CALS-công nghệ là Khái niệm và định nghĩa, mục đích ứng dụng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Trong lịch sử phát triển của các hệ thống sản xuất công nghiệp, đã diễn ra các sự kiện tạo tiền đề cho một bước nhảy vọt mang tính cách mạng về công nghệ. Và thực tế là sự tồn tại của họ, họ đã dẫn đến sự thay đổi diện mạo không chỉ của các doanh nghiệp nơi thực hiện các quy trình đổi mới, mà còn của toàn thế giới. Sự ra đời của động cơ hơi nước đầu tiên là động lực ban đầu cho sự xuất hiện của các loại máy móc và cơ chế công nghệ, hàng trăm năm sau nó đã trở thành thiết bị hiện đại để sản xuất các sản phẩm. Việc phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ đã trở thành cơ sở cho một cơ sở nguyên tố mới, từ việc chế tạo pin sạc đầu tiên cho máy tính, điện thoại hiện đại và phần điện của các thiết bị khác nhau. Việc Henry Ford giới thiệu những dây chuyền lắp ráp ô tô đầu tiên đã đặt ra xu hướng cho các doanh nghiệp lớn trong nhiều thập kỷ tới. Các phương pháp và khái niệm "Sản xuất tinh gọn" của Toyota đã giúp tạo ra các hệ thống linh hoạt, được thiết kế riêng với mức tiêu thụ tài nguyên tối thiểu và chất lượng sản phẩm tối đa. Trên thực tế, chúng ta đang nói về các cuộc cách mạng công nghiệp trong lĩnh vực sản xuất và cung cấp dịch vụ.

Phát triển chuyên sâu thông tincác công nghệ trong lĩnh vực truyền thông và liên lạc, thiết kế các hệ thống phức tạp và phát triển các công nghệ quản lý thông tin mới đã tạo tiền đề cho sự xuất hiện của các cải tiến sau - đó là các công nghệ CALS.

Mức độ liên quan của ứng dụng

Ngày nay, thực tế không có loại hoạt động nào của con người mà không sử dụng kết quả của sự phát triển thông tin. Y học, công nghiệp nhẹ và nặng, công nghiệp trò chơi, các hoạt động khoa học và sáng tạo - các sản phẩm phần mềm khác nhau tạo điều kiện thuận lợi cho các quy trình và thường là yếu tố quan trọng của chúng.

Làm sâu sắc hơn nữa việc thông tin hóa các lĩnh vực hoạt động của các doanh nghiệp công nghiệp ngày nay là một điều kiện quan trọng để phát triển thành công nền kinh tế. Các quy trình kỹ thuật thông minh, quy trình tự động để quản lý các hoạt động sản xuất của doanh nghiệp, cùng với việc tái trang bị kỹ thuật và tạo ra các quy trình công nghệ máy tính đổi mới, cho phép ở mức độ lớn hình thành sản xuất sử dụng nhiều tài nguyên tối ưu với đầy đủ tiềm năng công nghiệp.

Các phương pháp và cách tiếp cận tiến bộ để quản lý sản xuất đã xuất hiện trong những thập kỷ gần đây thường được gọi là công nghệ hậu cần. Điều này là do hậu cần khám phá và hình thành các luồng khác nhau trong các hoạt động sản xuất và tổ chức, bao gồm cơ cấu vật chất, tài chính và thông tin. Do đó, nói về CALS-công nghệ trong lĩnh vực hậu cần thì đúng hơn.

Sự khác biệt chính của phương pháp này là tạo ra một hệ thống quản lý không tự động hóa một số loại công việc, chức năng và nhiệm vụ nhất định, nhưng cho phép bạn chính thức hóa tất cả các quy trình của doanh nghiệp - thiết kế, sản xuất, cung cấp, bán hàng, sau -dịch vụ bán hàng.

Lịch sử Sáng tạo

Nói một cách tổng quát, công nghệ CALS là quá trình tạo ra một không gian thông tin duy nhất trong một hệ thống hỗ trợ vòng đời sản phẩm. Với sự phát triển của hệ thống sản xuất, cần phải phát triển các cơ chế và thủ tục để trao đổi dữ liệu nhanh chóng giữa các chủ thể khác nhau của quan hệ sản xuất ở các giai đoạn sử dụng sản phẩm khác nhau.

