CALS-טכנולוגיות הן מושג והגדרה, מטרת היישום

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

בהיסטוריה של פיתוח מערכות ייצור תעשייתיות, התרחשו אירועים שיצרו את התנאים המוקדמים לקפיצת מדרגה מהפכנית בטכנולוגיה. ובעצם קיומם, הם הובילו לשינוי במראה לא רק של מפעלים שבהם בוצעו תהליכים חדשניים, אלא גם של העולם כולו. יצירת מנוע הקיטור הראשון הייתה הדחף הראשוני להופעתם של מכונות ומנגנונים טכנולוגיים, שהפכו מאה שנים לאחר מכן לציוד מודרני לייצור מוצרים. גילוי האינדוקציה האלקטרומגנטית הפך לבסיס של בסיס אלמנטרי חדש, מבניית הסוללות הנטענות הראשונות ועד למחשבים מודרניים, טלפונים והחלק החשמלי של מכשירים שונים. הצגת פסי הייצור הראשונים למכוניות של הנרי פורד קבעה את המגמה עבור ארגונים גדולים לעשורים הבאים. שיטות ותפיסות ה"Lean Manufacturing" של טויוטה אפשרו ליצור מערכות גמישות מותאמות אישית עם צריכת משאבים מינימלית ואיכות מוצר מקסימלית. למעשה, אנחנו מדברים על מהפכות תעשייתיות בתחום הייצור ומתן השירותים.

פיתוח אינטנסיבי של מידעטכנולוגיות בתחומי התקשורת והתקשורת, עיצוב מערכות מורכבות ופיתוח טכנולוגיות חדשות לניהול מידע יצרו את התנאים המוקדמים להופעתם של החידושים הבאים - אלו הן טכנולוגיות CALS.

רלוונטיות הבקשה

כיום, אין כמעט סוגים של פעילות אנושית ללא שימוש בתוצאות של פיתוח מידע. רפואה, תעשייה קלה וכבדה, תעשיית המשחקים, פעילויות מדעיות וחדשניות - מוצרי תוכנה שונים מקלים על תהליכים, ולעתים קרובות הם המרכיב הקריטי שלהם.

העמקה נוספת באינפורמטיזציה של תחומי הפעילות של מפעלי תעשייה כיום היא תנאי חשוב לפיתוח מוצלח של המשק. תהליכי הנדסה חכמים, תהליכים אוטומטיים לניהול פעילות הייצור של מיזם, יחד עם הציוד המחודש הטכני שלו ויצירת תהליכים טכנולוגיים ממוחשבים חדשניים, מאפשרים במידה רבה ליצור ייצור עתיר משאבים אופטימלי תוך חשיפה מלאה של פוטנציאל תעשייתי.

שיטות וגישות מתקדמות לניהול ייצור שהופיעו בעשורים האחרונים מכונות בדרך כלל טכנולוגיות לוגיסטיות. זאת בשל העובדה שהלוגיסטיקה בוחנת ויוצרת זרמים שונים בפעילויות הייצור והארגוניות, הכוללות מבנים חומריים, פיננסיים ומידע. לכן, נכון יותר לדבר על טכנולוגיות CALS בלוגיסטיקה.

ההבדל העיקרי של גישה זו הוא יצירת מערכת ניהול האוטומטית לא סוגים מסוימים של עבודה, פונקציות ומשימות, אך מאפשרת לך להמציא את כל התהליכים של הארגון - עיצוב, ייצור, אספקה, מכירות, לאחר -שירות מכירות.

היסטוריית הבריאה

במונחים כלליים, טכנולוגיית CALS היא תהליך של יצירת מרחב מידע יחיד במערכת תמיכה אחת למחזור חיי מוצר. עם התפתחות מערכות הייצור, הכרחי לפתח מנגנונים ונהלים לחילופי נתונים מהירים בין נושאים שונים של קשרי ייצור בשלבים שונים של השימוש במוצרים.

