Le tecnologie CALS sono Concetto e definizione, scopo dell'applicazione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Nella storia dello sviluppo dei sistemi di produzione industriale si sono succeduti eventi che hanno creato i presupposti per un s alto tecnologico rivoluzionario. E per il fatto della loro esistenza, hanno portato a un cambiamento nell'aspetto non solo delle imprese in cui venivano eseguiti processi innovativi, ma anche del mondo intero. La creazione del primo motore a vapore fu l'impulso iniziale per l'emergere di macchine e meccanismi tecnologici, che cento anni dopo si trasformarono in moderne attrezzature per la fabbricazione di prodotti. La scoperta dell'induzione elettromagnetica divenne la base di una nuova base elementare, dalla costruzione delle prime batterie ricaricabili ai moderni computer, telefoni e alla parte elettrica di vari dispositivi. L'introduzione da parte di Henry Ford delle prime linee di assemblaggio per automobili ha stabilito la tendenza per le grandi imprese per i decenni a venire. I metodi ei concetti di "produzione snella" di Toyota hanno consentito di creare sistemi flessibili e su misura con un consumo minimo di risorse e la massima qualità del prodotto. Si tratta infatti di rivoluzioni industriali nel campo della produzione e fornitura di servizi.

Sviluppo intensivo di informazionile tecnologie nei settori della comunicazione e della comunicazione, la progettazione di sistemi complessi e lo sviluppo di nuove tecnologie di gestione delle informazioni hanno creato i prerequisiti per l'emergere delle seguenti innovazioni: si tratta di tecnologie CALS.

Pertinenza dell'applicazione

Oggi non ci sono praticamente tipi di attività umana senza l'uso dei risultati dello sviluppo dell'informazione. Medicina, industria leggera e pesante, industria dei giochi, attività scientifiche e innovative: vari prodotti software facilitano i processi e spesso ne sono l'elemento critico.

L'ulteriore approfondimento dell'informatizzazione delle sfere di attività delle imprese industriali è oggi una condizione importante per il successo dello sviluppo dell'economia. I processi di ingegneria intelligente, i processi automatizzati per la gestione delle attività produttive di un'impresa, insieme al suo riequipaggiamento tecnico e alla creazione di processi tecnologici informatici innovativi, consentono in larga misura di formare una produzione ottimale ad alta intensità di risorse con piena divulgazione del potenziale industriale.

I metodi e gli approcci progressivi alla gestione della produzione emersi negli ultimi decenni sono generalmente indicati come tecnologie logistiche. Ciò è dovuto al fatto che la logistica esplora e forma vari flussi nelle attività produttive e organizzative, che includono strutture materiali, finanziarie e informative. Pertanto, è più corretto parlare di tecnologie CALS nella logistica.

La principale differenza di questo approccio è creare un sistema di gestione che automatizza non determinati tipi di lavoro, funzioni e attività, ma consente di formalizzare tutti i processi dell'impresa: progettazione, produzione, fornitura, vendita, post -servizio di vendita.

Storia della creazione

In termini generali, la tecnologia CALS è il processo di creazione di un unico spazio informativo in un unico sistema di supporto del ciclo di vita del prodotto. Con lo sviluppo dei sistemi di produzione si è reso necessario sviluppare meccanismi e procedure per lo scambio rapido di dati tra i vari soggetti dei rapporti di produzione nelle diverse fasi di utilizzo dei prodotti.

Inizialmente, questo concetto è stato implementato nelle forze armate statunitensi per ridurre la quantità di scartoffie, aumentare l'efficienza del feedback tra clienti e fornitori di armi e munizioni, migliorare la gestibilità del sistema e ridurre i costi complessivi per l'area informativa. La stessa abbreviazione CALS stava per "Computer Supply Support".

Avendo una ragionevole efficienza (secondo i dati sperimentali, la produttività del lavoro è notevolmente aumentata e le perdite operative sono diminuite), nel tempo, le tecnologie CALS e i sistemi CALS hanno ampliato notevolmente il loro campo di attività. Vari rami dei settori dell'ingegneria meccanica, delle costruzioni e dei trasporti, l'area di sviluppo di progetti di industrie high-tech. Inoltre, se inizialmente l'applicazione era limitata alla produzione e all'esercizio, ora il concetto era validoin tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto - dall'analisi di mercato al processo di sm altimento per cause fisiche o obsolescenza.

