/
Автор: Войчинский А.М. Диденко Н.И. Лузин В.П.
Теги: организация производственного процесса производственное планирование управление качеством электротехника радиоаппаратура (радиоэлектронная аппаратура) механика радиоэлектронные аппараты автоматизация радиоэлектроника издательство радио и связь
Год: 1987
Текст
А.М.ВОЙЧИНСКИЙ,
Н.И. ДИДЕНКО, В.П.ЛУЗИН
ГИБКИЕ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
ПРОИЗВОДСТВА
УПРАВЛЕНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬЮ
РЭ4
Москва
«Радио и связь;
1987
ББК 32.844
В 65
УДК 658.5:621.37/39
Рецензент кандидат технических наук Е. П. Котов
Редакция литературы по конструированию
и технологии производства радиоэлектронной аппаратуры
Войчинский А. М. и др.
В 65 Гибкие автоматизированные производства. Управле-
ние технологичностью РЭА/А. М. Войчинский, Н. И. Ди-
денко, В. П. Лузин. — М.: Радио и связь, 1987. — 272 с.,
ил.
Рассмотрены направления механизации и автоматизации радиоэлектрон-
ного производства. Описаны структуры гибкого автоматизированного произ-
водства. изложены принципы построения типовых модулей, используемых
в таком производстве; показана сущность процесса обеспечения технологич-
ности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в условиях ГАП.
Для инженерно-технических работников, специализирующихся в области
организации производства.
2401000000—104
046(01)—87
ББК 32.844
© Издательство «Радио и связь», 1987
ПРЕДИСЛОВИЕ
Одним из решающих условий успешного выполнения програм-
мы интенсификации народного хозяйства, намеченной XXVII съе-
здом КПСС, является системный подход к созданию и серийному
освоению образцов новой техники, ориентированный на использо-
вание последних достижений современной технологии и методов
автоматизированного проектирования и производства. Этот под-
ход особенно актуален для отраслей промышленности, создаю-
щих вычислительную технику и радиоэлектронную аппаратуру,
находящихся на острие научно-технического прогресса и оказы-
вающих значительное влияние на повышение технического уровня
других отраслей народного хозяйства. Их состояние характеризу-
ется постоянным обновлением каждые 4—5 лет и расширением
номенклатуры выпускаемых изделий, применением новых видов
материалов, использованием широкой номенклатуры прогрессив-
ных технологических процессов.
Естественно, что процесс интенсификации предъявляет новые
требования к управлению научно-техническим развитием разра-
батывающих и промышленных предприятий, к значительному рас-
ширению области применения вычислительной техники при внед-
рении сквозных циклов «автоматизированное проектирование —
автоматизированное производство», внедрению гибких автомати-
зированных производств (ГАП).
В связи с этим представляет интерес попытка авторов книги
с позиций системного подхода осветить современные методы орга-
низации проектирования и производства радиоэлектронной аппа-
ратуры, в том числе те возможности, которые открывает исполь-
зование ГАП.
В монографии изложены тенденции развития радиоэлектрон-
ных отраслей, пути создания гибких автоматизированных произ-
водств на базе типовых гибких производственных систем и их
адаптации на действующих промышленных предприятиях. Авто-
рами предложены основные принципы и организационные основы
управления созданием гибких производственных систем. В каче-
стве организационных форм создания таких систем сформулиро-
ваны комплексно-целевые научно-технические программы.
В книге подробно рассмотрены технические и организацион-
но экономические аспекты создания ГАП, обобщается и ос мысли-
з
вается прогрессивный опыт их использования, накопленный в ра-
диоэлектронной промышленности.
Авторами определен жизненный цикл этих систем, то есть
цикл, включающий разработку, внедрение и снятие с эксплуата-
ции ГАП.
Определенное практическое значение имеют предлагаемые ав-
торами методы выбора оптимальных научно-технических решений
и оценки основных параметров гибких производственных систем.
Следует особо отметить новые аспекты в подходе к изложе-
нию вопросов управления технологичностью в условиях автома-
тизации проектирования и изготовления РЭА. Предлагается орга-
низационная структура управления системой обеспечения техноло-
гичности РЭА в условиях функционирования ГАП.
При рассмотрении вопросов управления промышленным пред-
приятием в условиях функционирования гибкого автоматизиро-
ванного производства анализируются все частные моменты, сос-
тавляющие совокупный объект управления.
Книга представляет большой интерес для широкого круга спе-
циалистов разрабатывающих и промышленных предприятий при-
борных отраслей промышленности.
Член-корреспондент АН СССР И. А. Минин
СПИСОК СОКРАЩЕНИИ, ПРИНЯТЫХ В КНИГЕ
АРМ-М — автоматизированное рабо-
чее место в машиностроении
АС — автоматизированный склад
АСМ — автоматизированный склад-
ской модуль
АСНИ — автоматизированная систе-
ма научных исследований
АСС — автоматическая складская си-
стема
АСТПП — автоматизированная систе-
ма технологической подготовки
производства
АСУ — автоматизированная система
управления
АСУП — автоматизированная система
управления предприятием
АСУТП — автоматизированная систе-
ма управления технологическими
процессами
ATM — автоматизированный транс-
портный модуль
АТНС — автоматизированная транс-
портно-накопительная система
АТС — автоматизированная транс-
портная система
АЦПУ — алфавитно-цифровое печа-
тающее устройство
БД —база данных
БИС — большая интегральная схема
БНК — базовые несущие конструкции
БНТО — базовый нормативно-техно-
логический отдел
БРА — бытовая радиоаппаратура
БТПР — базовое типовое проектное
решение
ГАЗ — гибкий автоматизированный
завод
Г АЛ — гибкая автоматизированная
линия
ГАП — гибкое автоматизированное
производство
ГАУ — гибкий автоматизированный
участок
ГАЦ — гибкий автоматизированный
цех
ГИ —генератор изображения
ГИС — гибридная интегральная схе-
ма
ГПМ — гибкий производственный мо-
дуль
ГПС — гибкая производственная си-
стема
ЕСКД — единая система конструк-
торской документации
ЗИП — запасное имущество и при-
боры
ИМД — информация на магнитных
дисках
ИМЯ — информация на магнитной
ленте
ИВЭ —источник вторичного электро-
питания
ИС — интегральная схема
ИЭТ — изделия электронной техники
КБ — конструкторское бюро
КД — конструкторская документация
КИА — контрольно-измерительная
аппаратура
КТК — конструкторско-технологиче-
ский классификатор
КТС — комплекс технических средств
КУ—карта уровня (технического)
ЛКМ — лакокрасочный материал
ЛКП — лакокрасочное покрытие
ЛСУ — локальная система управления
МККП — многослойная коммутацион-
ная керамическая плата
МСБ — микросборка
МТС — материально-техническое
снабжение
МЭА — микроэлектронная аппаратура
НИИ —• научно-исследовательский ин-
ститут
НИС—научно-исследовательский сск-
НИЦ— научно-информационный
центр
НОТ — научная организация труда
НРКИ — настроечно-регулировочные
и контрольно-измерительные ра-
боты
5
НТД — нормативно-техническая доку-
ментация
НФПФ— новые физические принци-
пы функционирования
ОАВ —объемные акустические волны
ОГТ — отдел главного технолога
ОТУ — общие технические условия;
организационно-технический уро-
вень
ОУП — оперативное управление и
планирование
ОЦ — обрабатывающий центр
ПАВ — поверхностно-акустические
волны
ПДО — производственно-диспетчер-
ский отдел
ПО — программное обеспечение
ПП — печатная плата
ППП — пакет прикладных программ
ППКП — поли-параксиленовое покры-
ПР — промышленный робот
ПР AM — проектирование радиоаппа-
ратуры автоматизированными ме-
тодами
ПРТС — погрузочно-разгрузочные и
транспортно-складские (работы)
ПУ — программное управление
ПФШ — промежуточный фотошаблон
РЛ — рентгеполитография
РТК — роботизированный технологи-
ческий комплекс
РУК — руководящие указания на кон-
струирование
РФИ1 — рабочий фотошаблон
РХО — радиационно-химическое от-
вердение
САПР-КП — система автоматизиро-
ванного конструкторского проек-
тирования
САПР -СХТП — система автоматизи-
рованного схемотехнического про-
ектирования
СИ—системный интерфейс
СМП — сборочно-монтажное произ-
водство
СО — система охлаждения
СТО — специальное технологическое
оборудование
СУБД — система управления базой
данных
ТАПЭМ — типовое автоматизирован-
ное производство электронных
модулей
ТБ — технологическое бюро
ТИ — технологичность изделий
ТЗ — техническое задание
ТМС — техническое моющео средство-
ТОН — технически обоснованная нор-
ма
ТП—технологический процесс
ТПП — технологическая подготовка
производства
ТС — технические средства
TTI1 — типовой технологический про-
цесс
ТТ — технические требования
ТЭП — технико-экономическое плани-
рование; показатель
ТЭХ — технико-экономическая харак-
теристика
УБНК — унифицированные базовые
несущие конструкции
УВД — управляющий вычислительный,
комплекс
УТК — установка тестового контроля
УФ — ультрафиолетовый
У ФО — уль тр афис летев ос отвердение
УФЭ — унифицированный функцио-
нальный элемент
ФЗУ — функционально закопченные
устройства
ФПНД — функционально полный на-
бор данных
ФУ — функциональный узел
ФШ — фотошаблон
ЧПУ — числовое программное управ-
ление
ЭЛУ — электронно-лучевое устройства
ЭМ—электронный модуль
ЭРЭ — электрорадиоэлемент
1. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГИБКИХ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
1.1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ СОЗДАНИЯ
ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Современные средства автоматизации производства в боль-
шинстве случаев можно использовать только при серийном и ус-
тойчивом характере производства. Но, как показывают прогно-
зы, в отрасли радиоэлектроники преобладающим станет не мас-
совое производство, характеризуемое малой номенклатурой, а
производство широкого ассортимента постоянно обновляемой про-
дукции, однородной но своим конструктивно-технологическим па-
раметрам.
Частое обновление и постоянная модернизация выпускаемой
продукции обусловлена ускорением морального старения продук-
:цйй на современном этале научно-технического прогресса.
Номенклатура разнообразных .по назначению изделий, но од-
нотипных по конструктивно-технологическому исполнению, выпу-
скаемых одним заводом, будет неизбежно увеличиваться. Это объ-
ективная тенденция развития современного производства [5].
Вследствие этого сейчас происходит сдвиг от массового производ-
ства к средне- и мелкосерийному, поскольку последние являются
•более маневренными.
В промышленно развитых странах на долю предприятий ма-
шиностроения с массовым и крупносерийным типами производст-
ва приходится не более 25% общего объема выпускаемой продук-
ции. В производстве массовых видов продукции, таких как авто-
мобили, телевизоры, радиоприемники, наблюдается непрерывное
увеличение номенклатуры выпускаемых моделей. В этих услови-
ях деление производства на массовое (крупносерийное) и мелко-
серийное постепенно утрачивает смысл [5].
Современный завод правильнее определить как специализи-
рованное многоцелевое производство, которое гибко реагирует на
всё назревшие потребности народного хозяйства в изделиях.
Многоцелевой характер, необходимость быстрой перестройки
нынешнего и в особенности будущего производства на выпуск бо-
лее сложной по своим функциям продукции требует создания
принципиально новых комплексов автоматизированного оборудо-
вания н систем управления ими.
Следовательно, для разрешения противоречий, обусловленных,
•<• одной стороны, расширением номенклатуры и мелкосерийностью
выпускаемых изделий, а с другой — увеличёнйем объема выпуска
изделий, необходимо выработать технико-экономические обосно-
вания создания нового вида производства — гибкого автоматизи-
рованного производства (ГАП). Гибкое автоматизированное про-
изводство, или гибкая производственная система (ГПС), являет-
ся эффективным средством решения основных задач, стоящих се-
годня перед радиоэлектронной промышленностью. В дальнейшем
ГПС должны стать основой создания производств, построенных
по принципу безлюдной технологии.
До недавнего времени не удавалось решить в полном объеме
проблему автоматизации производства на предприятиях, с мелко-
и среднесерийным типами производства с помощью традиционных
средств автоматизации. Этому препятствовали широкая номенкла-
тура изделий; частое обновление выпускаемой продукции; значи-
те.'! ьн а я доля ручного труда, особенно па множестве «околоста-
ночных» процедур; однообразие операций, в частности на участ-
ках сборки, контроля и регулировки.