בתחילה, הרעיון הזה יושם בצבא ארה"ב כדי להפחית את כמות הניירת, להגביר את יעילות המשוב בין לקוחות לספקי נשק ותחמושת, לשפר את יכולת הניהול של המערכת ולהפחית את העלויות הכוללות עבור אזור המידע. הקיצור CALS עצמו סימן "תמיכה באספקת מחשבים".

בעלות יעילות סבירה (על פי נתוני ניסויים, פריון העבודה גדל משמעותית וההפסדים התפעוליים ירדו), עם הזמן, טכנולוגיות CALS ומערכות CALS הרחיבו משמעותית את תחום פעילותן. ענפים שונים של הנדסת מכונות, בנייה ותחבורה, תחום פיתוח פרויקטים של תעשיות היי-טק. יתרה מכך, אם בהתחלה היישום היה מוגבל לייצור ותפעול, כעת הרעיון היה תקףבכל שלבי מחזור החיים של המוצר - מניתוח שוק ועד תהליך סילוק עקב פיזי או התיישנות.

היום, השימוש בטכנולוגיות CALS הפך לאסטרטגיה בין-לאומית לניהול תהליכים אלקטרוניים ללא נייר ברמות שונות של מחזור חיי המוצר. ישנם כמה עשרות ארגונים המתאמים היבטים של פיתוח מערכות אלו ברמה של מדינות ובריתות שונות (לדוגמה, הברית הצפון-אטלנטית).

סיכום קצר

העקרונות העיקריים של טכנולוגיות CALS מבוססים על שליטה וארגון של שלבי קיום המוצר. אלה כוללים:

• לדאוג לניהול מערכת (שימוש במרחבי מידע מיוחדים);
• מזעור עלויות בכל השלבים;
• שימוש במנגנונים סטנדרטיים לתיאור אובייקטים מנוהלים (שילוב של זרימות מידע);
• הבחנה בין רכיבי התוכנית על בסיס שימוש בתקנים משותפים (ממשקי נתונים וגישה) ושימוש בפלטפורמות על בסיס מסחרי;
• ייצוג מידע על בסיס ללא נייר עם עדיפות של שימוש בחתימה אלקטרונית;
• הנדסה קשורה של כל התהליכים;
• התאמה ושיפור מתמשכים על מנת ליצור מודל ניהול אופטימלי.

יצירת מישור מידע כרוכה בפתרון בעיה בשתי רמות:

• אוטומציה של אלמנטים בודדים של ייצור ויצירת זרימות ניהול מידע קשורותנתונים;
• הרכב של גושי מידע שונים (שבנוסף להשגת סביבת מידע הומוגנית, מבטיח גם את הרכב האסטרטגיה הכוללת של הארגון).

פיתוח בזמן ומתמשך של טכנולוגיות CALS הוא תנאי הכרחי לפיתוח טכני של מערכת הייצור.

היתרונות של סביבה משולבת כוללים:

• הגן על נתונים לאורך זמן (הבטח שלמות);
• מתן גישה למידע לכל משתתפי הפרויקט, ללא קשר למיקומם בחלל;
• מזעור אובדן נתונים;
• גמישות המערכת להגיב להתאמות שבוצעו (השינויים זמינים כמעט באופן מיידי בכל המערכת);
• הגדלת תפוקת העיבוד;
• פלטפורמות עיצוב ותמיכה עוצמתיות ומגוונות.

היתרונות של טכנולוגיית CALS בהנדסת מכונות

הסיכויים לשימוש ב-CALS במפעלים תעשייתיים טמונים ביצירת סביבת ארגונית ומידע מיוחדת המאפשרת:

• להגדיל באופן משמעותי את רמת שיתוף הפעולה בין תעשיות שונות בשל סטנדרטים אחידים של עיבוד מידע;
• להפחית את השפעת המיקום הטריטוריאלי של מפעלים ובכך להגביל את השפעת המרחקים על יעילות האינטראקציה;
• צור רכיבי ייצור וירטואליים המאפשרים לך לשלוט בעיצוב, ייצור ותפעול של מוצרים ברמת משימות מעשיות פרטניות;
• הגן על תוצאות עבודה על סמךהמשכיות של תוצאות העבודה בכל שלבי מחזור חיי המוצר;
• בצע אופטימיזציה של עלויות על ידי הפחתת הניירת;
• להשתמש ב"שקיפות" של תהליכי ניהול ובקרה, הודות לפיתוח מודלים משולבים;
• צור תמיכת מידע רבת עוצמה עבור כל שלבי מחזור הייצור;
• ליצור מערכת סטנדרטיזציה נפוצה של מידע מוצר;
• לוודא את הרמה הנדרשת של איכות המוצר.