Ban đầu, khái niệm này được thực hiện trong quân đội Hoa Kỳ để giảm lượng giấy tờ, tăng hiệu quả phản hồi giữa khách hàng và nhà cung cấp vũ khí và đạn dược, cải thiện khả năng quản lý hệ thống và giảm chi phí tổng thể cho khu vực thông tin. Bản thân chữ viết tắt CALS là viết tắt của "Hỗ trợ Cung cấp Máy tính".

Có được hiệu quả hợp lý (theo số liệu thực nghiệm, năng suất lao động tăng lên đáng kể và giảm tổn thất trong vận hành), theo thời gian, công nghệ CALS và hệ thống CALS đã mở rộng đáng kể lĩnh vực hoạt động của mình. Các ngành cơ khí, xây dựng, giao thông, khu vực phát triển dự án các ngành công nghiệp công nghệ cao. Hơn nữa, nếu ban đầu ứng dụng chỉ giới hạn trong sản xuất và vận hành thì bây giờ khái niệm này đã có giá trị.ở tất cả các giai đoạn của vòng đời sản phẩm - từ phân tích thị trường đến quá trình thải bỏ do lỗi thời hoặc vật lý.

Ngày nay, việc sử dụng công nghệ CALS đã trở thành một chiến lược xuyên quốc gia để quản lý quy trình điện tử không cần giấy tờ ở các cấp độ khác nhau của vòng đời sản phẩm. Có hàng chục tổ chức điều phối các khía cạnh của sự phát triển của các hệ thống này ở cấp độ các bang và liên minh khác nhau (ví dụ: Liên minh Bắc Đại Tây Dương).

Tóm tắt ngắn gọn

Các nguyên tắc chính của CALS-công nghệ dựa trên việc kiểm soát và tổ chức các giai đoạn tồn tại của sản phẩm. Chúng bao gồm:

• đảm bảo quản lý hệ thống (sử dụng các không gian thông tin đặc biệt);
• giảm thiểu chi phí ở tất cả các khâu;
• sử dụng các cơ chế tiêu chuẩn để mô tả các đối tượng được quản lý (tích hợp các luồng thông tin);
• sự khác biệt của các phần tử chương trình dựa trên việc sử dụng các tiêu chuẩn chung (dữ liệu và giao diện truy cập) và việc sử dụng các nền tảng trên cơ sở thương mại;
• trình bày thông tin trên cơ sở không cần giấy tờ với ưu tiên sử dụng chữ ký điện tử;
• kỹ thuật liên kết của tất cả các quy trình;
• điều chỉnh và cải tiến liên tục nhằm tạo ra một mô hình quản lý tối ưu.

Tạo mặt phẳng thông tin liên quan đến việc giải quyết một vấn đề ở hai cấp độ:

• tự động hóa các yếu tố riêng lẻ của sản xuất và hình thành các luồng quản lý thông tin liên quandữ liệu;
• thành phần của các khối thông tin khác nhau (ngoài việc có được một môi trường thông tin đồng nhất, còn đảm bảo thành phần của chiến lược tổng thể của doanh nghiệp).

Sự phát triển kịp thời và liên tục của công nghệ CALS là điều kiện cần thiết để phát triển kỹ thuật của hệ thống sản xuất.

Những lợi ích của môi trường tích hợp bao gồm:

• bảo vệ dữ liệu theo thời gian (đảm bảo tính toàn vẹn);
• cung cấp quyền truy cập thông tin cho tất cả những người tham gia dự án, bất kể vị trí của họ trong không gian;
• giảm thiểu mất mát dữ liệu;
• tính linh hoạt của hệ thống để đáp ứng các điều chỉnh đã thực hiện (các thay đổi gần như ngay lập tức trên toàn hệ thống);
• tăng thông lượng xử lý;
• Nền tảng hỗ trợ và thiết kế mạnh mẽ, đa dạng.

Ưu điểm của công nghệ CALS trong ngành cơ khí

Triển vọng cho việc sử dụng CALS trong các doanh nghiệp công nghiệp nằm ở việc hình thành một môi trường thông tin và tổ chức chuyên biệt cho phép:

• tăng đáng kể mức độ hợp tác giữa các ngành khác nhau do các tiêu chuẩn thống nhất về xử lý thông tin;
• giảm ảnh hưởng của vị trí lãnh thổ của doanh nghiệp và từ đó hạn chế ảnh hưởng của khoảng cách đến hiệu quả của tương tác;
• tạo các yếu tố sản xuất ảo cho phép bạn kiểm soát việc thiết kế, sản xuất và vận hành sản phẩm ở cấp độ của các nhiệm vụ thực tế riêng lẻ;
• bảo vệ kết quả công việc dựa trêntính liên tục của kết quả công việc ở tất cả các giai đoạn của vòng đời sản phẩm;
• tối ưu hóa chi phí bằng cách giảm bớt thủ tục giấy tờ;
• sử dụng "tính minh bạch" của các quy trình quản lý và kiểm soát, nhờ vào sự phát triển của các mô hình tích hợp;
• tạo hỗ trợ thông tin mạnh mẽ cho tất cả các giai đoạn của chu trình sản xuất;
• tạo ra một hệ thống tiêu chuẩn hóa thông tin sản phẩm chung;
• đảm bảo chất lượng sản phẩm theo yêu cầu.