Развитие науки й техники в течение последних двух десятиле-
тий привело к созданию такого обор удов а-пия, которое, с одной
стороны, обладает способностью быстро’’и'с минимальными затра-
тами переналаживаться с операции на операцию, легко встрайг
ваться в технологические комплексы или линии, а с другой —поз-
воляет" максимально сократить число рабочих, запятых как в ос-
новном, так и во вспомогательном производствах. Именно это обо-
рудбвапие, ‘йбЛучйвшее название гибких средств автоматизации
производства, позволяет автоматизировать производственный про-
цесс на предприятиях среднесерийного, мелкосерийного и даже
единичного типа производств.
К гибким средствам автоматизации производства, прежде все-
го, относятся станки с программным управлением [2], которые
позволили вплотную заняться автоматизацией основных технологи-
ческих процессов в промышленности, а также автоматические ма-
нипуляторы, промышленные роботы, которые сделали возможной
автоматизацию вспомогательных-операций и позволили начать ра-
боту по освобождению людей от монотонного и тяжелого физиче-
ского труда.
Станки с программным управлением в сочетании с промышлен-
ными манипуляторами (роботами) принципиально отличаются от
известных ранее средств автоматизации высокой степенью гибко-
сти и универсальности.
Универсальность промышленных .манипуляторов или роботов
обеспечивается специальными рабочими органами (схватами) и
их движениями, обусловленными необходимым числом степеней
свободы, что позволяет выполнять любые операции перемещения
в рабочем пространстве станка по заданной программе. Универ-
сальность станков с программным управлением позволяет осуще-
ствлять ряд технологических операций без переустановки детали
со-станка на станок, что обеспечивается многой оз и цио иными и-н^
а
етрументальными магазинами с наборами-инструментов и соот-
ветствующим конструктивным исполнением станка в целом, -
Гибкость роботов заключается.в их способности быстро «обу-
чаться»^ т.” е. программироваться при освоении новой продукции
дли иных изменениях технологии. .Способ обучения при этом за-
висит от того, к какому классу роботов относится тот или- иной
йррмышленный манипулятор. Гибкость станков с программным уп-
равлением обеспечивается быстрой переналадкой их с: операции
на-операцию. В случае, когда программа выполнения требуемой
операции уже имеется в памяти системы управления станком, за-
траты- времени на переналадку его оказываются совсем незначи-
тельными. '
Одной из причин, обусловливающих более широкое использо-
вание станков с программным управлением и автоматических ма-
нипуляторов в промышленном производстве, является и то, чтр
д’ЗЛьне’ишйй рост "общественного производства нё' может осущест-
вляться в связи с целым рядом ограниченных возможностей, че-
ловека. Это -прежде всего обеспечение точности обработки, ско-.
роста и интенсивности протекания технологических процессов, ко-
торые многократно превышают физиологические возможности. че:
ловека. Растет число технологических процессов, протекающих в
агрессивной и вредной для человека среде.
___Не менее существенное влияние оказывают требования по по-
вышению качества выполняемых операций и обеспечения стабиль-
ности качества производимой продукции. Практика показала, что
там, где присутствует ручной труд, невозможно гарантировать
стабильность высокого качества продукции при современных тре:
бованиях к ней.
Вопрос комплексной автоматизации производства на базе стан-
ков с программным управлением и промышленных манипулято-
ров в пашей стране приобрел актуальность и в связи с тем, что в
•силу ряда демографических причин сократился прирост трудовых
ресурсов.
Внедрение на предприятиях средне- и мелкосерийного типов
производства станков (оборудования) с программным управлени-
ем и промышленных манипуляторов сегодня становится не толь-
ко необходимым, но и экономически целесообразным, поскольку
-самым непосредственным образом вл-ияет на повышение эффек-
тивности производства, его интенсивного развития, являясь клю-
чевым вопросом экономической стратегии как на уровне народ-
ного хозяйства в целом, так и на уровне его основного звена —
предприятия, выступает в качестве основных экономически обос-
нованных технических средств для внедрения ГПС.
Процесс автоматизации технологической машины (станка) имеет свои эта-
пы. Первый этап начался в 1955 г. с появлением станков с ЧПУ с записью
программы ла перфорированную ленту. В 1966 г., например, в Англии станки
<• ЧПУ составляли, всего 0,09% .станочного парка..Сегодня в США около.4%
1»< <чи 1!,1|>ка составляют станки с ЧПУ. Второй этап автоматизации был осно-
ван на использовании станков, управляемых непосредственно от ЭВМ, так назы-
ваемой системы CNC.
По мере совершенствования оборудования с ЧПУ снижаются затраты на:
его эксплуатацию, повышается его надежность. Третий этап характеризуется по-
явлением и совершенствованием роботизированных комплексов.
Современным этапом автоматизации принято считать создание заводов-ав-
томатов на базе программно-управляемого оборудования. Так, в Японии фирма:
Fanuk эксплуатирует завод-автомат по производству роботов (3 инженера и 70’
роботов выпускают в месяц 300 .роботов). Завод-автомат, построенный по прин-
ципу ГПС, включает автоматизированную транспортную и складскую системы,,
промышленные роботы м обрабатывающие центры. Такой завод требует в 5 раз
меньше станков, в 3 раза меньше площади, в производственном процессе заня-
то всего 12 .рабочих вместо 200. Затраты на создание завода составили.
200 млн. дол., срок их окупаемости 2,6 года.
К 1984 г. в мире насчитывалось около 150 гибких автоматизи-
рованных производств по .механообработке, более 30 тыс. роботов,,
только в СССР 225 типов. В 1990 г. будет занято в промышлен-
ном производстве около 200 тыс. роботов. Распределение роботов-
и робототехнологических комплексов (РТК) в СССР по видам:
производства дано в табл. 1.1 [19].
ТАБЛИЦА 1.1
Вид произ- водства Количе- ство ро- ботов, % Вид произ- Количе- ство ро- ботов, % Вид произ- водства Количе- ство ро- ботов, %.
Холодная штам- Транспорт 8 Гальпаника 3
повка 30 Окраска 6 Л-итье
Механообработка Сборка 25 17 Сварка 4 Прочее 6
Анализ путей ускорения автоматизации отечественного произ-
водства показывает, что существует ряд нерешенных проблем:
внедрения автоматизированных средств производства и на их ос-
нове создания новых поколений ГПС. Для решения этих проблем:
в первую очередь надо: создать унифицированные системы уп-
равления для станков (оборудования) с ЧПУ и РТК; унифици-
ровать языки программирования, банки данных и пакеты прик-
ладных программ; добиться комплектной постановки оборудова-
ния; наладить выпуск агрегатировавлых станков на базе унифи-
цированных узлов, по которым заказчик может комплектовать-
требуемое оборудование; улучшить сопрягаемость транспортной
системы с местной и главной ЭВМ; унифицировать промежуточ-
ные интерфейсы; разработать .методики технико-экономического-
обоснования создания ГПС; создать методические положения по-
решению вопросов специализации, концентрации и кооперирова-
ния для отраслей и регионов по выпуску продукции в условиях
гибкой автоматизации.
10
В связи с вышеизложенным можно сформулировать основопо-
лагающие положения по созданию ГПС.
Основные положения, на которых должно базироваться созда-
ние ГАП, сформулировать -просто, но они сложны в смысле реаль-
ного воплощения. Основополагающие положения — это основа
для логического и содержательного анализа проблемы создания
ГАП, способ выявления того, что является важным в проблеме
«организации ГПС.
Основные положения организации ГАП и ГПС следующие:
1. Создание ГАП знаменует собой период технологического
перевооружения отраслей производства и пересмотра существую-
щих технологий.
Новые технологии должны обеспечивать снижение удельного
потребления материалов и энергии на различных стадиях произ-
водственного цикла (киловатт-час на единицу продукции), сниже-
ние трудозатрат на стадиях производственного цикла (нормо-ча-
сы на единицу продукции), повышение уровня фондоотдачи.
2. Новые технологии должны создаваться на базе последних
достижений поисковых научных исследований, т. е. выявленных
фундаментальной наукой эффектах, свойствах и закономерно-
стях.
3. Новые технологии должны обладать свойствами прогрес-
сивности и соответствовать будущим потребностям общественно-
го производства. Можно назвать такие важнейшие свойства про-
грессивных технологий, как функциональная и экономическая эф-
фективность, малооперационность и непрерывность, безотходность
и ресурсоэффективность, адаптивность к расширению областей
применения, надежность, минимизация социального и экологиче-
ского риска, устойчивость к моральному старению научно-техни-
ческих решений, заложенных ® технологии [18].
4. Разработка технологических нововведений должна харак-
теризоваться пересмотром научно-технических, инженерных и ор-
ганизационно-экономических принципов, на базе которых сущест-
вуют старые технологии.
5. При создании ГПС должны предусматриваться комплексная
автоматизация, т. е. автоматизация должна охватывать не отдель-
ные операции, а все виды производства конкретной техники с
•учетом экономике-производственных, экологических и научно-тех-
янческих факторов.
6. Для отдельного промышленного предприятия, промышлен-
ного объединения технологическое перевооружение должно носить
революционный, а не эволюционный характер. Из этого следует,
что на 'Промышленных предприятиях и объединениях должны вне-
дряться готовые технологические системы, способные к автоном-
ному внедрению, быстрой адаптации и функционированию.
7. Технологические системы, внедряемые на 'промышленных
предприятиях и промышленных объединениях, должны обладать
тыгоким уровнем надежности и гибкости, под которой понимает-
с я способность системы продолжать выпуск продукции при выхо-
де из строя отдельных ее элементов, способность системы перест-
раиваться на выпуск новой продукции в пределах общих
конструктивно-технологических свойств, способность системы
перестраиваться на выпуск продукции, прямо не предусмотрен-
ной при создании системы. Так как перестройка на выпуск новой
продукции и на продолжение выпуска при отказе элемента сис-
темы характеризуется определенными затратами трудовых и ма-
териальных ресурсов, то из подобного утверждения следует, что*
экономическое содержание гибкости выражается в минимальных
затратах на переналадку технологической системы для выпуска
новой продукции и на восстановление работоспособности системы..
8. Цикл создания новых изделий в условиях автоматизации
операций производственного цикла должен быть минимальным. В
связи с этим необходимо проанализировать роль опытного про-
изводства в условиях технологического перевооружения, разра-
ботать ГПС для опытного производства.
9. Затраты на технологическое переоснащение видов производ-
ства должны быть минимальными, что предопределяет планово-
организационные формы и методы технологического переоснаще-
ния, в качестве которого принимается пр ограм мио-целевое управ-
ление. Целевые научно-технические программы формируются по
видам производства. Формирование, анализ, а также контроль вы-
полнения целевой научно-технической программы осуществляет
•головная научно-техническая организация, ответственная за
определенный вид производства. Общие проблемы для всех или
большинства видов производства рассматриваются головной на-
учно-технической организацией, ответственной за координацию
всех видов производства. Общие проблемы для всех или боль-
шинства отраслей рассматриваются головной научно-технической
организацией, ответственной за координацию развития определен-
ных отраслей.
Опыт создания сложных технических и технологических систем показывает,
что без выполнения общесистемных требований по стыковке и вза им оу вязке раз-
личных вопросов практически невозможна разработка ее составных частей и
технических средств, составляющих ее содержание. Поэтому целесообразно
выработать единые методические материалы по организации ГПС, н которых
должны быть отражены следующие вопросы:
i) термины, определения и общие сведения о ГПС по видам производства;
2) методика технико-экономической оценки ГПС, идеология создания ГПС; 3)
классификация элементов в структуре ГАП и ГПС; 4) фонд типовых проектных
решений; 5) содержание проектной документации.
Необходимо разработать ряд типовых проектов ГПС с привязкой по видам
производства, по уровням управления, по объемам производства, по номенклату-
ре предприятий и другим признакам.
12
i.a. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМАХ
Под гибкой производственной системой понимается автомати-
зированное производство, способное обеспечить выпуск широкой
номенклатуры продукции, однородной лишь по своим основным
конструктивным и технологическим параметрам и способное безы-
нерционно переходить на выпуск новых изделий. К числу основ-
ных факторов, обеспечивающих указанное свойство, относятся
следующие:
1) комплексная автоматизация всех основных и вспомогатель-
ных технологических операций;
2) программная переналадка технологического оборудования;
3) оперативная (машинная) конструкторско-технологическая и
организационно-экономическая подготовка производства;
4) автоматизация управления производственно-технологичес-
ким и процессами, осуществляемого в режиме реального времени;
5) реализация и оптимизация оперативно-производственного
планирования, позволяющая обеспечить максимальную загрузку
оборудования, минимизировать производственный цикл и обес-
печить комплектность деталей и сборочных единиц для сборки;
6) групповая технология обработки деталей.