Oggi, l'uso delle tecnologie CALS è diventata una strategia transnazionale per la gestione dei processi elettronici senza carta a vari livelli del ciclo di vita del prodotto. Esistono diverse dozzine di organizzazioni che coordinano aspetti dello sviluppo di questi sistemi a livello di vari stati e alleanze (ad esempio, l'Alleanza del Nord Atlantico).

Un breve riassunto

I principi fondamentali delle tecnologie CALS si basano sul controllo e l'organizzazione delle fasi di esistenza del prodotto. Questi includono:

• garantire la gestione del sistema (uso di appositi spazi informativi);
• riduzione dei costi in tutte le fasi;
• utilizzo di meccanismi standard per la descrizione degli oggetti gestiti (integrazione dei flussi informativi);
• differenziazione degli elementi del programma basata sull'uso di standard comuni (interfacce dati e di accesso) e sull'uso di piattaforme su base commerciale;
• rappresentazione di informazioni su base non cartacea con priorità all'utilizzo di una firma elettronica;
• ingegneria associata di tutti i processi;
• adeguamento e miglioramento continuo al fine di creare un modello di gestione ottimale.

La creazione di un piano informativo implica la risoluzione di un problema su due livelli:

• automazione dei singoli elementi di produzione e formazione dei relativi flussi di gestione delle informazionidati;
• composizione di vari blocchi informativi (che, oltre ad ottenere un ambiente informativo omogeneo, garantisce anche la composizione della strategia complessiva dell'impresa).

Lo sviluppo tempestivo e continuo delle tecnologie CALS è condizione necessaria per lo sviluppo tecnico del sistema produttivo.

I vantaggi di un ambiente integrato includono:

• proteggere i dati nel tempo (garantire l'integrità);
• fornire accesso alle informazioni per tutti i partecipanti al progetto, indipendentemente dalla loro posizione nello spazio;
• ridurre al minimo la perdita di dati;
• flessibilità del sistema per rispondere alle modifiche apportate (le modifiche sono disponibili quasi istantaneamente in tutto il sistema);
• aumento del throughput di elaborazione;
• Piattaforme di supporto e design potenti e diversificate.

Vantaggi della tecnologia CALS nell'ingegneria meccanica

Le prospettive per l'uso di CALS nelle imprese industriali risiedono nella formazione di un ambiente organizzativo e informativo specializzato che consenta:

• aumentare in modo significativo il livello di cooperazione tra i diversi settori grazie a standard uniformi di elaborazione delle informazioni;
• ridurre l'influenza dell'ubicazione territoriale delle imprese e quindi limitare l'influenza delle distanze sull'efficacia dell'interazione;
• creare elementi di produzione virtuali che ti consentano di controllare la progettazione, la produzione e il funzionamento dei prodotti a livello di attività pratiche individuali;
• proteggere i risultati del lavoro in base arisultati di continuità del lavoro in tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto;
• ottimizza i costi riducendo le scartoffie;
• utilizzare la "trasparenza" dei processi di gestione e controllo, grazie allo sviluppo di modelli integrati;
• crea un potente supporto informativo per tutte le fasi del ciclo produttivo;
• creare un sistema comune di standardizzazione delle informazioni sui prodotti;
• assicurare il livello richiesto di qualità del prodotto.

L'applicazione dei fondamenti delle tecnologie CALS è estremamente importante per mantenere il livello di sviluppo dell'impresa con le tendenze moderne nell'arena industriale internazionale.

Approcci generali alla creazione di infrastrutture informatiche

Il meccanismo principale per la progettazione e il successivo adattamento dei prodotti alla produzione in serie è la preparazione tecnica della produzione. Di norma, viene implementato in tre fasi principali: sviluppo del design e documentazione grafica, sviluppo tecnologico e preparazione del sistema di produzione, nonché scelta di opzioni di progettazione e tecnologia ottimali dal punto di vista dell'efficienza economica. Questa procedura, dal momento in cui è stata utilizzata nelle imprese di difesa dell'URSS a metà degli anni '60, è diventata familiare ai sistemi del settore civile. Grazie al suo utilizzo, i tempi di progettazione e preparazione all'esercizio di nuove strutture sono stati notevolmente ridotti e il livello di affidabilità del prodotto è più che raddoppiato. Allo stesso tempo, significativorisultati della garanzia di qualità.

La moderna tecnologia informatica dispone di strumenti e approcci che consentono di consolidare tutti i dati di produzione e presentarli sotto forma di un modello elettronico. Ciò facilita l'analisi ingegneristica, la creazione di varie specifiche di progettazione (tecnologiche), lo sviluppo di manuali tecnici e cataloghi di soluzioni tecniche già pronte. Le tecnologie di informatizzazione CALS e FDI sono una tendenza generale nello sviluppo di sistemi di progettazione della produzione.

