksul (tagage terviklikkus);
• pakkudes juurdepääsu teabele kõigile projektis osalejatele, olenemata nende asukohast ruumis;
• andmete kadumise minimeerimine;
• süsteemi paindlikkus tehtud muudatustele reageerimiseks (muudatused on saadaval peaaegu kohe kogu süsteemis);
• töötlemisvõimsuse suurendamine;
• Võimas ja mitmekesine disain ja tugiplatvormid.

CALS-tehnoloogia eelised masinaehituses

CALS-i kasutamise väljavaated tööstusettevõtetes seisnevad spetsiaalse organisatsioonilise ja teabekeskkonna kujundamises, mis võimaldab:

• tõsta infotöötluse ühtsete standardite tõttu oluliselt erinevate tööstusharude koostöö taset;
• vähendada ettevõtete territoriaalse asukoha mõju ja seeläbi piirata kauguste mõju suhtluse tõhususele;
• loo virtuaalseid tootmiselemente, mis võimaldavad kontrollida toodete disaini, tootmist ja toimimist üksikute praktiliste ülesannete tasandil;
• kaitsta töötulemusi selle põhj altöötulemuste järjepidevus toote elutsükli kõigil etappidel;
• optimeerige kulusid, vähendades paberitööd;
• kasutage juhtimis- ja kontrolliprotsesside "läbipaistvust" tänu integreeritud mudelite väljatöötamisele;
• looge võimas teabetugi tootmistsükli kõigi etappide jaoks;
• luua ühine tooteteabe standardimissüsteem;
• tagada toote kvaliteedi nõutav tase.

CALS-tehnoloogiate põhialuste rakendamine on äärmiselt oluline ettevõtte arengutaseme hoidmiseks kaasaegsete trendidega rahvusvahelisel tööstusareenil.

Üldised lähenemisviisid teabeinfrastruktuuri loomisele

Peamine mehhanism toodete kavandamisel ja sellele järgneval seeriatootmiseks kohandamisel on tootmise tehniline ettevalmistamine. Reeglina viiakse see ellu kolmes põhietapis - disaini väljatöötamine ja graafiline dokumenteerimine, tehnoloogia arendamine ja tootmissüsteemi ettevalmistamine, samuti majandusliku efektiivsuse seisukohast optimaalsete disaini- ja tehnoloogiavõimaluste valik. See protseduur on alates hetkest, mil seda kasutati NSVL kaitseettevõtetes 60ndate keskel, muutunud tsiviilsektori süsteemidele tuttavaks. Tänu selle kasutamisele on oluliselt vähenenud uute konstruktsioonide projekteerimise ja kasutuselevõtuks ettevalmistamise aeg ning toote töökindluse tase on enam kui kahekordistunud. Samas märkimisväärnekvaliteedi tagamise tulemused.

Kaasaegsel arvutitehnoloogial on tööriistad ja lähenemisviisid, mis võimaldavad koondada kõik tootmisandmed ja esitada need elektroonilise mudeli kujul. See hõlbustab insenerianalüüsi, erinevate projekteerimis(tehnoloogiliste) spetsifikatsioonide loomist, tehniliste juhendite ja valmistehniliste lahenduste kataloogide väljatöötamist. CALS, välismaiste otseinvesteeringute informatiseerimise tehnoloogiad on tootmisdisainisüsteemide arendamise üldine suund.

Uurimisvaldkonnad

CALS-tehnoloogiate näited on digitaalsed tootmisdisaini meetodid, mis toetavad toote elutsükli juhtimist (Product LifecycleManagement) – nn PLM-süsteeme.

Nende hulka kuuluvad järgmised süsteemiklassid:

• CAD - (Computer Aided Design) - toodete ja elementide projekteerimise probleemide lahendamine; objektide modelleerimine tasapinnal (2D mudel) ja ruumis (3D mudel); vahendid jooniste saamiseks; struktuurielementide andmearhiivid ja dokumendimallide loomine.
• CAE - (Computer Aided Engineering) - objektide omaduste uurimine (tootmise ja kasutamise ajal); kontrollisüsteemide loomine objekti analüüsiks vastav alt väljatöötatud mudelile; objekti parameetrite optimeerimine vastav alt määratud tingimustele ja piirangutele.
• CAM - (Computer Aided Manufacturing) - CNC masina kontrollerite programmeerimine; tööriista trajektoori võimaluste uurimine töödeldava pinna algoritmide järgi; geomeetriliste konfliktide analüüs; seadmete külge sobitamine.
• PDM –(Tooteandmete haldamine) - andmete salvestamine ja dokumentatsiooni kontroll; näidiste arhiivi loomine; teabele juurdepääsu tagamine ja selle kaitse.