Ứng dụng các nguyên tắc cơ bản của công nghệ CALS là vô cùng quan trọng để duy trì mức độ phát triển của doanh nghiệp theo xu hướng hiện đại trên trường công nghiệp quốc tế.

Các cách tiếp cận chung để tạo cơ sở hạ tầng thông tin

Cơ chế chính để thiết kế và điều chỉnh sản phẩm sau đó sang sản xuất hàng loạt là chuẩn bị kỹ thuật sản xuất. Theo quy định, nó được thực hiện trong ba giai đoạn chính - phát triển thiết kế và tài liệu đồ họa, phát triển công nghệ và chuẩn bị hệ thống sản xuất, cũng như lựa chọn các phương án thiết kế và công nghệ tối ưu trên quan điểm hiệu quả kinh tế. Thủ tục này, kể từ thời điểm nó được sử dụng tại các doanh nghiệp quốc phòng của Liên Xô vào giữa những năm 60, đã trở nên quen thuộc với các hệ thống khu vực dân sự. Nhờ việc sử dụng nó, thời gian thiết kế và chuẩn bị vận hành các cấu trúc mới đã được giảm thiểu đáng kể, và mức độ tin cậy của sản phẩm đã tăng hơn gấp đôi. Đồng thời, đáng kểkết quả đảm bảo chất lượng.

Công nghệ máy tính hiện đại có các công cụ và cách tiếp cận cho phép bạn hợp nhất tất cả dữ liệu sản xuất và trình bày chúng dưới dạng mô hình điện tử. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích kỹ thuật, tạo ra các thông số kỹ thuật thiết kế (công nghệ) khác nhau, phát triển các sổ tay kỹ thuật và danh mục các giải pháp kỹ thuật làm sẵn. CALS, công nghệ thông tin hóa FDI là xu hướng chung trong việc phát triển hệ thống thiết kế sản xuất.

Lĩnh vực nghiên cứu

Ví dụ về công nghệ CALS là các phương pháp thiết kế sản xuất kỹ thuật số hỗ trợ quản lý vòng đời sản phẩm (Product LifecycleManagement) - cái gọi là hệ thống PLM.

Chúng bao gồm các lớp hệ thống sau:

• CAD - (Máy tính hỗ trợ thiết kế) - giải quyết các vấn đề về thiết kế các sản phẩm và phần tử; mô hình hóa các đối tượng trên mặt phẳng (mô hình 2D) và trong không gian (mô hình 3D); phương tiện lấy bản vẽ; lưu trữ dữ liệu về các yếu tố cấu trúc và tạo các mẫu tài liệu.
• CAE - (Computer Aided Engineering) - nghiên cứu các thuộc tính của các đối tượng (trong quá trình sản xuất và vận hành); tạo hệ thống xác minh để phân tích đối tượng theo mô hình đã phát triển; tối ưu hóa các thông số đối tượng theo các điều kiện và hạn chế cụ thể.
• CAM - (Computer Aided Manufacturing) - lập trình bộ điều khiển máy CNC; nghiên cứu các phương án quỹ đạo dao theo các thuật toán của bề mặt gia công; phân tích xung đột hình học; phù hợp với thiết bị.
• PDM -(Quản lý dữ liệu sản phẩm) - lưu trữ dữ liệu và kiểm soát tài liệu; tạo một kho lưu trữ các mẫu; đảm bảo quyền truy cập thông tin và bảo vệ thông tin.

Quản lý nguồn lực doanh nghiệp

Một chức năng quan trọng khác của phương pháp tính toán là quản lý thời gian thực các nguồn lực và luồng doanh nghiệp khác nhau - hậu cần, tài chính, kho bãi, nhân sự, lập kế hoạch và tiếp thị. Hệ thống thực hiện các nhiệm vụ trên được gọi là hệ thống ERP (Enterprise Resource Planning - quản lý nguồn lực doanh nghiệp).