Aree di ricerca

Esempi di tecnologie CALS sono metodi di progettazione della produzione digitale che supportano la gestione del ciclo di vita del prodotto (Product LifecycleManagement) - i cosiddetti sistemi PLM.

Questi includono le seguenti classi di sistemi:

• CAD - (Computer Aided Design) - risoluzione dei problemi di progettazione di prodotti ed elementi; modellazione di oggetti su un piano (modello 2D) e nello spazio (modello 3D); mezzi per ottenere disegni; archivi dati su elementi strutturali e creazione di template di documenti.
• CAE - (Computer Aided Engineering) - studio delle proprietà degli oggetti (durante la fabbricazione e il funzionamento); realizzazione di sistemi di verifica per l'analisi dell'oggetto secondo il modello sviluppato; ottimizzazione dei parametri dell'oggetto in base a condizioni e restrizioni specificate.
• CAM - (Computer Aided Manufacturing) - programmazione di controllori di macchine CNC; studio delle opzioni di traiettoria utensile secondo gli algoritmi della superficie lavorata; analisi dei conflitti geometrici; montaggio su attrezzatura.
• PDM -(Gestione dei dati di prodotto) - conservazione dei dati e controllo della documentazione; creazione di un archivio di campioni; garantire l'accesso alle informazioni e la loro protezione.

Gestione delle risorse aziendali

Un' altra importante funzione dei metodi computazionali è la gestione in tempo reale di varie risorse e flussi aziendali: logistica, finanziaria, magazzino, personale, pianificazione e marketing. I sistemi che implementano le attività di cui sopra sono indicati come sistemi ERP (Enterprise Resource Planning - Enterprise Resource Management).

Tali sistemi rappresentano una nuova metodologia per la gestione delle tecnologie CALS, che implementa le funzionalità richieste sulla base di una speciale infrastruttura informativa.

Le funzioni tipiche di questa classe di prodotti software includono:

• creazione e controllo delle varie specifiche (permette di determinare il prodotto finale, tenere conto di tutte le risorse necessarie per la produzione);
• gestione delle vendite (previsione delle vendite dei prodotti basata sui piani di vendita);
• analisi del fabbisogno di materiali (determinazione delle dimensioni dei lotti e dei tempi di consegna, gruppi specifici di materie prime e componenti);
• organizzazione delle attività di approvvigionamento (formazione di contratti di fornitura, ottimizzazione delle attività di magazzino dell'impresa);
• pianificare l'utilizzo delle capacità di produzione (a livello sia dell'intera impresa che delle singole officine o posti di lavoro);
• controllo delle risorse finanziarie (contabilitàe audit finanziario).

Si noti che le tecnologie CALS presentate sono la base concettuale del supporto informativo per il ciclo di vita della creazione e del funzionamento dei prodotti. Che mostra la sua massima efficienza quando entrambi i sistemi (PLM ed ERP) si fondono.

Utilizzo del sistema

Le tecnologie-CALS sono, prima di tutto, un metodo di supporto informativo per i processi aziendali, che ha trovato la sua applicazione in diversi ambiti dell'attività produttiva. L'efficacia della sua diffusione e del suo utilizzo si basa sullo sviluppo sistematico di un ambiente informativo appropriato. Per raggiungere questo obiettivo, una condizione necessaria è l'uso di approcci compositivi speciali per la formazione di nuovi sistemi di supporto.

Un esempio di tale azienda nel mercato russo è il Centro di ricerca per le tecnologie CALS "Logistica applicata". I compiti principali dell'azienda risiedono nel piano delle piattaforme e degli standard progressivi per il loro utilizzo. Le attività principali sono: l'implementazione del monitoraggio operativo di vari dati di progettazione e la riduzione al minimo delle perdite di prodotto.

Centro di ricerca per le tecnologie CALS - sviluppatore di diverse piattaforme di authoring note. Facciamone una breve rassegna.

Classe applicazione PDM

Rappresenta una fonte di dati basata su modelli formalizzati da speciali standard ISO internazionali.

Le caratteristiche più comuni includono:

• controllo delle informazioni sulle principali proprietà delle strutture;
• dispositivo di ricerca persuccessive modifiche al sistema;
• analisi del rispetto dei principi logistici;
• raccolta dati sui parametri della componente di qualità dei prodotti;
• operazioni dell'array di controllo;
• garantire l'interazione di insiemi di elementi (CAD-CAM, ecc.).