יישום היסודות של טכנולוגיות CALS חשוב ביותר לשמירה על רמת הפיתוח של הארגון עם מגמות מודרניות בזירה התעשייתית הבינלאומית.

גישות כלליות ליצירת תשתית מידע

המנגנון העיקרי לעיצוב והתאמה לאחר מכן של מוצרים לייצור סדרתי הוא ההכנה הטכנית של הייצור. ככלל, הוא מיושם בשלושה שלבים עיקריים - פיתוח עיצוב ותיעוד גרפי, פיתוח טכנולוגי והכנת מערכות ייצור, וכן בחירת אפשרויות עיצוב וטכנולוגיות מיטביות מנקודת מבט של יעילות כלכלית. נוהל זה, מרגע בו נעשה שימוש במפעלי ההגנה של ברית המועצות באמצע שנות ה-60, הפך מוכר למערכות המגזר האזרחי. הודות לשימוש בו, זמן התכנון וההכנה להפעלת מבנים חדשים הצטמצם באופן משמעותי, ורמת אמינות המוצר הוכפלה יותר מהכפילה. יחד עם זאת, משמעותיתוצאות אבטחת איכות.

לטכנולוגיית המחשב המודרנית יש כלים וגישות המאפשרים לאחד את כל נתוני הייצור ולהציגם בצורה של מודל אלקטרוני. זה מקל על ניתוח הנדסי, יצירת מפרטי עיצוב (טכנולוגיים) שונים, פיתוח מדריכים טכניים וקטלוגים של פתרונות טכניים מוכנים. טכנולוגיות אינפורמטיזציה של CALS, FDI הן מגמה כללית בפיתוח מערכות עיצוב ייצור.

אזורי מחקר

דוגמאות לטכנולוגיות CALS הן שיטות עיצוב ייצור דיגיטליות התומכות בניהול מחזור החיים של המוצר (Product LifecycleManagement) - מה שנקרא PLM-systems.

אלה כוללים את מחלקות המערכות הבאות:

• CAD - (עיצוב בעזרת מחשב) - פתרון בעיות של עיצוב מוצרים ואלמנטים; מודלים של עצמים במישור (מודל 2D) ובמרחב (מודל 3D); אמצעים להשגת שרטוטים; ארכיון נתונים על אלמנטים מבניים ויצירת תבניות מסמכים.
• CAE - (Computer Aided Engineering) - חקר המאפיינים של חפצים (במהלך ייצור ותפעול); יצירת מערכות אימות לניתוח האובייקט לפי המודל שפותח; אופטימיזציה של פרמטרי אובייקט בהתאם לתנאים והגבלות שצוינו.
• CAM - (ייצור בעזרת מחשב) - תכנות של בקרי מכונת CNC; לימוד אפשרויות מסלול הכלים על פי האלגוריתמים של המשטח המעובד; ניתוח קונפליקטים גיאומטריים; התאמה לציוד.
• PDM -(ניהול נתוני מוצר) - אחסון נתונים ובקרת תיעוד; יצירת ארכיון של דוגמאות; הבטחת גישה למידע והגנתו.

ניהול משאבים ארגוני

פונקציה חשובה נוספת של שיטות חישוביות היא ניהול בזמן אמת של משאבים וזרימות ארגוניות שונות - לוגיסטיקה, פיננסית, אחסנה, כוח אדם, תכנון ושיווק. מערכות המיישמות את המשימות הנ ל מכונות מערכות ERP (Enterprise Resource Planning - ניהול משאבים ארגוניים).