Các hệ thống như vậy đại diện cho một phương pháp luận mới để quản lý các công nghệ CALS, thực hiện các chức năng cần thiết dựa trên cơ sở hạ tầng thông tin đặc biệt.

Các chức năng tiêu biểu của dòng sản phẩm phần mềm này bao gồm:

• tạo và kiểm soát các thông số kỹ thuật khác nhau (cho phép bạn xác định sản phẩm cuối cùng, tính đến tất cả các nguồn lực cần thiết cho sản xuất);
• quản lý bán hàng (dự báo doanh số bán sản phẩm dựa trên kế hoạch bán hàng);
• phân tích nhu cầu nguyên vật liệu (xác định kích thước lô hàng và thời gian giao hàng, nhóm nguyên liệu và thành phần cụ thể);
• tổ chức hoạt động thu mua (hình thành hợp đồng cung ứng, tối ưu hóa hoạt động kho hàng của doanh nghiệp);
• lập kế hoạch sử dụng năng lực sản xuất (ở cấp độ của toàn bộ doanh nghiệp và các phân xưởng hoặc công việc riêng lẻ);
• kiểm soát nguồn tài chính (kế toánvà kiểm toán tài chính).

Lưu ý rằng các công nghệ CALS được trình bày là cơ sở khái niệm hỗ trợ thông tin cho vòng đời của việc tạo ra và vận hành sản phẩm. Điều này cho thấy hiệu quả tối đa khi cả hai hệ thống (PLM và ERP) hợp nhất.

Sử dụng hệ thống

CALS-công nghệ, trước hết, là một phương pháp hỗ trợ thông tin cho các quy trình kinh doanh, đã được ứng dụng trong các lĩnh vực hoạt động sản xuất khác nhau. Hiệu quả của việc phổ biến và sử dụng nó dựa trên sự phát triển có hệ thống của một môi trường thông tin thích hợp. Để đạt được mục tiêu này, một điều kiện cần thiết là sử dụng các phương pháp tiếp cận tổng hợp đặc biệt để hình thành các hệ thống hỗ trợ mới.

Một ví dụ về một công ty như vậy ở thị trường Nga là Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ CALS "Logistics Ứng dụng". Các nhiệm vụ chính của công ty nằm trên bình diện của các nền tảng và tiêu chuẩn tiến bộ để sử dụng chúng. Các hoạt động chính là: thực hiện giám sát hoạt động của các dữ liệu thiết kế khác nhau và giảm thiểu tổn thất sản phẩm.

Trung tâm nghiên cứu công nghệ CALS - nhà phát triển của một số nền tảng tác giả nổi tiếng. Hãy cùng đánh giá ngắn gọn về chúng.

Lớp ứng dụng PDM

Đại diện cho nguồn dữ liệu dựa trên các mô hình được chính thức hóa theo các tiêu chuẩn ISO quốc tế đặc biệt.

Các tính năng phổ biến nhất bao gồm:

• kiểm soát thông tin về các thuộc tính chính của cấu trúc;
• thiết bị nghiên cứu chonhững thay đổi hệ thống tiếp theo;
• phân tích việc tuân thủ các nguyên tắc hậu cần;
• thu thập dữ liệu về các thông số của thành phần chất lượng của sản phẩm;
• điều khiển mảng hoạt động;
• đảm bảo sự tương tác của các tập hợp phần tử (CAD-CAM, v.v.).

Như bạn có thể thấy, việc sử dụng công nghệ CALS cung cấp toàn quyền kiểm soát sản phẩm ở cấp độ cơ sở thành phần của thiết kế.

Tính năng bổ sung:

• vận hành và kiểm soát danh sách các bộ phân loại (ngân hàng dữ liệu tham chiếu);
• quản lý thông tin sản xuất;
• quản lý thông số sản phẩm theo thời gian thực;
• phát triển sơ đồ cây về cấu trúc biến đổi của sản phẩm;
• làm việc với các mẫu cấu trúc theo các tùy chọn trước đó;
• phân tích đặc điểm của các yếu tố bằng các chỉ số khác nhau;
• bố cục sản phẩm với tài liệu: mô hình, bản vẽ, thông tin văn bản, bảng dữ liệu;
• làm việc với kho lưu trữ;
• hình thành các thông số kỹ thuật và tuyên bố;
• quản lý dữ liệu quy trình công nghệ, thiết bị, dụng cụ;
• chi tiết về công nghệ sản xuất (tuyến đường, hoạt động, quá trình chuyển đổi);
• phân tích sự tương tác của các giai đoạn công nghệ với cơ sở yếu tố của thiết kế;
• xác định tỷ lệ tiêu thụ các tài nguyên khác nhau trong hệ thống;
• hình dung các yếu tố của công nghệ để có được một công cụ;
• kiểm soát thay đổi bằng các phương pháp xử lý;
• quản lý hoạt động;
• cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu;
• đối chiếu dữ liệu qua e-mailchữ ký;
• kiểm soát chất lượng;
• đảm bảo hoạt động của công cụ tìm kiếm thông minh;
• sự thay đổi của các loại hiển thị, v.v.