Обеспечение реализации назвал пых факторов осуществляется
за счет функциональных элементов гибкой производственной сис-
темы, которые можно разделить на две группы: а) производст-
венно-технологические функциональные элементы ГАП, составля-
ющие производственно-технологическую часть ГПС; б) электрон-
но-вычислительные функциональные элементы ГАП, составля-
ющие информационно-вычислительную и управляющую часть ГПС.
Группа производственно-технологических функциональных элементов вклю-
чает технологические агрегаты с числовым программным управлением (ЧПУ);
робототехнологические комплексы; автоматические транспортные средства; авто-
матизированные средства складирования; вспомогательные средства автомати-
зации технологических процессов.
Производственно-технологическая часть предназначена для выполнения ос-
новных и вспомогательных технологических процессов и операций над элемента-
ми материального потока.
Группа электронно-вычислительных функциональных элементов включает:
средства системы автоматизированного проектирования (САПР); средства авто-
матизированных систем технологической подготовки производства (АСГПП);
автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУ
ТП); локальные системы управлении (ЛСУ); средства автоматизированных сис-
тем управления предприятием (АСУП), обеспечивающие автоматизированное ор-
1 анизацнонно-экономическое управление производством.
Информационно-вычислительная часть обеспечивает управление и координа-
цию работы производственно-технологических функциональных элементов ГАП,
н токже автоматизацию функций технологической подготовки производства.
В ГАП выделяются ГПС различного организационного уровня,
которые называются структурными элементами:
13
гибкие производственные модули (ГПМ); ;
гибкие автоматизированные линии и гибкие автоматизирован-
ные участки (ГАЛ и ГАУ);
гибкие автоматизированные цехи (ГАЦ);
гибкие автоматизированнные заводы (ГАЗ) или заводы-авто-
маты.
Гибкие производственные системы представляют собой про-
граммно-технические комплексы, состоящие из производственно-
технологических функциональных элементов ГАП, работающих
под управлением АСУ ГПС соответствующего уровня.
Гибкое автоматизированное производство является прогрессив-
ной формой организации производства определенного типа изде-
лий, основанной на применении ГПС различных уровней, способ-
ных самостоятельно л во взаимодействии с другими ГПС функ-
ционировать в системной среде, характеризующейся комплекс-
ным использованием электронно-вычислительных элементов ГАП
с целью получения максимальной социально-экономической эф-
фективности.
Гибкое автоматизированное производство может быть органи-
зовано на модульном (на основе ГПМ), участковом (на основе
ГАУ), цеховом (на основе ГАЦ) и заводском (на основе ГАЗ)
уровнях с применением средств САПР и АСТПП при условии их
интеграции.
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что экономи-
ческий эффект может быть получен при организации ГАП на це-
ховом и более высоком уровнях.
Следует отметить, что для изделий высокой степени сложно-
сти, требующих широкой кооперации при их изготовлении, оче-
видно, может идти речь о создании ГАП в масштабах ПО, НПО,
подотрасли, отрасли и на межотраслевом уровне.
Совершенствование организации производства в процессе соз-
дания ГАП на промышленных предприятиях включает мероприя-
тия по организации группового производства, основанного на
групповой технологии и связанного с разработкой групповых тех-
нологических процессов; отработке на технологичность (с учетом
условий ГАП) деталей и изделий; унификации и создании огра-
ничительных перечней на применение в ГАП инструмента, осна-
стки, крепежа, материалов и комплектующих изделий.
Гибкая производственная система, создаваемая на модульной
структуре, включает гибкие производственные модули (ГПМ), ав-
томатизированные транспортные модули (ATM), автоматизиро-
ванные складские модули (АСМ) и автоматизированную систему
управления, а также средства АСУП и АСТПП.
По назначению ГПМ делятся на обрабатывающие, контрольно-измеритель-
ные и сборочные.
В состав ГПМ входит следующее оборудование: специальное технологиче-
ское оборудование (СТО) с ЧПУ; контрольно-измерительная аппаратура (КИА)
14
fl успИрвки; промышленные роботы (ПР) н манипуляторы; средства автомати-
5«инм технологического процесса (ТП).
К средствам автоматизации ТП относятся также средства идентификации
д»т«лей, заготовок, инструмента, оснастки.
Управление гибким производственным модулем осуществляет локальная сис-
тема управления (ЛСУ), представляющая собой автоматизированное устрой-
ство программного управления, оснащенное средствами сопряжения для под-
ключения к системе более высокого уровня. Локальные системы управления мо-
гут строиться на базе автоматизированных устройств программного управления
специальным технологическим оборудованием или промышленным роботом (ма-
нипулятором).
Устройства электроавтоматики средств автоматизации технологического про-
цесса подключается непосредственно к ЛСУ, Управление робототехнологическим
комплексом (РТК) осуществляет ЛСУ. Они имеют средства для встраивания в
систему более высокого уровня.
Автоматизированные транспортные модули (ATM) включают в свой состав
автоматические транспортные средства (напольные или подвесные); оборудова-
ние транспортных путей; средства автоматизации транспортных процессов; ло-
кальные системы управления.
В качестве автоматического транспортного средства может использоваться
промышленный робот. Автоматическое транспортное средство должно быть ос-
нащено автоматизированным устройством программного управления.
В состав ATM. может входить несколько единиц автоматических транспорт-
ных средств.
В состав автоматизированных складских модулей (АСМ) входят следующие
средства: автоматическое транспортирующее устройство (штабелер, промышлен-
ный робот); устройства накопления и хранения (стеллажи, накопители, секции
склада); средства автоматизации складских операций; локальная система управ-
ления.
К средствам автоматизации складских процессов относятся и такие устрой-
ства, как приемно-выдающие, накопительные, рольганги, поворотные столы и др.,
связанные единой системой управления складским комплексом (ЛСУ).
Устройства электроавтоматики оборудования названных модулей подключа-
ются непосредственно к ЛСУ, которая обеспечивает централизованное управле-
ние внутри модуля.
Обобщенная структура гибкой производственной структуры
высшего уровня (ГАЗ) изображена на рис. 1.1.
Гибкие производственные модули и отдельные единицы спе-
циального технологического оборудования, автоматизированная
транспортно-накопительная система (АТНС) объединяются авто-
матизированной системой управления в гибкие автоматизирован-
ные линии (ГАЛ) и (или) гибкие автоматизированные участки
(ГАУ).
Автоматизированная транспортно-накопительная система ГАУ,
состоящая из ATM и АСМ, обеспечивает возможность изменения
последовательности использования технологического оборудова-
нии и пределах заданного технологического маршрута.
15
Отдельные единицы специального технологического оборудо-
вания, входящие в состав ГАЛ или ГАУ, оснащаются Л СУ и сред-
ствами сопряжения с АСУ ГАЛ (АСУ ГАУ).
Совокупность ГАУ (или ГАЛ), вспомогательные участки (сек-
ции) и отдельные ГПМ, АТСС объединяются автоматизирован-
ной системой управления в гибкий автоматизированный цех
(ГАЦ).
К вспомогательным участкам (секциям) относятся секции за-
грузки и выгрузки палет, участки подготовки базовых поверхно-
стей, отделения мойки и сушки деталей и др.
Неавтоматизированные рабочие места вспомогательных секций
оснащаются терминальными устройствами (ТУ).
Гибкие автоматизированные цеха заготовительного производ-
ства, обрабатывающие и сборочные ГАЦ, автоматизированные
склады (АС) материалов, заготовок, комплектующих изделий, го-
товых деталей и изделий, автоматизированная транспортная сис-
тема (АМТС) объединяются автоматизированной системой управ-
ления в гибкий автоматизированный завод (ГАЗ) или завод-ав-
томат.
Скоординированное взаимодействие всех структурных элемен-
тов ГАЗ обеспечивается средствами интегрированной АСУ ГАЗ,
реализуемой на базе локальной сети ЭВМ.
Интегрированная АСУ ГАЗ обеспечивает совместную реализа-
цию функций технической и организационно-экономической под-
готовки производства, его планирования, оперативного управления
выпуска продукции на базе интеграции средств САПР, АСТПП,
АСУП, АСУ ГПС (АСУ ГАЗ, АСУ ГАЦ, АСУ АС, АСУ АМТС,
АСУ ГАУ, АСУ ГАЛ. АСУ АТСС).
В структуру интегрированной АСУ входят: автоматизирован-
ная система технологической подготовки производства (АСТПП);
автоматизированная система управления предприятием (АСУП);
автоматизированная система управления межцеховым уровнем
ГАЗ (АСУ ГАЗ); автоматизированные системы управления ГАЦ,
заводскими автоматизированными складами (АСУ АС); автома-
тизированная система управления автоматизированной межцехо-
вой транспортной системой (АСУ АМТС); автоматизированные
системы управления ГАУ и ГАЛ (АСУ ГАУ, АСУ, ГАЛ); локаль-
ные системы управления гибкими производственными модулями
(ЛСУ ГПМ), автоматизированными транспортными модулями
(ЛСУ ATM) и складскими модулями (ЛСУ АСМ), робототехно-
логическими комплексами (ЛСУ РТК) и отдельными единицами
СТО (ЛСУ СТО).
Информационное взаимодействие структурных элементов ин-
телрированной АСУ ГАЗ (рис. 1.2) заключается в обмене конст-
рукторско-технологической, плановой, учетной, отчетной и норма-
тивно-справочной информацией, массивами управляющих прог-
рамм для систем ЧПУ, данными о состоянии производства и обо-
рудования, командами и запросами.
17
Рис. 1.2. Обобщенная структура интегрированной АСУ ГАЗ
Интеграция структурных элементов интегрированной АСУ ГАЗ
осуществляется средствами системного интерфейса на основе еди-
ной информационной базы и общего комплекса технических
средств .(КТС).
Системный интерфейс является многоуровневым и состоит из
системного интерфейса заводского уровня (СИ ГАЗ); системного
интерфейса цехового уровня (СИ ГАЦ); системного интерфейса
уровня участка или линии (СИ ГАУ, СИ ГАЛ).
При организации ГАЗ на основе завода-автомата, помимо
функциональных электронно-вычислительных элементов ГАП,
входящих в состав интегрированной АСУ ГАЗ, используются та-
кие средства, как САПР и АСНИ, составляющие внешнюю систем-
ную среду по отношению к ГАЗ. Организационно эти средства мо-
гут входить в состав соответствующих систем разрабатывающих
предприятий (НИИ и КБ), функционирующих в рамках НПО.
При этом может быть использован типовой проект ГАЗ, в процес-
се привязки которого вырабатываются требования к системной
среде (в данном случае — к средствам САПР и АСНИ). обеспе-
чивающие комплексную автоматизацию всех фаз создания изде-
лий в рамках ГАП. На основе этих требований осуществляется
доработка всех видов обеспечения (функционального, информа-
ционного, программного и технического) АСНИ и САПР. Необ-
ходимо также произвести интеграцию внешних компонентов сис-
темной среды с интегрированной АСУ ГАЗ в соответствии с ре-
шениями, отраженными в типовой схеме интегрированной систе-
мы САПР-ГАП-АСУП.
18
При организации ГАЗ на промышленном предприятии на ос-
нове ГАЦ элементами внешней системной среды являются сред-
ства АСТПП и АСУП, входящие в состав соответствующих систем
данного предприятия. В этом случае при создании ГАП использу-
ются принципы, которые излагались выше. В период автономного
функционирования ГАЦ, когда на предприятии отсутствует или
находится в стадии создания интегрированная система САПР-
ГАП-АСУП, возможна реализация функционирования средств
АСТПП и АСУП { в части комплекса задач оперативно-календар-
ного планирования) в рамках АСУ ГАП на базе ее информацион-
но-вычислительного комплекса (локальной сети ЭВМ).
На начальных этапах создания гибкого автоматизированного производства
на промышленных предприятиях допустима организация его на основе примене-
ния ГАУ, ГАЛ и даже отдельных ГПМ. В этих случаях целесообразно также
предусмотреть использование функциональных электронно-вычислительных эле-
ментов, не входящих в состав соответствующих АСУ ГАП и ЛСУ, т. е. относя-
щихся к внешней системной среде. Главным образом это относится к средствам
автоматизированной подготовки управляющих программ и оперативно-календар-
ного планирования. Эти средства могут быть выполнены а виде терминальных
пунктов технологов-программистов, диспетчеров и других, включаемых в состав
комплекса технических средств соответствующей АСУ ГАП.
Во всех случаях создания ГАП на основе интеграции функци-
ональных электронно-вычислительных элементов, относящихся к
внешней среде, необходимо обеспечить возможность их включе-
ния в ГПС более высокого уровня за счет наличия средств систем-
ного интерфейса в АСУ ГАП и ЛСУ.