מערכות כאלה מייצגות מתודולוגיה חדשה לניהול טכנולוגיות CALS, המיישמת את הפונקציונליות הנדרשת על בסיס תשתית מידע מיוחדת.

פונקציות אופייניות של סוג זה של מוצרי תוכנה כוללות:

• יצירה ובקרה של מפרטים שונים (מאפשר לך לקבוע את המוצר הסופי, לקחת בחשבון את כל המשאבים הדרושים לייצור);
• ניהול מכירות (תחזית מכירת מוצרים מבוססת על תוכניות מכירה);
• ניתוח הצורך בחומרים (קביעת גודל המגרשים וזמני אספקה, קבוצות ספציפיות של חומרי גלם ורכיבים);
• ארגון פעילויות רכש (יצירת חוזי אספקה, אופטימיזציה של פעילות המחסנים של הארגון);
• תכנון ניצול יכולות הייצור (ברמת הארגון כולו וגם בסדנאות או משרות בודדות);
• שליטה במשאבים פיננסיים (חשבונאותוביקורת פיננסית).

שימו לב שטכנולוגיות ה-CALS המוצגות הן הבסיס הרעיוני לתמיכה במידע עבור מחזור החיים של יצירה ותפעול של מוצרים. מה שמראה את היעילות המקסימלית שלו כאשר שתי המערכות (PLM ו-ERP) מתמזגות.

שימוש במערכת

CALS-טכנולוגיות הן, קודם כל, שיטה לתמיכה במידע לתהליכים עסקיים, אשר מצאה את יישומו בתחומי פעילות הייצור השונים. יעילות ההפצה והשימוש בה מבוססת על פיתוח שיטתי של סביבת מידע מתאימה. כדי להשיג מטרה זו, תנאי הכרחי הוא שימוש בגישות קומפוזיציה מיוחדות ליצירת מערכות תמיכה חדשות.

דוגמה לחברה כזו בשוק הרוסי היא מרכז המחקר לטכנולוגיות CALS "לוגיסטיקה יישומית". המשימות העיקריות של החברה טמונות במישור של פלטפורמות פרוגרסיביות ותקנים לשימוש בהן. הפעילויות העיקריות הן: הטמעת ניטור תפעולי של נתוני עיצוב שונים ומזעור הפסדי מוצרים.

מרכז המחקר לטכנולוגיות CALS - מפתח של מספר פלטפורמות כתיבה ידועות. בואו נסקור אותם.

PDM class application

מייצג מקור נתונים המבוסס על מודלים שפורמלים לפי תקני ISO בינלאומיים מיוחדים.

התכונות הנפוצות ביותר כוללות:

• שליטה במידע על המאפיינים העיקריים של מבנים;
• מכשיר מחקר עבורשינויים במערכת הבאים;
• ניתוח של עמידה בעקרונות לוגיסטיים;
• איסוף נתונים על הפרמטרים של רכיב האיכות של מוצרים;
• פעולות מערך בקרה;
• הבטחת האינטראקציה של קבוצות אלמנטים (CAD-CAM וכו').

כפי שניתן לראות, השימוש בטכנולוגיות CALS מספק שליטה מלאה במוצר ברמת בסיס האלמנטים של העיצוב.

תכונות נוספות:

• תפעול ובקרה של רשימות מסווגים (מאגרי מידע ייחוס);
• ניהול מידע ייצור;
• ניהול פרמטרי מוצר בזמן אמת;
• פיתוח דיאגרמות עצים של המבנה המשתנה של מוצרים;
• עבודה עם תבניות של מבנים לפי אפשרויות קודמות;
• ניתוח המאפיינים של אלמנטים לפי אינדיקטורים שונים;
• פריסת מוצר עם תיעוד: מודלים, שרטוטים, מידע טקסטואלי, טבלאות נתונים;
• עובד עם ארכיונים;
• יצירת מפרטים והצהרות;
• ניהול נתונים של תהליכים טכנולוגיים, ציוד, כלי עבודה;
• פירוט של טכנולוגיית ייצור (מסלולים, פעולות, מעברים);
• ניתוח של האינטראקציה של שלבי טכנולוגיה עם בסיס האלמנטים של העיצוב;
• קביעת שיעורי צריכה של משאבים שונים במערכת;
• וויזואליזציה של אלמנטים של טכנולוגיה להשגת כלי;
• בקרת שינוי לפי שיטות עיבוד;
• ניהול תפעול;
• מתן גישה לנתונים;
• התאמה של נתונים בדואר אלקטרוניחתימות;
• בקרת איכות;
• הבטחת תפקוד מנוע החיפוש החכם;
• שונות של סוגי תצוגה וכו'.