Come puoi vedere, l'uso delle tecnologie CALS fornisce il pieno controllo del prodotto a livello dell'elemento base del progetto.

Caratteristiche aggiuntive:

• funzionamento e controllo di elenchi di classificatori (banche dati di riferimento);
• gestione delle informazioni di produzione;
• gestire i parametri del prodotto in tempo reale;
• sviluppo di diagrammi ad albero della struttura variabile dei prodotti;
• lavorare con schemi di strutture secondo le opzioni precedenti;
• analisi delle caratteristiche degli elementi mediante vari indicatori;
• layout prodotto con documentazione: modelli, disegni, informazioni testuali, tabelle dati;
• lavorare con gli archivi;
• formazione di specifiche e dichiarazioni;
• Gestione dei dati di processi tecnologici, attrezzature, attrezzature;
• dettagli della tecnologia di produzione (percorsi, operazioni, transizioni);
• analisi dell'interazione delle fasi tecnologiche con l'elemento base del progetto;
• determinazione dei tassi di consumo delle varie risorse nel sistema;
• visualizzazione di elementi tecnologici per ottenere uno strumento;
• controllo delle modifiche in base ai metodi di elaborazione;
• gestione delle operazioni;
• fornire l'accesso ai dati;
• riconciliazione dei dati via e-mailfirme;
• controllo qualità;
• garantire il funzionamento del motore di ricerca intelligente;
• variabilità dei tipi di visualizzazione, ecc.

Come puoi vedere, il numero e il contenuto delle funzioni sono sufficienti per ottenere informazioni complete per un'analisi completa del processo in questione.

Costruttore di guide tecniche

Lavorare con la documentazione relativa al funzionamento di sistemi complessi. Si basa su requisiti internazionali che regolano le questioni di supporto logistico per i prodotti. L'idea chiave dello standard è lavorare con un insieme di unità informative. Il concetto principale è la modularità della documentazione. Le informazioni sono frammentate utilizzando codici speciali. Ambito: qualsiasi tipo di trasporto, equipaggiamento militare, equipaggiamento.

Viene fornito un adattamento flessibile alle mutevoli condizioni. Il complesso è adatto sia per le imprese madri che per le imprese collegate (produttori di materiali, componenti).

Suite LSA

È un insieme di procedure che implementa il supporto logistico dei sistemi di produzione nel tempo. Consente di risolvere una serie di attività, come determinare l'affidabilità della criticità dei guasti, creare un modello funzionale di manutenzione, determinare il numero di pezzi di ricambio richiesto.

ATLAS

Piattaforma specializzata progettata specificamente per l'elaborazione dei dati sul funzionamento dei sistemi tecnici dell'aviazione. La sicurezza specificata è garantita dal monitoraggio costante dello stato. L'analisi svolta ei successivi aggiornamenti consentono di ottenere risultati significativirisparmio sui costi.

Esempi di utilizzo

Le tecnologie CALS in Russia sono utilizzate da molte imprese nazionali, sia nel settore civile che militare. La documentazione elettronica viene utilizzata per molti prodotti. Ad esempio, nell'aviazione per aeromobili, elicotteri, motori e componenti di aeromobili. Inoltre, è in corso lo sviluppo dei sistemi di navigazione, comunicazioni telefoniche e radio e sistemi di controllo. Sono utilizzati nella progettazione e nello sviluppo di apparecchiature automobilistiche. Gli elementi del sistema sono utilizzati nell'impianto meccanico di Voronezh, nella società statale "Rosatom", NPP "Aerosila", OJSC "Russian Railways" e altri. Come puoi vedere, gli esempi di tecnologia CALS sono piuttosto diversi.

Conclusione

La gestione delle tecnologie CALS è un compito attuale e moderno per le organizzazioni. Nell'era dell'informatizzazione totale, la presenza di spazi informativi locali e globali è una strategia di sviluppo chiave. Gli standard CALS, basati su una varietà di sistemi software, sono la base per la creazione di moderni prodotti high-tech prodotti da sistemi di produzione automatizzati.

È giunto il momento per elementi fondamentalmente nuovi dell'organizzazione della produzione, che si basano su processi di gestione end-to-end e sull'introduzione di luoghi di lavoro automatizzati nell'ambiente progettuale e tecnologico. E nonostante il passaggio da apparecchiature tecnologiche obsolete a macchine utensili a controllo numerico ei centri di lavoro multiasse (e queste sono tutte tecnologie CALS) richiedono enormi costi intellettuali, materiali e finanziari, tutte le imprese che vogliono incontrare lo spirito dei tempi devono seguire questa strada.