Все уровни архитектуры ГАП охвачены двумя синхронно-функ-
ционирующими контурами системы оперативного управления,—
контуром организационно-оперативного управления и контуром
оперативно-технологического управления, реализуемыми в режи-
ме реального времени.
В рамках контура организационно-оперативного управления решаются зада-
чи оперативно-календарного планирования с выдачей во все структурные едини-
цы ГАП сменно-суточных заданий, графиков, расписаний движения предметов
труда, а также задачи оперативного контроля и учета выполнения этих зада-
ний и др.
В рамках контура оперативно-технологического управления организуется
обеспечивающий выполнение задания поток управляющих технологических про-
грамм для технологических модулей и отдельных агрегатов с ЧПУ. При этом
решаются задачи приема управляющих технологических программ и организации
их хранения, а также передачи их в локальную систему управления технологи-
ческих модулей, контроля обработки и корректировки, задачи координации ра-
боты основных, транспортных и складских модулей, задачи контроля состояния
технологического оборудования и др.
Для эффективного обеспечения такого оперативного управле-
ния в ГАП необходима машинная реализация конструкторской и
технологической подготовки производства программно-техничес-
19
кими средствами, завершающаяся формированием и ведением
в банке данных библиотеки управляющих технологических прог-
рамм. Эти задачи целесообразно решать, главным образом, на за-
водском уровне аритектуры ГАП, в модулях же АСУ ГАЦ дол-
жны вестись суточные фонды управляющих технологических про-
грамм, обеспечивающие выполнение сменно-суточных заданий уча-
стками и технологическими модулями. В ЛСУ ГАЗ необходимо
также решать задачи технико-экономического планирования, ма-
териально-технического обеспечения, учета и отчетности и др. Пе-
речисленные задачи могут решаться в пакетном режиме програм-
мно-техническими средствами АСУП.
Управление на уровне цеха может быть охарактеризовано как
организационно-технологическое, в котором ведущую роль играет
оперативное управление ходом производства. Основные задачи ор-
ганизационно-технологического управления на уровне цеха следу-
ющие:
ведение информационной модели хода производства в цеховой
базе данных;
формирование и распределение сменно-суточных заданий, про-
грамм работы и графиков движения предметов труда для участ-
ков, технологических модулей транспортной и складской цеховых
систем;
оперативный учет изготовления продукции;
управление обеспечением участков и модулей материалами,
комплектующими изделиями, инструментом и оснасткой;
координация работы локальных систем и управления техноло-
гическими, складскими и транспортными модулями;
ведение суточного фонда управляющих технологических прог-
рамм;
распределение управляющих технологических программ по мо-
дулям участка (линии) и локальной системы управления в соот-
ветствии со сменно-суточными заданиями;
обмен информацией с АСУ более высокого уровня иерархии.
Для обеспечения решения названных задач следует вести це-
ховую базу данных, входящую в распределенный банк интегри-
рованной АСУ.
В АСУ гибкого автоматизированного участка (линии) реали-
зуется главным образом подфункция оперативно-технологическо-
го управления, в соответствии с чем решаются следующие задачи:
координация работы технологических, транспортных и склад-
ских модулей;
ведение информационной модели состояния технологических
модулей;
прием от АСУ ГАЦ управляющих технологических программ
и их передача в локальную систему управления;
идентификация поступающих в технологические модули заго-
товок и комплектующих изделий;
20
обеспечение оператора информацией о состоянии технологиче-
ских модулей и об отклонении от нормального хода производства;
учет выпускаемой продукции и др.
Модули локальной системы управления должны обеспечивать
функционирование технологических модулей как автономно, так
и в составе гибкого автоматизированного участка или гибкого ав-
томатизированного цеха. В локальной системе управления долж-
ны выполняться следующие задачи оперативно-технологического
управления:
контроль и поддержание в заданных границах параметров тех-
нологического процесса;
координация работы технологического оборудования, промыш-
ленных роботов и вспомогательных механизмов;
текущая диагностика оборудования, его аварийное переключе-
ние;
контроль наличия комплектующих заготовок, материалов в на-
копителях;
сигнализация оператору модуля об отклонениях в технологи-
ческом процессе и в процессе управления;
обмен информацией с АСУ участка.
Выше отмечалось, что в методологическом аспекте ГАП стро-
ится па основе автоматизации всех процессов, в том числе техно-
логической подготовки производства.
Для реализации задач автоматизации процессов технологичес-
кой подготовки создаются автоматизированные участки техноло-
гической подготовки производства, в которые входят не только*
'автоматизированные рабочие места технологов с системами авто-
матизированного проектирования технологии и программ для обо-
рудования, но и автоматизированные места конструкторов по про-
ектированию инструмента и оснастки, а также производственные
модули по изготовлению и наладке инструмента, и других средств
оснащения производства.
Очевидно, как модули, так и процессы управления па любом
уровне ГПС (завод, цех, участок) должны носить конкретный ха-
рактер. Поэтому целесообразно создание типовых модулей и раз-
работка на их базе индивидуальных проектов для конкретных
Предприятий или «привязка» типовых проектных и технических,
решений к условиям конкретного производства.
Применительно к интегрированной АСУ подход к типизации заключается в-
созданки адаптивного типового проекта интегрированной АСУ, состоящего из
системного ядра (базового набора типовых проектных решений), оснащенного
программно-техническими средствами автоматизированного построения и адапта-
ции ядра до уровня индивидуального проекта для конкретного производство.
В составе системного ядра (базовых типовых проектных решений) адаптив-
ного типового проекта интегрированной АСУ необходимо выделить функцио-
нально-алгоритмическую, техническую, информационную и программную части..
Функционально-алгоритмическая часть содержит описания типовых модулей
решения основных ‘задач управления органиаанионно-технологическим обеспече-
21
наем. Кроме того, в нее входит составляющий библиотеку функциональных ал-
горитмов набор алгоритмических блоков, а также язык алгоритмов, обеспечива-
ющий интерфейс между проблемным программистом и программными средства-
ми производственной операционной системы.
Техническая часть системного ядра адаптивного типового проекта интегри-
рованной АСУ представляет собой базовый набор технических средств АСУ,
•обеспечивающий его функционирование в режимах отладки системного ядра,
обучение персонала предприятия-пользователя, автоматизированную генерацию н
адаптацию типового проекта до уровня индивидуального проекта АСУ, опытную
и промышленную эксплуатацию АСУ.
В составе информационной части системного ядра, обеспечивающей созда-
ние единой информационной базы, должны входить следующие компоненты:
описание информационно-логической модели гибкого автоматизированного
производства;
описание внешней модели информационной базы;
описание концептуальной модели информационной базы данных;
описание процессов создания и ведения информационной базы;
описание единой системы классификации и кодирования.
Основу системного ядра интегрированной АСУ гибкого автоматизированного
производства составляет программная часть, обеспечивающая функционирование
ядра во всех решениях. Программная часть ядра создается в процессе проб-
лемно-направленного формирования операционной системы ЭВМ соответствую-
щего УВК.
Создание системных ядер является первым и очень важным этапом процес-
са разработки и внедрения адаптивных типовых проектов АСУ гибким автома-
тизированным производством. Основное содержание следующего этапа, на ко-
тором уже формируются сами адаптивные типовые проекты АСУ, составляют
работы по созданию средств формирования и адаптации системных ядер. Осно-
ву этих средств для автоматизации процессов привязки системного ядра к ус-
ловиям конкретного производства составляют два типа диалоговых человеко-ма-
шинных моделей: диалоговые модели автоматизированного формирования про-
граммного, информационного и технического обеспечения и диалоговые модели
автоматизированной адаптации функциональных задач АСУ. Обе модели пре-
дусматривают проведение диалога с автоподсказкой. Это позволяет работникам
заводских подразделений АСУП и заводоуправления, не имеющим специальной
подготовки, отвечая в процессе диалога на вопросы, формируемые моделью пер-
вого типа, вводить информацию, необходимую для формирования массивов ин-
формационной базы, вводить уточнения состава и структуры КТС, формировать
пакеты программ производственной операционной системы и т. д.
В моделях второго типа аналогичным способом выбираются и уточняются
алгоритмы решении функциональных задач управления, одновременно заполня-
ются массивы информационной базы необходимыми нормативно-справочными и
плановыми данными.
Готовность средств автоматизированного формирования и адаптации, а
также обученность персонала работе с ними являются необходимыми условиями
для перехода к третьему этапу разработки АСУ гибким автоматизированным
производством, созданию индивидуальных моделей АСУ, соответствующих кон-
кретным условиям производства на данном предприятии, или привязке адаптив-
ных типовых проектов модулей АСУ. Процедуры привязки в связи с высокой
22
степенью их автоматизации не требуют значительных трудозатрат и могут осу-
ществляться силами персонала предприятия под методическим руководством
разработчиков адаптивных типовых проектов АСУ гибким автоматизированным
производством.
Создание ГАП той или иной разновидности, исходя из вида
производства, объемов, неменклатуры, конструктивно-технологиче-
ских параметров изделий, целесообразно осуществить первона-
чально на базовых предприятиях, на которых отрабатываются ме-
тодические и типовые технические решения по ГАП разных ви-
дов производств. После отработки на базовых предприятих тех-
нические и проектные решения тиражируются на другие предпри-
ятия.
1. 3. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ТИПОВЫХ
ПРОЕКТОВ ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Формой организации работ при создании ГАП, позволяющей
получить такие производства с минимальными затратами, явля-
ется создание головных типовых проектов ГПС и дальнейшее их
тиражирование на конкретных промышленных предприятиях
(рис. 1.3).
Унификация СТО и
КИА, инструмента,
оснастки. Типизация
технологически х
процессов и органи-
зационных решений
Разработка ГПМ и
фун кцион альн ых
систем ГПС
отраслевого комп-
лекса унифициро-
ванных рядов и си-
Разработка методо-
логических и норма-
документов по соз-
данию ифункциони-
оованию ГПС
оборудованием АСУ
проектные решения под ац
1 аводов-автомн! ив
1
Ш иро кое внедрен ие ГАП и а предприятия х
Рис. 1.3. Структура работ по созданию ГАП на основе разработки, внедрения
и тиражирования головных проектов
по ГАУ и ГАД
Разработка головных проектов I АП по видам
производства (механообработка, сборка, монтаж,
производство печатных плат и т. д.)
Внедрение и опытная эксплуатации головных
проектов ГАП на базовых предприятиях.
Типизации проектных решений, создание средств
их автоматизированной привязки к условиям
предприятий.
23
Основной целью создания головных проектов ГАП является
отработка унифицированных элементов и типовых решений. При
таком подходе к созданию ГАП экономия трудовых и материаль-
ных ресурсов достигается за счет того, что типовые решения, ре-
ализованные в головных проектах ГПС, проходят обработку на
базовых предприятиях и только после этого реализуются в необ-
ходимом количестве на предприятиях отрасли.
Головпые проекты ГАП должны строиться на основе макси-
мального использования унифицированных элементов и типовых
проектных решений, в числе которых имеются:
технологическая классификация обрабатываемых изделий;
типовые технологические процессы по видам производства;
унифицированное технологическое оборудование, промышлен-
ные роботы, транспортно-складское оборудование;
типовые комплексные технические средства;
типовые комплексы средств сопряжения и связи (системного
интерфейса);
унифицированные системы программного управления для обо-
рудован, локальные системы управления,, электронно-вычисли-
тельные функциональные элементы;
типовые программные средства и языки программирования;
типовые организационные структуры управления.
Управление разработкой и внедрением головных проектов ГАП
по видам производства (механообработка, сборка, монтаж, про-
изводство печатных плат, гальваника и т. д.) осуществляет голов-
ное предприятие, ответственное за методологию и организацию
работ по созданию ГАП в целом. Внедрение головного проекта
ГАП осуществляется на передовом базовом предприятии отрасли,
которое является заказчиком.
Непосредственными создателями головных проектов ГАП яв-
ляются, как правило, различные предприятия, которые проводят
разработки и изготовление отдельных частей ГАП под общим ме-
тодическим руководством головного предприятия, ответственного
в отрасли за эту работу по закрепленному технологическому на-
правлению.
На головном предприятии ответственным за создание ГАП в
целом по каждой типовой ГПС назначается главный конструктор.
Головное предприятие, ответственное за методологию и организа-
цию работ по созданию ГАП в целом, осуществляет через глав-
ного конструктора ГАП общее методическое и организационное
руководство работами по созданию ГАП, разработку прогнозов,-
целевых программ и пятилетиях планов создания ГАП, разработ-
ку отраслевых директивных документов но созданию ГАП; ор-
ганизацию разработки и разработку методических и нормативно-
технических документов по созданию ГАП; координацию и конт-
роль выполнения предприятиями работ по созданию ГАП; отра-
ботку на базовом предприятии и последующее экономически обос-
.24
кованное широкое внедрение на предприятиях ГПС по видам про-
изводства.