Ettevõtte ressursihaldus

Teine arvutusmeetodite oluline funktsioon on erinevate ressursside ja ettevõtte voogude reaalajas haldamine – logistika, finants, laondus, personal, planeerimine ja turundus. Süsteeme, mis rakendavad ül altoodud ülesandeid, nimetatakse ERP-süsteemideks (Enterprise Resource Planning – ettevõtte ressursihaldus).

Sellised süsteemid kujutavad endast uut CALS-tehnoloogiate haldamise metoodikat, mis rakendab vajaliku funktsionaalsuse spetsiaalse infoinfrastruktuuri alusel.

Selle tarkvaratoodete klassi tüüpiliste funktsioonide hulka kuuluvad:

• erinevate spetsifikatsioonide loomine ja juhtimine (võimaldab määrata lõpptoote, võtta arvesse kõiki tootmiseks vajalikke ressursse);
• müügijuhtimine (toote müügiprognoos põhineb müügiplaanidel);
• materjalivajaduse analüüs (partiide suuruse ja tarneaegade, konkreetsete tooraine- ja komponentide rühmade määramine);
• hanketegevuse korraldamine (tarnelepingute sõlmimine, ettevõtte laotegevuse optimeerimine);
• tootmisvõimsuste ärakasutamise planeerimine (nii kogu ettevõtte kui ka üksikute töökodade või töökohtade tasandil);
• rahaliste ressursside kontroll (raamatupidamineja finantsaudit).

Pange tähele, et esitatud CALS-tehnoloogiad on toodete loomise ja toimimise elutsükli infotoe kontseptuaalne alus. Mis näitab selle maksimaalset tõhusust, kui mõlemad süsteemid (PLM ja ERP) liidetakse.

Süsteemikasutus

CALS-tehnoloogiad on ennekõike äriprotsesside infotoe meetod, mis on leidnud rakendust erinevates tootmistegevuse valdkondades. Selle levitamise ja kasutamise tulemuslikkus põhineb sobiva infokeskkonna süstemaatilisel väljatöötamisel. Selle eesmärgi saavutamiseks on vajalik tingimus spetsiaalsete kompositsiooniliste lähenemiste kasutamine uute tugisüsteemide kujundamisel.

Sellise ettevõtte näide Venemaa turul on CALS-tehnoloogiate uurimiskeskus "Applied Logistics". Ettevõtte peamised ülesanded seisnevad progressiivsete platvormide ja nende kasutamise standardite tasandil. Peamised tegevused on: erinevate projekteerimisandmete operatiivseire rakendamine ja tootekadude minimeerimine.

CALS-tehnoloogiate uurimiskeskus – mitmete tuntud autoriplatvormide arendaja. Teeme neist lühiülevaate.

PDM-i rakendusklass

Esitab andmeallikat, mis põhineb mudelitel, mis on vormistatud spetsiaalsete rahvusvaheliste ISO standarditega.

Kõige tavalisemad funktsioonid on järgmised:

• struktuuride põhiomaduste kohta teabe juhtimine;
• uurimisseade jaoksjärgnevad süsteemimuudatused;
• logistikapõhimõtetele vastavuse analüüs;
• toodete kvaliteedikomponendi parameetrite andmete kogumine;
• juhtmassiivi operatsioonid;
• elemendihulkade (CAD-CAM jne) koostoime tagamine.

Nagu näete, tagab CALS-tehnoloogia kasutamine toote täieliku kontrolli disaini elemendibaasi tasemel.