כפי שאתה יכול לראות, המספר והתוכן של הפונקציות מספיקים כדי לקבל מידע מקיף לניתוח מלא של התהליך המדובר.

בונה מדריכים טכניים

עבודה עם תיעוד לגבי תפעול מערכות מורכבות. הוא מבוסס על דרישות בינלאומיות המסדירות את נושאי התמיכה הלוגיסטית במוצרים. הרעיון המרכזי של התקן הוא עבודה עם סט של יחידות מידע. הרעיון המרכזי הוא מודולריות של תיעוד. המידע מקוטע באמצעות קודים מיוחדים. היקף - כל סוג של הובלה, ציוד צבאי, ציוד.

ניתנת התאמה גמישה לתנאים משתנים. המתחם מתאים הן למפעלי האם והן למפעלים קשורים (יצרני חומרים, רכיבים).

LSA Suite

היא מערכת נהלים המיישמת את התמיכה הלוגיסטית של מערכות ייצור בזמן. מאפשר לך לפתור מספר משימות, כגון קביעת מהימנות הקריטיות של כשלים, יצירת מודל פונקציונלי של תחזוקה, קביעת המספר הנדרש של חלקי חילוף.

ATLAS

פלטפורמה מיוחדת שתוכננה במיוחד לעיבוד נתונים על תפעול מערכות תעופה טכניות. הבטיחות שצוינה מובטחת על ידי ניטור מתמיד של המדינה. הניתוח שבוצע והשדרוגים הבאים מאפשרים באופן משמעותיחיסכון בעלויות.

דוגמאות שימוש

CALS-טכנולוגיות ברוסיה משמשות ארגונים מקומיים רבים, הן במגזר האזרחי והן במגזר הצבאי. תיעוד אלקטרוני משמש למוצרים רבים. למשל בתעופה למטוסים, מסוקים, מנועי מטוסים ורכיבים. כמו כן, מתבצע פיתוח מערכות ניווט, תקשורת טלפון ורדיו ומערכות בקרה. הם משמשים בתכנון ופיתוח של ציוד רכב. אלמנטים של המערכת נמצאים בשימוש במפעל המכני של וורונז', התאגיד הממלכתי "Rosatom", NPP "Aerosila", OJSC "Russian Railways" ואחרים. כפי שניתן לראות, דוגמאות לטכנולוגיית CALS מגוונות למדי.

מסקנה

ניהול טכנולוגיות CALS הוא משימה ממשית ומודרנית העומדת בפני ארגונים. בעידן של אינפורמטיזציה מוחלטת, נוכחותם של מרחבי מידע מקומיים וגלובליים היא אסטרטגיית פיתוח מרכזית. תקני CALS, המבוססים על מגוון מערכות תוכנה, הם הבסיס ליצירת מוצרי היי-טק מודרניים המיוצרים על ידי מערכות ייצור אוטומטיות.

הגיע הזמן לאלמנטים חדשים מהותיים בארגון הייצור, המבוססים על תהליכי ניהול מקצה לקצה והכנסת מקומות עבודה אוטומטיים בסביבה העיצובית והטכנולוגית. ולמרות המעבר מציוד טכנולוגי מיושן לכלי מכונות עם בקרה מספרית ומרכזי עיבוד רב-ציריים (וכל אלה הם טכנולוגיות CALS) דורשים עלויות אינטלקטואליות, חומריות וכספיות אדירות, כל הארגונים שרוצים לעמוד ברוח התקופה חייבים ללכת בדרך זו.