Базовые предприятия отрасли, на которых внедряются голов-
ные.. проекты ГАП, определяются из числа предприятий с харак-.
терной для отрасли номенклатурой продукции, которые; лучше
подготовлены к комплексной автоматизации производствами в на-
ибольшей мере нуждаются в ней.
Базовое предприятие обеспечивает рассмотрение и согласова-
ние головного проекта ГАП и несет ответственность за его; реали-
зацию, функционирование и использование головного проекта ГАП.
На рис. 1.4 изображена схема взаимодействия различных
предприятий и организаций по разработке типового головного
проекта ГАП. Взаимосвязь укрупненных работ по созданию типо-
вых ГАП показайа на рис. 1.5. В табл. 1.2 приводится перечень
укрупненных работ по созданию типовых ГАП и результат каж-
дой работы.
ТАБЛИЦА 1.2
• Шифр работы Наимсионавиг работы Результат работы
1.2 Анализ тенденций развития РЭА, прогноз Предложение для фор.мп-
потребностей в РЭА ® обозримом будущем рования научно-техничен-
периоде, анализ структурных изменений в кой политики развитии
пилах производства РЭА радиоэлектронных отрас-
2,3 Решение вопросов коннеитрации, специали- Нау чко-техническая по-
зации, кооперирования и размещения пред- приятий по производству РЭА Назначение головного предприятия по раз- литика развития радио-
электронных отраслей
3,4 Документ о назначении
работке ГАП в целом. головного предприятия
4,5 Разработка методологии создания и разви- Методология создания И
тия ГАП развития ГАП
5,6 Разработка общесистемных решений иронз- водственно-техиол одической части типового проекта ГАП Общесистемные решения
5,7 Разработка общесистемных решений по ав- томат изащии управления Общесистемные решения
6,12 Разработка типовых решений по техничес- кой подготовке производства Типовые решения
6,13 Разработка типовых решений по транспор- тировке деталей, материалов, заготовок, приспособлений, инструмента и других ма- териальных элементов То же
6,15 Разработка типовых решений по обработке деталей, изделий »
6,16 Разработка типовых решений по сбороч- ным операциям
6,17 Разработка типовых решений по контролю качества изделий
6,18 Разработка типовых решений по созданию
аатоматмзированйого склада
7,8 Разработка типовых решений по системам ЧПУ станков 1
2&
Окончание табл. 1.2
Шифр работы Наименование работы Результат работы
7,9 Разработка типовых решений по системам ЧПУ обрабатывающих центров »
7,10 Разработка типовых решений для локаль- ных систем управления транспортными и складским!! модулями
7,11 Разработка типовых решений для локаль- ных систем управления ГПМ >
7,14 Разработка системотехнических требований Системотехнические тре-
к ЭВМ, применяемым для автоматизации управления бовапия
13,28 Разработка унифицированных средств транспортировки элементов материального Унифицированные сред- ства транспортировки
потока
15,30 Разработка унифицированных средств об- Унифицированные сред-
работки деталей (1Г1ПМ, ПР и др.) ства обработки деталей
16,31 Разработка унифицированных средств для Унифицированные сред-
сборочных операций ства сборки
17,32 Разработка унифицированных средств конт- Унифицированные сред-
18,29 роля ства контроля
Разработка унифицированных средств авто- Унифицированные сред-
8,19 мати'зирован1иых складов ства окладов
Разработка унифицированных систем ЧПУ Унифицированные систе-
5,20 для станков мы ЧПУ станками
Разработка унифицированных систем ЧПУ Унифицированные систг-
для обрабатывающих центров мы ЧПУ обрабатываю-
10,21 Разработка унифицированных локальных щими центрами Унифицированные ЛСУ
систем управления для транспортных и транспортных и склад-
11,22 складских модулей евдгх модулей
Разработка унифицированных локальных Унифицированные ЛСУ
14,23 систем управления для ГПМ ГПМ
Разработка адаптивных проектных реше- Адаптивные проектные
14,24 ний для САПР оснастки и инструмента Разработка адаптивных типовых АСУ решения САПР Типовые АСУ
•ГАУ. АСУ ГАЛ
14,25 Разработка адаптивных типовых АСУ ГАЦ Типовые АСУ
14,26 Разработка адаптивных типовых АСУ ГАЗ Типовые АСУ
14,27 Разработка типового программно-техничес- кого комплекса системного интерфейса Системный интерфейс
32,34 Разработка типовых проектных и монтаж- ных решений. Разработка проектно-сметной Типовые проектные и монтажные решения
документацни
34,35 Строительные, монтажные, пусконаладоч- ные работы па базовых предприятиях Акт об окончании работ
35,36 Опытная эксплуатация типовых ГАП и из- менение докуметации на типовую ГАП по результатам опытной эксплуатации Акт о результатах опыт- ной эксплуатации
36,37 Тиражирование типовых ГАП ГАП на конкретном
3,33 Выбор базовых предприятий предприятии Базовые предприятия
26
Рис. 1.4. Схема взаимодействия предприятий и организаций по разработке типо-
вого головного проекта ГЛП
Рис. 1.5. Взаимосвязь укрупненных работ по созданию типовых ГАП
27
1. 4. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ПРИНЦИПЫ ВНЕДРЕНИЯ ГИБКОГО
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА
НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
На промышленных предприятиях организация ГАП осуществ-
ляется путем внедрения типовых проектов ГПС. При этом уста-
навливаются следующие стадии адаптации типовых 1проектов ГАП:
технико-экономическое обоснование создания ГАП на предпри-
ятии:
разработка технического задания на создание ГАП;
разработка технического предложения по комплексной авто-
матизации производства (техническое предложение);
разработка проектно-сметной документации на реконструкцию
предприятия, организацию труда и управление (проект);
разработка рабочей документации ГАП (рабочая документа-
ция);
строительпо-моптажные и пусконаладочные работы на про-
мышленном предприятии (реализация проекта);
ввод в эксплуатацию ГАП.
Основная цель технико-экономического обоснования состоит в определении
экономической целесообразности организации ГАП на конкретном предприятии.
Технико-экономическое обоснование, как правило, выполняет заказчик. Он
может заключить хозяйственный договор на выполпепие технике-экономическо-
го обоснования с НИИ и КБ своей отрасли или других отраслей. Результатом
стадии является документ «Технико-экономическое обоснование создания ГАП»,
в котором должны быть указаны: вид изделий и объем выпуска по каждому
их виду на длительную перспективу, а также трудоемкость работ; цель создания
ГАП и существующие ограничения на его создание; ожидаемые технико-эконо-
мические результаты в условиях данного предприятия функционирования ГАП.
Утвержденное технико-экономическое обоснование является основным ис-
ходным документом, обосновывающим включение работ по созданию ГПС в пя-
тилетний план.
Основная цель стадии технического задания — разработка и обоснование
требований ГАП на конкретном промышленном предприятии.
Техническое задание содержит разделы: «Наименование и область приме-
нения», «Основание для создания ГАП», «Этапы и сроки создания ГАП», «Ис-
полнители», «Цель и назначение ГАП», «Технические требования», «Технико-эко-
номические показатели», «Перечень стадий, работ по созданию ГАП с указанием
сроков и 'исполнителей», «Финансирование работ по созданию ГАП», «Порядок
приемки и аттестации ГАП». Отметим некоторые разделы более подробно.
В разделе «Цель и назначение ГАП» излагаются перечень выполняемых
функций, сведения о перспективе развития ГАП.
В разделе «Технические требования» содержатся требования к архитектуре
и порядку функционирования ГАП, компонентам ГАП, функциональным систе-
мам ГАП, технологии, параметрам гибкости (номенклатура, размер партии, чис-
ло партий в плановый период, программа выпуска}, надежности, уровню уни-
фикации и стандартизации, технике безопасности и по охране природы, патент-
ной чистоте, эстетике и эргономике, техническому обслуживанию и ремонту.
28
Приводятся значения мощности ГАП па начало и окончание работ, а такж.
проектной мощности.
В разделе «Технико-экономические показатели ГАП» устанавливаются: за-
траты на создание ГАП, в том числе «а разработку, капитальные вложения в
производственные фонды (строительно-монтажные работы, оборудование, сред-
ства вычислительной техники); затраты на внедрение ГАП; себестоимость изго-
товления продукции по изменившимся статьям калькуляции на единицу продук-
ции и производственной программы в целом; трудоемкость изготовления едини-
цы продукции годовой производственной программы в целом; годовой выпуск
продукции в натуральном или условно-натуральном выражении; общая площадь,
занимаемая ГПС (в том числе производственная, вспомогательная, служебно-
бытовые помещения); численность промышленно-производственного персонала, в
том числе производственных рабочих, а из них основных производственных ра-
бочих, число рабочих мест, включая производственное оборудование; число вер-
стачных и сборочных рабочих мест; оснащенность труда активной частью основ-
ных производственных фондов (руб./чел.); степень автоматизации и механизации
труда (удельный вес автоматизации труда, объем ручных работ, относительное
число рабочих, занятых наладкой и ремонтом оборудования): повышение произ-
водительности труда; условное сокращение объема труда людей; снижение ма-
териальных затрат; экономия от снижения себестоимости продукции; коэффици-
ент сменности работы оборудования; годовой экономический эффект; срок оку-
паемости капитальных затрат на создание ГАП.
Утвержденное техническое задание заказчик направляет в вышестоящую по
подчиненности организацию: головному предприятию — разработчику проекта
Г АП, проектному институту — разработчику проектно-сметной документации и
другим участникам создаваемой ГПС.
На стадии технического предложения осуществляется разработка предложе-
ний по комплексной автоматизации изготовления изделий на основе научно-тех-
нических проектных решений типовых ГПС по соответствующим видам произ-
водства.
«Техническое предложение» включает: характеристику объекта, номенклату-
ру выпускаемых изделий, перечень изделий с разбивкой по группам и выделе-
нием типового представителя по каждой группе; комплект чертежей типовых
представителей каждой классификационной группы; режим работы и фонды вре-
мени оборудования; комплект документации иа маршрутные техпроцессы; значе-
ние трудоемкости; расчет количества основного оборудования; состав и числен-
ность исполнителей; схему материальных потоков; расчет количества транспорт-
ного оборудования; технологические процессы складирования; расчеты количест-
ва складского оборудования и оборудования вспомогательных служб — инстру-
ментальных, ремонтных; площадь; структуру и организационно-технологическую
планировку, на которой обозначены оборудование, рабочие места, участки, склад-
ские и подсобные помещения, проходы, проезды, места складирования загото-
вок и готовой продукции, схемы движения предметов труда, готовой продукции,
отходов производства; структуры организации и матеральио-технического снаб-
жения, технического обслуживания и ремонта оборудования, инструментального'
хозяйства, технического контроля и управления качеством, технической подго-
товки производства; характеристики нестандартизированного оборудования; ор-
госнастку; порядок обеспечения техники безопасности и охраны труда; средства
энергоснабжения.
29
Техническое предложение согласовывается с головными предприятиями от-
расли по ГАП и утверждается руководителем работ по созданию ГАП и глав-
ным конструктором ГАП в отрасли. Утвержденное техническое предложение пе-
редается проектному институту, разрабатывающему проектно-сметную докумен-
тацию, и разработчикам АСУ ГАП, транспорта и складов, организации труда и
управления.
На основании утвержденного ТЗ заказчик с привлечением проектного ин-
ститута разрабатывает задание на проектирование, согласовывает и утверждает
его. Утвержденное задание на проектирование служит основанием для разра-
ботки проектно-сметной документации.
Основная цель стадии проектирования состоит в определении принципиаль-
ных решений, обеспечивающих последующую разработку рабочей документации
ГАП ([31].
Состав и содержание проектной документации по техническому проекту
АСУ ГАП разрабатывается в соответствии со стандартами: ГОСТ 24101—80,
ГОСТ 24203—80, ГОСТ 24204—80, ГОСТ 24205—80, ГОСТ 24207—80.
Проектирование АСУ ГАП на конкретном предприятии осуществляется на
основе адаптивного типового проекта. В состав адаптивного типового проекта
входят базовые типовые проектные решения (БТПР) я типовые проектные ре-
шения по комплексу функциональных задач, ориентированных на конкретный
вид производства (механообработка, сборка и т. д.). Базовые типовые проект-
ные решения не ориентированы на конкретный вид производства п могут быть
внедрены на любом предприятии, БТПР включают документацию технического,
программного, информационного обеспечения.
Документация по организации управления состоит из разделов: схема уп-
равления цехом, заводом; документация цеха, завода; численный и должностной
состав ИТР и служащих; организация рабочих мест ИТР и служащих; условия
труда.