Như bạn có thể thấy, số lượng và nội dung của các chức năng là đủ để có được thông tin toàn diện nhằm phân tích đầy đủ quy trình được đề cập.

Trình tạo Hướng dẫn Kỹ thuật

Làm việc với tài liệu liên quan đến hoạt động của các hệ thống phức tạp. Nó dựa trên các yêu cầu quốc tế quy định các vấn đề hỗ trợ hậu cần cho các sản phẩm. Ý tưởng chính của tiêu chuẩn là làm việc với một tập hợp các đơn vị thông tin. Khái niệm chính là mô đun tài liệu. Thông tin được phân mảnh bằng cách sử dụng các mã đặc biệt. Phạm vi - bất kỳ loại phương tiện vận tải, thiết bị quân sự, thiết bị nào.

Thích ứng linh hoạt với các điều kiện thay đổi được cung cấp. Khu phức hợp phù hợp cho cả doanh nghiệp mẹ và doanh nghiệp liên quan (nhà sản xuất vật liệu, linh kiện).

LSA Suite

Là một tập hợp các thủ tục thực hiện hỗ trợ hậu cần của hệ thống sản xuất trong thời gian. Cho phép bạn giải quyết một số nhiệm vụ, chẳng hạn như xác định độ tin cậy của mức độ nghiêm trọng của các hỏng hóc, tạo mô hình bảo trì chức năng, xác định số lượng phụ tùng thay thế cần thiết.

ATLAS

Một nền tảng chuyên dụng được thiết kế đặc biệt để xử lý dữ liệu về hoạt động của các hệ thống kỹ thuật hàng không. Sự an toàn quy định được đảm bảo bằng việc giám sát nhà nước liên tục. Việc phân tích được thực hiện và các nâng cấp tiếp theo làm cho nó có thểtiết kiệm chi phí.

Ví dụ sử dụng

Công nghệCALS của Nga được nhiều doanh nghiệp trong nước, cả dân dụng và quân sự sử dụng. Tài liệu điện tử được sử dụng cho nhiều sản phẩm. Ví dụ, trong hàng không cho máy bay, máy bay trực thăng, động cơ máy bay và các bộ phận. Ngoài ra, việc phát triển các hệ thống định vị, liên lạc qua điện thoại và vô tuyến, và các hệ thống điều khiển đang được tiến hành. Chúng được sử dụng trong thiết kế và phát triển thiết bị ô tô. Các phần tử của hệ thống được sử dụng tại Nhà máy cơ khí Voronezh, tập đoàn nhà nước "Rosatom", NPP "Aerosila", OJSC "Russian Railways" và các công ty khác. Như bạn có thể thấy, các ví dụ về công nghệ CALS khá đa dạng.

Kết

Quản lý công nghệ CALS là một nhiệm vụ thực tế và hiện đại mà các tổ chức phải đối mặt. Trong thời đại thông tin hóa toàn diện, sự hiện diện của các không gian thông tin địa phương và toàn cầu là một chiến lược phát triển then chốt. Tiêu chuẩn CALS, dựa trên nhiều hệ thống phần mềm, là cơ sở để tạo ra các sản phẩm công nghệ cao hiện đại được sản xuất bằng hệ thống sản xuất tự động.

Đã đến lúc cần có các yếu tố mới về cơ bản của tổ chức sản xuất, dựa trên các quy trình quản lý đầu cuối và sự ra đời của các nơi làm việc tự động trong môi trường thiết kế và công nghệ. Và mặc dù sự chuyển đổi từ thiết bị công nghệ lạc hậu sang máy công cụ có điều khiển số vàcác trung tâm gia công nhiều trục (và đây đều là công nghệ CALS) đòi hỏi chi phí lớn về trí tuệ, vật chất và tài chính, tất cả các doanh nghiệp muốn đáp ứng tinh thần của thời đại đều phải đi theo hướng này.