Lisafunktsioonid:

• klassifikaatorite loendite (viitandmepankade) töö ja juhtimine;
• tootmisinfo haldamine;
• halda toote parameetreid reaalajas;
• toodete muutuva struktuuri puudiagrammide väljatöötamine;
• töö struktuurimustritega vastav alt eelmistele valikutele;
• elementide omaduste analüüs erinevate näitajate järgi;
• toote paigutus koos dokumentatsiooniga: mudelid, joonised, tekstiline teave, andmetabelid;
• arhiividega töötamine;
• spetsifikatsioonide ja avalduste koostamine;
• tehnoloogiliste protsesside, seadmete, tööriistade andmehaldus;
• tootmistehnoloogia üksikasjad (marsruudid, toimingud, üleminekud);
• tehnoloogiliste etappide ja disaini elemendibaasi koosmõju analüüs;
• süsteemi erinevate ressursside tarbimismäärade määramine;
• tehnoloogia elementide visualiseerimine tööriista hankimiseks;
• muuta juhtimist töötlemismeetoditega;
• operatsioonide juhtimine;
• andmetele juurdepääsu tagamine;
• andmete vastavus e-posti teelallkirjad;
• kvaliteedikontroll;
• targa otsingumootori toimimise tagamine;
• kuvatüüpide varieeruvus jne.

Nagu näete, on funktsioonide arv ja sisu piisav, et saada põhjalikku teavet kõnealuse protsessi täielikuks analüüsiks.

Tehnilise juhendi koostaja

Keeruliste süsteemide toimimist käsitleva dokumentatsiooniga töötamine. See põhineb rahvusvahelistel nõuetel, mis reguleerivad toodete logistilise toe küsimusi. Standardi põhiidee on töötada teabeühikute komplektiga. Põhikontseptsioon on dokumentatsiooni modulaarsus. Teave killustatakse spetsiaalsete koodide abil. Reguleerimisala – igat tüüpi transport, sõjavarustus, varustus.

Paindlik kohanemine muutuvate tingimustega on tagatud. Kompleks sobib nii emaettevõtetele kui ka seotud ettevõtetele (materjalide, komponentide tootjad).

LSA Suite

On protseduuride kogum, mis rakendab tootmissüsteemide logistilise toe õigeaegselt. Võimaldab lahendada mitmeid ülesandeid, nagu rikete kriitilisuse usaldusväärsuse määramine, hoolduse funktsionaalse mudeli loomine, vajaliku varuosade arvu määramine.

ATLAS

Spetsiaalne platvorm, mis on loodud spetsiaalselt lennutehniliste süsteemide toimimise andmete töötlemiseks. Määratletud ohutuse tagab pidev oleku jälgimine. Läbiviidud analüüs ja hilisemad täiendused võimaldavad oluliseltkulude kokkuhoid.

Kasutusnäited

CALS-tehnoloogiat kasutavad Venemaal paljud kodumaised ettevõtted, nii tsiviil- kui ka sõjalises sektoris. Paljude toodete puhul kasutatakse elektroonilist dokumentatsiooni. Näiteks lennunduses lennukite, helikopterite, lennukimootorite ja komponentide jaoks. Lisaks on käimas navigatsioonisüsteemide, telefoni- ja raadioside ning juhtimissüsteemide arendus. Neid kasutatakse autoseadmete projekteerimisel ja arendamisel. Süsteemi elemente kasutatakse Voroneži mehaanilises tehases, riiklikus korporatsioonis "Rosatom", tuumaelektrijaamas "Aerosila", OJSC "Russian Railways" jt. Nagu näete, on CALS-tehnoloogia näiteid üsna mitmekesised.

Järeldus

CALS-tehnoloogiate haldamine on organisatsioonide tegelik ja kaasaegne ülesanne. Totaalse informatiseerimise ajastul on lokaalsete ja globaalsete inforuumide olemasolu võtmetähtsusega arengustrateegia. CALS-i standardid, mis põhinevad mitmesugustel tarkvarasüsteemidel, on aluseks kaasaegsete kõrgtehnoloogiliste toodete loomisele, mida toodetakse automatiseeritud tootmissüsteemide abil.

On kätte jõudnud aeg põhimõtteliselt uuteks tootmiskorralduse elementideks, mis põhinevad ots-otsani juhtimisprotsessidel ning automatiseeritud töökohtade kasutuselevõtul disaini- ja tehnoloogilises keskkonnas. Ja kuigi üleminek aegunud tehnoloogilistelt seadmetelt arvjuhtimisega tööpinkidele jamitmeteljelised töötluskeskused (ja need kõik on CALS-tehnoloogiad) nõuavad tohutuid intellektuaalseid, materiaalseid ja rahalisi kulusid, kõik ettevõtted, kes soovivad aja vaimule vastu tulla, peavad seda teed minema.