Индивидуальный проект АСУ ГАП па базе адаптивного типового проекта,
как правило, разрабатывается на одной стадии «Технорабочий проект», а орга-
низация работ по созданию индивидуального проекта АСУ ГАП осуществляется
в соответствии с ГОСТ 23962—80.
Состав и содержание проектной документации на средства АСТПП разра-
батываются в соответствии с ГОСТ 23501.6—80, ГОСТ 23501.10—81.
Проектный институт увязывает все материалы в разделе «Технологические
решения» проекта ГАП, разрабатывает проект ГАП в целом в соответствии с
СП 202—81, утверждает проект и передает его заказчику.
Основная цель стадии «Рабочая документация» состоит в разработке рабо-
чей документации иа базе решения проекта. Работы этой стадии завершаются
выпуском документации, необходимой и достаточной для реализации ГАП. Раз-
работка рабочей документации осуществляется на основании утвержденной про-
ектно-сметной документации стадии «Проект».
Рабочую документацию на оборудование индивидуального изготовления, до-
работку типовых технических средств ГАП под конкретные условия предприя-
тия, на АСУ ГАП разрабатывает заказчик или заказчик заключает хозяйствен-
ные договоры на разработку данной документации с НИИ и КБ своей отрасли
или других отраслей.
Рабочая документация на АСУ ГАП разрабатывается в соответствии с
ГОСТ 24101—80, ГОСТ 24206—80, ГОСТ 24207—80, ГОСТ 24209—80.
30
Рабочая конструкторская документация на оборудование индивидуального
изготовления разрабатывается в соответствии с ГОСТ 2’102—68.
На стадии «Реализация проекта» обеспечивается изготовление и отладка
комплекса технических средств, строительно-монтажные работы, подготовка объ-
екта к внедрению, подготовка и обучение кадров. Стадия «Реализация проекта»
выполняется предприятием-заказчиком и включает следующие основные этапы:
организационные работы (составление графиков работ, комплектование шта-
тов, организация материально-технического обеспечения создания ГАП, орга-
низация поставки оборудования, заключение договоров па строительные, мон-
тажные и наладочные работы, координация и контроль за проведением работ и
т. д.);
изготовление и отладка технических средств ГАП единичного изготовления
и проведение доработки типовых технических средств;
строительно-монтажные работы;
комплектация и монтажные работы по установке типовых модулей;
комплектация и монтажные работы по установке стандартного, специаль-
ного технологического оборудования, контрольно-измерительной аппаратуры,
средств вычислительной техники, не входящих в состав типовых модулей;
подготовка и обучение кадров по вводу и эксплуатации ГАП;
подготовка информационен базы на машинных носителях для ГАП.
На стадии «Ввод в эксплуатацию» обеспечивается проведение комплексной
наладки всех компонентов ГПС, опытная эксплуатация и аттестация ГПС.
Стадия «Ввод в эксплуатацию» включает следующие основные этапы:
организационные работы, проведение автономной и комплексной наладки,
проведение приемки и аттестации ГАП и т д.;
наладка общего программного обеспечения ГАП;
комплексная наладка;
опытная эксплуатация;
приемка и аттестация ГАП.
Организационные работы выполняются предприятием-заказчиком. Автоном-
ная наладка технических средств ГАП ие требующих проведения пусконаладоч-
ных работ, производится предприятием-заказчиком.
Наладка общего программного обеспечения ГАП производится предприяти-
ем-разработчиком программного обеспечения или заводом-поставщиком средств
вычислительной техники.
После комплексной наладки ГАП производится опытная эксплуатация. Ре-
зультаты опытной эксплуатации гибкого автоматизированного производства
оформляются актом, в котором указывается проведение работ по определению
эксплуатационных характеристик ГАП, дополнительной отладке программ, про-
ведению корректировки эксплуатационной документации и даются рекомендации
по проведению приемки и аттестации ГАП.
Приемка и аттестация ГАП осуществляются в соответствии с программой,
составленной комиссией. Приемка ГАП состоит в проверке выполнения требова-
ний технического задания и проектной документации. Комиссия по приемке изу-
чает техническое задание, техническое задание на отдельные структурные эле-
менты ГАП, акты и протоколы испытания и опытной эксплуатации отдельных
структурных элементов ГАП. По результатам приемки и аттестации комиссия
составляет акт приемки я аттестации ГАП, который содержит технико-экономи-
ческие показатели эксплуатации ГАП и степень достижения проектных показа-
31
ТАБЛИЦА 1.3
Шифр работы Наименование работы Результат работы
1,2 Разработка программы обследования про- мышленного предприятия Программа обследования
2.3 Обследование производсгвенно-тсхнологиче- Состояние ироизводст-
ской структуры предприятия венно-технологической структуры
2,5 Обследование оргструктуры управления Оргструктура управле-
предприятием вия предприятием
2,4 Прогнозирование номенклатуры и объема производства продукции в перспективе Прогноз
5,6 Разработка технико-экономического обос- нования организации ГЛП ТЭО
6,7 Разработка технических требований к по- рядку функционирования ГЛП Технические требования
6,8 Разработка требований к технологическим процессам, технологическому оборудованию Разработка технико-экономических показа- телей ГАП Технические требования
6,9
9.10 Разработка технического задания на соз- Проект технического за-
дайне ГАП Дания
10,11 Утверждение тсхвического задания в го- ловных организациях Техническое задание
11,12 Разработка технических предложений по Проект технических пред-
автоматизации механообработки ложен и й
11,13 Разработка технических предложений по автоматизации сборочных операций То же
11,14 Разработка технических Предложений по автоматизации физико-химических опера- ций
11,15 Разработка технических предложений по автоматизации транспортных и складских операций »
11,16 Разработка технических предложений по автоматизации контрольных операций 1
16,17 Оформление -и утверждение технического Техинческое предложе-
предложения ние
17,18 Разработка на основе типовых решений проекта технологических решений в ГЛП Проект
17,19 Разработка на основе типовых решений проекта организации труда в ГАП То же
17,20 Разработка на основе типовых решений про- екта АСУ ГАП
17,21 Разработка на основе типовых решений проекта АСТПП
21,22 Оформление и утверждение проектно-смет- Проектно-сметная доку-
иой документации ментация
22,23 Разработка рабочей документации на обо- рудование индивидуального изготовления Разработка рабочей документации на до- работку типовых гибких 'Производственных Рабочая документация
22,24 То же
модулей »
22,25 Разработка рабочей документации на до- работку типовых решений АСТПП
22.26 Разработка рабочей документации на до- л
работку типовых решений АСУ 1 АП
32
Окончание табл. 1.3
Шифр Наииемованве работы Результат работы
26,27 Поставка серийно выпускаемого оборудо- вания Оборудование
26,28 Строительно-монтажные работы Готовые объекты
26,29 Изготовление технических средств индиви- дуального изготовления и их монтаж Технические средства
26,30 Подготовка информационной базы Информационная база
26,31 Обучение кадров Кадры необходимой ква- лификации
26,32 Монтажные работы по установке типовых Установленные гибкие
гибких производственных модулей производственные модули
32,33 Автономная наладка технических средств Налаженные технические средства
32,34 Наладка общего программного обеспечения Налаженное программное
34,35 Комплексная наладка ГАП и испытание Документ о комплексной
ГАП наладке ГАП
35,36 Опытная эксплуатация ГЛП Акт об опытной эксплу- атации
36,37 Приемка и аттестация ГАП Акт о приемке ГАП
телей. В числе показателей отмечаются затраты на создание ГАП, трудоемкость
и себестоимость изготовления продукции, годовой выпуск продукции, числен-
ность промышленно-производственного персонала, вооруженность труда, факти-
ческий годовой экономический эффект.
Рис. 1.6. Структура работ по организации ГАП на промышленном предприятии
2—99 33.
На рис. 1.6 показана взаимосвязь по организации гибкого ав-
томатизированного производства на промышленном предприятии.
В табл. 1.3 приводится перечень работ по организации ГАП.
1. 5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ГИБКОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
При проведении работ на конкретном предприятии с целью пе-
рехода на ГАП объективно возникает вопрос об оценке общест-
венных затрат на внедрение ГПС и оценке эффективности этих
затрат. При оценке затрат и эффективности затрат необходимо
выяснить: а) структуру затрат на создание ГПС и б) процедуру
определения эффективности затрат на создание ГПС.
Соизмерение затрат и результатов при создании ГПС являет-
ся частью общей проблемы, рассматриваемой в теории экономи-
ческой эффективности капитальных вложений. Вместе с тем при
обосновании экономической целесообразности создания ГПС су-
ществует своя специфика.
При обосновании экономической целесообразности создания и
эксплуатации ГПС необходимо исходить из следующих основных
принципов теории экономической эффективности капитальных вло-
жений.
1. Экономический эффект от использования ГПС, являющей-
ся результатом затрат средств, — это экономия общественного
труда при производстве каких-то видов продукции. Экономия тру-
да иди экономия времени является одним из решающих момен-
тов, определяющих направленность капитальных вложений.
К. Маркс писал о том, что экономия времени является первым
экономическим законом па основе коллективного производства.
2. Целесообразность реализации ГПС на конкретном предпри-
ятии обосновывается по соотношению между полным народнохо-
зяйственным эффектом и всеми затратами народного хозяйства
по каждому варианту, т. е. при решении, принимаемом на любом
уровне, нужно знать полную народнохозяйственную эффектив-
ность сопоставляемых вариантов.
3. В качестве критерия сравнения вариантов принимаются при-
веденные затраты, отражающие текущие затраты и капитальные
вложения.
При экономическом обосновании целесообразности использо-
вания ГПС следует учитывать:
полный народнохозяйственный эффект от использования гиб-
кой производственной системы — это экономический эффект в сфе-
ре производства и использования продукции, производимой в ус-
ловиях гибкого автоматизированного производства;
сравниваемые варианты, предлагаемые для организации про-
изводства продукции, приводятся к тождественному эффекту, т. е.
по каждому варианту определяются народнохозяйственные затра-
ты, которые необходимы для удовлетворения народнохозяйствен-
ной потребности в продукции;
34
цель внедрения ГПС — увеличение объема и качества выпус-
кнммпЙ продукции на базе интенсификации;
при рассмотрении двух вариантов, тот вариант является на-
цлуцппм, которому соответствует минимум приведенных затрат.
Проблема экономического обоснования автоматизации произ-
Bii ii inn привлекает внимание представителей науки и практики.
Aiuunn показывает, что опубликованные работы и методические материалы,
й мпирых в какой-то степени затрагиваются вопросы экономического обоснова-
liiirt шпоматизации производства, можно условно разделить на следующие груп-
пы
К первой группе относятся работы, где экономические аспекты автоматиза-
ции рассматриваются с точки зрения мероприятий по НОТ -[43J.
Следует отметить некоторые недостатки подхода, изложенного в методике
н<1 определению эффективности НОТ:
п) сравниваемые варианты не приводятся в сопоставимый вид при опре-
«•’.'ПЧ1ВИ годового экономического эффекта, что дает искаженную картину об
аффекте; б) при экономическом обосновании отсутствует комплексный подход,
t рассматриваются изолированно отдельные мероприятия.
Во второй группе работ излагаются методы определения экономической
*ффгктйвности автоматизации управления, использования ЭВМ для решения от-
лгльпых задач управления, планирования и учета, экономическое обоснование
енюматпзироваиных систем управления. Из наиболее крупных работ здесь сле-
дует отметить работы С. А. Думлера, С. Н. Лукашевича, Ф. И. Парамонова,
I' Л. Соколицына, А. Н. Трошина. В работах рассматриваются вопросы опре-
деления текущих, единовременных затрат, определение роста производительно-
111 труда и объема производства в связи с созданием АСУ [52, 67, 73J.
Третья группа работ посвящена вопросам экономического обоснования ме-
цьшияции и автоматизации производства [7, 26, 33, 35, 75].
Конкретно методических материалов по оценке экономической эффективно-
PtH ГПС пока не существует за исключением методик по определению эконо-
мического эффекта РТК..
При создании ГПС необходим комплексный подход к оценке
эффективности затрат па их внедрение и эксплуатацию. Основные
Положения комплексного подхода к экономическому обоснованию
Целесообразности создания систем такого типа на конкретном
Предприятии излагаются ниже.
Экономический эффект капиталовложений в мероприятия по
|(ИЯяиию ГПС определяется как разность приведенных народно-
ЩниЙетненных затрат произведенных для производства продук-
ции до применения ГПС и в условиях действия ГАП.
Общий вывод об эффективности осуществления всего комп-
ЙВЮ'Д мероприятий по внедрению и использованию ГПС дает раз-
ЙЩ1Ь приведенных народнохозяйственных затрат
Э = (С14-8„К1)-(С2 + 8аК2), (L1)
Не экономия приведенных народнохозяйственных затрат, по-
Яучн₽мпи при использовании ГПС, т. ,е. экономия второго ва'ри-
8йн1 гннисительно первого (базового), руб./год; Сь Са— затраты
35
Рис. 1.7. Схема приведения вариантов к тождественному эффекту
на годовой выпуск продукции до и после внедрения ГПС, руб./год;
ен — нормативный коэффициент эффективности дополнительных
капиталовложений; Кь Кг—капиталовложения соответственно до
и после внедрения ГПС, руб.
Положительное значение экономии приведенных народнохо-
зяйственных затрат говорит об экономической целесообразности
внедрения ГПС. Схема приведения вариантов в сопоставимый вид
дана на рис. 1.7.
Текущие затраты по базовому варианту (существующему) с
учетом приведения к тождественному эффекту по объему про-
дукции и качеству продукции определяются по формуле
C1=C1(N1, ©О+ДС^ + ДС,, (1.2)
где Ci—текущие затраты, приведенные к тождественному эф-
фекту, руб./год; Ci(Ni, ь>1) —текущие затраты до внедрения ГПС,
руб./год; ЛС1—дополнительные текущие затраты, которые были
бы необходимы для выпуска дополнительного объема продукции
AN, на который увеличится объем выпускаемой продукции в ус-
ловиях ГАП, руб./год; ДСг — дополнительные текущие затраты, ко-
36
foput- были бы необходимы для повышения качества выпускаемой
Продукции до уровня, достигаемого в условиях ГАП.
Капиталовложения по базовому (существующему) варианту с
Weгом приведения к тождественному эффекту определяются по
формуле
K1=KX(N1, ©0 + ДКх+ДК., (1.3)
где Ki — капиталовложения, приведенные к тождественному эф-
фекту; руб.; Ki(Ni, <В|)—капиталовложения до внерения ГПС,
руб.; ДК1 — дополнительные капиталовложения, которые были бы
необходимы для выпуска дополнительного объема продукции, на
который увеличится Объем продукции в условиях ГАП, руб.;
ДКг — дополнительные капиталовложения, которые были бы не-
обходимы, чтобы повысить качество выпускаемой продукции до
уровня, достигаемого в условиях ГАП, руб.
Текущие затраты по второму варианту
C,-C1(N,»,)-2’31+C„t, (1.4)
где S Э1 — экономия текущих затрат на предприятии, являющаяся
результатом внедрения ГПС, руб./год; СЭКс — текущие затраты на
содержание и эксплуатацию модулей ГПС, руб./год; п —число
направлении деятельности предприятия, на которых сказывается
влияние функционирования ГПС.
Капитальные затраты по второму (внедряемому) варианту
K^KjCNp ©J+Kmc-AFoeep, (1.5)
где Кщс — капитальные затраты, необходимые для реализации
мероприятий по внедрению ГПС на конкретном предприятии, руб.;
AF06cp — оборотные средства, высвобожденные в результате функ-
ционирования ГПС.
Для определения экономии затрат формула (1.1) преобразо-
вана к виду
Э = (д С,+д С, + ДЭ, -С.„) -
— (Кгпс—A Ki—А К4— A Fo6 ср).
Дополнительные текущие затраты АС: определяются по фор-
муле
AC^fj^jANj, (1.6)
J=i
где Су* j — удельная себестоимость j-ro вида продукции, руб./год;
ANj — дополнительный объем продукции j-ro вида, который мо-
жет выпускаться в условиях ГАП, ед./год; m — число наименова-
ний продукции.
Дополнительные текущие затраты
АС1=2ДСуД1Д(оА (1.7)
1=1
где ДСуд j — затраты на повышение качества на единицу научно-
технического уровня j-ro вида продукции, которые были бы не-
обходимы в базовом варианте для доведения уровня качества до
его значения в условиях ГАП, руб./год/ед.; Awj — приращение
научно-технического уровня j-ro вида продукции, которое будет
иметь место в условиях ГАП, ед.
Сумма экономии текущих затрат предприятия 23, за счет вне-
дрения ГПС определяется по каждому направлению деятельности
предприятия.
Экономия текущих затрат в результате снижения трудоемко-
сти продукции в условиях ГАП
Эг= VaTjS,
j-i
где ATj — снижение трудоемкости единицы j-ro вида продукции
в нормо-часах; s — среднечасовая заработная плата, руб./год.
Экономия текущих затрат на снижение материалоемкости про-
дукции, изготавливаемой в условиях ГАП, составит
~ SS Zk qkj,
где Zk — оптовая цена единицы меры k-го расходуемого матери-
ального ресурса, руб./мера; qkj—снижение нормы расхода к-го
ресурса на j-й продукт, мера/год.
Экономия расходов на управление вследствие уменьшения тру-
доемкости решения задач планирования, контроля, учета (услов-
ное высвобождение работников планово-экономического, финансо-
вого отделов, бухгалтерии, отдела материально-технического снаб-
жения и др.) определяется по формуле
Э3=2!—ZB,
где Zj, Z2 — расходы на управление соответственно до и после
внедрения ГПС, руб./год.
Текущие затраты на содержание и эксплуатацию модулей ГПС
равны:
СВко = + За + З3 -|- 3+4- 36 36,
где 31 — затраты на техническое обслуживание модулей ГПС
(прямая и дополнительная заработная плата персонала, обслу-
живающего модули с отчислениями на социальное страхование),
руб./год.; 32— амортизационные отчисления, руб./год; Зз — затра-
ты на электроэнергию, потребляемую техническими средствами,
руб./год; З4 — затраты на выполнение профилактических и теку-
щих ремонтов, руб./год; З5 —затраты на вспомогательное обору-
дование и материалы, необходимые для нормального функциони-
38
Грвпния модулей ГПС, руб./год; Зе — прочие затраты на эксплу-
Гяцию модулей ГПС (затраты на содержание помещения, осве-
щение и др.) руб./год.
Затраты на техническое обслуживание
Э1-(2Рп‘и+Др.1‘«В,)(1+ч).
ГДс Рц — численность инженерно-технического персонала i-й ка-
тегории, обслуживающего технические средства; P2i — числен-
ность операторов i-ro разряда, обслуживающих технические сред-
etna; tn — годовой фонд основной заработной платы инженерно-
технического работника i-й категории, руб./человеке-год; t2i— ча-
совая тарифная ставка операторов i-ro разряда, >руб./человеко-ч.;
В, — годовой фонд рабочего времени оператора i-ro разряда, ч/год;
q - - коэффициент, определяющий размер дополнительной заработ-
ной платы и отчислений органам социального страхования.
Амортизационные отчисления определяются по формуле
з.= 2К1Ч) А„
1=1
где Kj — стоимость j-ro вида технического средства ГПС, руб.;
о, — количество технических средств j-ro вида, используемых в
ГПС; Aj — норма амортизационных отчислений для j-ro вида тех-
нических средств, %/год; С — количество видов технических
средств ГПС.
Затраты на электрическую энергию
3,-МУФЦ„
где Му — установленная мощность комплекса технических средств
ГПС, кВт; Ф — годовой фонд времени работы комплекса техни-
ческих средств, ч/год; Ц3 — тариф за киловатт-час электроэнер-
гии, руб./кВт-м.
Затраты на текущий ремонт
3,- зад,.
1=1
где Ni — число ремонтов i-ro вида в год; Ц|—средняя стоимость
ремонта i-ro вида, руб.; d — число видов ремонта.
Затраты па вспомогательное оборудование и материалы
З5 = 5] 3, bj -р Зп 4- Зв м,
1=1
31 — стоимость единицы вспомогательного оборудования i-ro
нити, руб./ед.; Ь, — расход вспомогательного оборудования i-ro
йнди, ед./год; е — число видов вспомогательного оборудования;
- стоимость инвентаря, необходимого для обслуживания мо-
дулей гибких производственных систем, руб./год; Зв.и — стоимость
39
вспомогательных материалов (магнитная и перфорационная лен-
та, бумага для печатающих устройств и т. д.), руб./год.
Прочие затраты (Зе) слагаются из затрат на содержание по-
мещений, освещение и отопление помещений.
Капиталовложения на реализацию мероприятий по внедрению
ГПС на конкретном предприятии определяются по формуле
Kmc = ki + k2 + k3 + k4 + ks>
где ki — затраты на обследование предприятия для разработки ТЗ
на внедрение ГПС, руб.; кг — затраты на разработку оргпроекта
совершенствования управления предприятием в условиях ГАП,
руб.; кз — затраты на разработку информационного обеспечения
процесса производства и управления в условиях ГАП, руб.; кд —
затраты на разработку системы морального и материального сти-
мулирования, действующих в условиях ГАП, руб.; ks— затраты
на привязку типовых модулей ГПС к условиям конкретного пред-
приятия, руб.
Перечисленные виды расходов определяются по следующим
формулам:
.Т.И+ч),
где Рп—численность инженерно-технического персонала i-й ка-
тегории, занятого разработкой ТЗ; tn —годовой фонд основной
заработной платы инженерно-технического работника i-й катего-
рии, занятого в разработке ТЗ, руб.; Ti—продолжительность раз-
работки ТЗ, годы; Mi — число категорий инженерно-технического
персонала, занятых в разработке ТЗ; q — коэффициент, определя-
ющий размер дополнительной заработной платы и отчислений ор-
ганам социального страхования;
к,-§₽»:»« т.'о+ч).
1=1
где P2i — численность инженерно-технического персонала i-й ка-
тегории, занятой в разработке оргпроекта; tzi — годовой фонд ос-
новной заработной платы инженерно-технического работника i-й
категории, занятого в разработке оргпроекта, руб./чел.; Т2 —про-
должительность разработки оргпроекта, годы; М2— число катего-
рий инженерно-технического персонала, занятых в разработке орг-
проекта ;
k,-=^P„l„T,(l+4),
где Рз| — численность инженерно-технического персонала i-й ка-
тегории, занятой в разработке информационного обеспечения;
tai — годовой фонд основной заработной платы инженерно-техни-
ческого работника i-й категории, занятого в разработке информа-
ционного обеспечения, руб./чел.; Тз— продолжительность разра-
40
информационного обеспечения, годы; Мз — число категорий
ЦЖенерно-технического персонала, занятых в разработке инфор-
мационного обеспечения;
l-i
ГДв Р41—численность инженерно-технического персонала i-й ка-
Йгории, занятой в разработке системы морального и материаль-
ного стимулирования; t4i — годовой фонд основной заработной пла-
ты инженерно-технического работника i-й категории, руб./чел.;
Т»—продолжительность разработки системы морального и мате-
риального стимулирования, годы; М4— число видов инженерно-
технического персонала, занятых в разработке системы мораль-
ного и материального стимулирования;
к® = КПР+Кв.к+Км,
где Кп₽ — затраты на выбор наилучших типовых решений, руб.;
К,.к — стоимость выбранной копфигурации ГПС, руб.; Км — за-
траты на монтаж, наладку и опытное апробирование модулей
ГПС, руб.;
Затраты па выбор наилучших типовых решений
м.
KnP=gP5I3MTBI(l4-f|),
где Ms — число категорий ИТР, занятых выбором типовых реше-
ний; Tji — продолжительность выбора типовых решений i-й кате-
гории, мес; Р51 — число работников i-й категории, занятых выбо-
ром типовых решений; 3si — среднемесячная заработная плата i-й
категории работающих, руб./чел.
Затраты на выбранную конфигурацию ГПС Квк= У) Kjqj4- ke,
где С—количество видов оборудования, используемого в ГПС;
К)—стоимость j-ro вида технических средств, руб.; qj — количе-
ство технических средств j-ro вида, используемых в ГПС, шт.; кв —
Стоимость программного обеспечения, руб.
Затраты на монтаж, наладку, опытную эксплуатацию могут
быть приняты в размере 10% от стоимости оборудования прог-
раммного обеспечения.
Дополнительные капитальные затраты, которые были бы не-
обходимы для выпуска дополнительного объема продукции AKi =
m _
*-^ANjKj, где ANj — дополнительный объем продукции j-ro ви-
дя, который может выпускаться в условиях ГАП, ед.; Kj—сред-
ний объем капиталовложений, который был бы необходим для ор-
ганизации выпуска единицы дополнительной продукции j-ro ви-
ла п базисном варианте, руб./ед.; Kj = (F<1CHj+F06j)/ANj, где
-стоимость основных производственных фондов, которые
41
необходимо ввести в действие для выпуска дополнительного объ-
ема продукции ANj, руб.; FO6j — оборотные средства, необходимые
для увеличения выпуска продукции на ANj, руб.
Дополнительные капитальные затраты, которые были бы не-
обходимы для повышения качества выпускаемой продукции до
уровня, достигаемого в условиях ГАП, ДК2= VAKjД®}, где
AKj — капитальные затраты, имеющие то же значение, что и
ДСуд) в (1.7).
Высвобожденные в результате уменьшения технологического
цикла оборотные средства при функционировании ГПС AF06cp=
= Fi—F2, пде Fi — оборотные средства в материальных запасах
до реализации мероприятий по внедрению ГПС, руб.; F2— обо-
ротные средства в материальных запасах при функционировании
2. УПРАВЛЕНИЕ СОЗДАНИЕМ ТИПОВЫХ ГИБКИХ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ
циклом гибкой производственной системы
В понятие «создание гибкой производственной системы» входят
как разработка объектов системы и организация на их основе
производства, так и модернизация таких систем в процессе жиз-
ненного цикла с целью существенного повышения эффективности
производства.
Под гибкой производственной системой понимается множест-
во элементов, объединенных в единое целое, чтобы выполнить
определенный набор запрограммированных функций для дости-
жения требуемых результатов, т. е. все многообразие оборудова-
ния, машин, транспортных и складских средств и т. д. (см. гл. 1).
В понятие «использование системы» входит определение це-
лесообразности применения ГПС в конкретных условиях, обслу-
живание и периодический ремонт ее для того, чтобы она отвечала
предъявленным требованиям.
Вновь создаваемая ГПС посредством различных связей вклю-
чается в окружающую среду: социальную, экономическую, техни-
ческую, экологическую (рис. 2.1).
Создание и использование ГПС необходимо рассматривать с
позиций системного подхода.
Системный подход базируется на следующих принципах.
1. Комплексное планирование создания ГПС от формулиров-
ки идей о создании системы до снятия системы с эксплуатации
(или замены).
42
2. Возможность приостановки создания системы на любой ста-
дии, что вытекает из постоянной оценки хода создания системы.
3. Учет всех ресурсов, которые привлекаются для решения по-
ставленной проблемы, в том числе и при эксплуатации.
4. Использование единых количественных мер при принятии
решений на всех стадиях создания системы.
С точки зрения системного подхода на каждой стадии, из ко-
торых состоит жизненный цикл системы, осуществляется итера-
тивный процесс принятия решений. При итеративном процессе
Принятия решения выполняются следующие действия: формули-
рование технического задания или технических условий на вы-
полнение какой-то стадии жизненного цикла системы, анализ, син-
тез, оценка и принятие решения о выборе одного из вариантов
(рис. 2.2).
Рассмотрим более подробно понятие жизненного цикла сис-
|емы,
Понятие «жизненный цикл» получило широкое распространение
я современной системотехнике, и оно включает все этапы разра-
fliHKH, производственного освоения и снятия системы с производ-
»1«п, т. е. оно включает все стадии от формирования идеи о соз-
HHtlldt системы, разработки технической документации, произвол-
• пт и эксплуатации системы, ее модернизации до снятия с эксплу-
якнши, Жизненный цикл системы возникает в одном из следую-
43
Контур оптимизации
Рис. 2.2. Структура итеративного процесса
щих случаев: а) как необходимость использования системы для
удовлетворения новых потребностей; б) как повторение преды-
дущей системы, жизненный цикл которой завершился (это так на-
зываемое следующее поколение) на новых научно-технических ре-
шениях. Системы следующего поколения удовлетворяют увеличи-
вающиеся потребности или выполняют существующие потребности
лучше, в то время как новая система удовлетворяет потребности,
которые могли ранее не существовать и возникли как результат
научно-технического или социального прогресса.
Между начальной и конечной точками жизненного цикла сис-
темы существует несколько фаз, стадий, этапов, которые объеди-
няются в два периода: период создания системы и период ее ис-
пользования (эксплуатации) (.рис. 2.3). Период создания вклю-
чает этапы, необходимые для того, чтобы определять потребно-
сти, конструкцию системы, условия испытания, изготовления и
установки (поставки и монтажа системы). Период использования
состоит из этапов работы и обслуживания, включая периодиче-
скую модернизацию или улучшение для продления жизненного
цикла и выполнения предъявляемых к системе требований. Опи-
шем стадии и фазы создания и использования ГПС (табл. 2.1).
ТАБЛИЦА 2.1
Период Фаза Стадия
Создание Разработка: теоретические и приклад- ные исследования конструирование Изготовление Транспортировка, монтаж Формулирование обшей концепции (идеи) Выбор альтернативного решения Разработка технологии Эскизное проектирование Техническое проектирование Рабочее проектирование Изготовление Испытание, настройка
Использо- вание Действие системы Эксплуатация Ремонт Модернизация
44
Информация
(потребности, ресурсы, окружающая среда)
Изделия
Рис. 2.3. Диаграмма жизненного цикла гибкой производственной системы
Стадия формулирования общей концепции (принципов создания) системы —
первый шаг, в процессе которого анализируются возможности выполнения по-
ставленной цели. Важными факторами являются техническая и экономическая
возможность создания системы. На этой стадии намечаются конкретные цели
ГПС, вырабатываются требования к ней, осуществляется анализ номенклатуры
Изделий для производства в условиях ГПС, изделия классифицируются по кон-
структивно-технологическим группам.
Выбор альтернативного решения. Исходя из результатов анализа первого
шага можно синтезировать альтернативные подходы к конструированию ГПС.
При этом предварительно определяются производственно-технологические эле-
менты, на основе которых может быть организовано ГАП для определенной
конструктивно-технологической группы изделий, вид ГАП по уровням организа-
ционной структуры (на основе гибких производственных модулей — ГПМ, гиб-
ких автоматизированных линий, участков, гибких автоматизированных цехов —
ГАЦ, гибкого автоматизированного завода — ГАЗ). Предполагаемые технические
решения проблемы затем анализируются и оцениваются с точки зрения неко-
торых критериев, которые включают: технические параметры, требования к ре-
сурсам, требуемые затраты, требуемое время, экономический эффект.
Выбор одного из альтернативных решений производится в следующем по-
рядке:
45
1) анализ конфигурации системы и ее отдельных элементов, чтобы удовлет-
ворить различным требованиям;
2) определение параметров системы и ее отдельных подсистем, определе-
ние ограничений и их взаимосвязей;
3) выбор критерия (критериев), по которому система будет оцениваться и
оптимизироваться;
4) формирование первичных концепций конструкции системы, что включает
в себя синтез возможных решений;
5) создание структурной схемы, представляющей различные подсистемы и
их связи, что включает анализ и синтез функциональных подсистем, систему
контроля и ремонта, конфигурацию, надежность, средства обслуживания, стан-
дартизацию, меры безопасности;
6) анализ возможности создания системы, состоящей из рассмотрения:
а) технической возможности создания системы в пределах существующего уров-
ня знаний; б) экономической целесообразности создания системы в пределах
существующих ограничений на ресурсы; в) финансовой возможности создания
системы в пределах существующих объемов ассигнований;
7) оценка альтернативных вариантов конструируемой системы, что включает
оптимизацию на основе выбранного критерия :(критериев) и существующих ог-
раничений;
8) выбор паи лучшего альтернативного решения;
9) деталировка системы по подсистемам, которая производится в соответст-
вии с системным подходом, выбранными критериями и существующими ограни-
чениями.
Фаза «конструирование» может быть разделена на четыре стадии. Стадия
эскизного проектирования начинается с выбора одного нз принципиально осу-
ществимых конструктивных решений. При этом определяются параметры систе-
мы и подсистемы, из которых опа состоит; параметры взаимоувязываются в
модель системы. В модель системы входят следующие элементы:
а) общая структурная схема, определяющая главные подсистемы, их взаи-
мосвязи;
б) общая функциональная схема или серия схем (согласно ЕСКД);
в) математические модели системы и подсистем. Если невозможно получить
математические модели, используют модели па вербальном уровне, описываю-
щие взаимосвязь между элементами системы.
На стадии «конструирование» можно различать три принципиально отли-
чающихся типа подсистем, входящих в состав ГПС и связанных соответственно
со сбором, хранением, преобразованием и использованием информации; с пре-
образованием и использованием энергии и с преобразованием вещества.
При конструировании ГПС следует помнить, что управление
ее жизненным циклом заключается в целенаправленном воздей-
ствии на все частные объекты и процессы, составляющие сущ-
ность жизненного цикла, как совокупного объекта управления.
Среди всего многообразия частных объектов и процессов, состав-
ляющих жизненный цикл и которыми требуется управлять, необ-
ходимо выделить следующие:
общие цели ГПС или ее назначение;
46
наилучшие конфигурации ГПС, ориентированные на достиже-
ние определенных целей (альтернативные пути достижения целей
или выполнения заданных функций);
научно-исследовательские работы, связанные с созданием эле-
ментов ГПС;
технические разработки, относящиеся к элементам системы;
информационное обеспечение фаз жизненного цикла системы;
изготовление, монтаж и отладка модернизированной (или прин-
ципиально новой) ГПС;
подготовка и переподготовка персонала для эксплуатации и
ремонта элементов системы;
обслуживание и ремонт ГПС.
При управлении жизненным циклом ГПС решаются конкрет-
ные задачи по каждой функции управления: планирование, ор-
ганизация, контроль, учет, регулирование.
Рассмотрим содержание процедуры управления на примере
управления общей целью или назначением. Оно заключается в вы-
явлении конкретных целей, которые ГПС должна выполнить. Без
этого, в принципе, отсутствует основа для построения различных
альтернативных вариантов системы. При установлении конкрет-
ных целей необходимо соблюдать некоторый уровень общности,
на котором конкретизируются цели.
Если цели описаны в общем виде, то требования к системе, ус-
танавливаемые в ТЗ, будут зависеть в большей степени от интер-
претации этих целей составителем ТЗ, чем, собственно, от самих
целей. Если же цели излишне конкретизированы, то существенно
ограничивается число вариантов достижения целей, так как бу-
дут конкретизированы не столько цели, а представление о ГПС.
Например, если указано, что цель состоит в организации произ-
водства РЭА с использованием определенных, автоматизирован-
ных модулей, то практически нет возможности рассматривать
действительно различные альтернативы ГПС. Причем всегда су-
ществует потенциальная опасность того, что можно описать та-
кие цели, которые недостижимы при существующем уровне зна-
ний и уровне развития техники. Один из возможных подходов к
проблеме формулировки реально достижимых целей состоит в
использовании метода экспертных оценок, при использовании ко-
торого мнение специалистов систем этически запрашивается и ана-
лизируется. При этом необходимо добиться того, чтобы конкрети-
зированные цели представляли собой связанное, логическое и не-
двусмысленное целое. Так как ГПС должна достигать сложные
цели, то необходимо провести анализ для выявления основных
целей или основного назначения системы, что и будет служить
основой для определения требований к системе.
С проблемой определения целей связана и проблема установ-
ления требований к ГПС, выполнение которых существенно вли-
яет на достижение целей. Определение требований к системе, со-
относящихся должным образом с целями, которые должна до-
47
етигать система, требует большого практического опыта. При этом
ошибки, которые появятся в результате включения излишних
требований, не лучше ошибок, появляющихся в результате того,
что какие-то важные требования будут забыты или не приняты во
внимание. На практике встречаются многочисленные случаи, ког-
да при составлении ТЗ на разработку определенных технических
систем формулируется такое большое количество требований, что
их практически невозможно выполнить. Формирование требова-
ний по принципу «на всякий случай включим все» не является
наилучшим. Так же очевидно, что неучет существенных требова-
ний легко может привести к неправильному построению структу-
ры системы и приведет к многочисленным ошибкам. Поэтому ра-
зумное решение лежит где-то между учетом всех возможных тре-
бований и слишком малым количеством требований.
Управление наилучшими конфигурациями ГПС состоит в вы-
полнении каждой функции управления применительно к наилуч-
шей альтернативной концепции системы. Существует мнение, что
наиболее трудная проблема системного анализа и состоит в фор-
мулировке альтернативных концепций системы, различие между
ними может заключаться в одной важнейшей подсистеме. В этом
случае все задачи управления относятся к этой подсистеме, если
влияние всех других характеристик является одинаковым. При
управлении конфигурацией ГПС цель состоит в выборе наилуч-
шсй конфигурации и реализации ее. При этом возникает вопрос:
до какой глубины осуществлять детализацию конкретной альтерна-
тивной концепции системы. Так как задача управления данным ча-
стным объектом состоит в том, чтобы решить, какую альтернатив-
ную структуру следует разрабатывать, а конкретные детали той
или иной концепции обычно отсутствуют, то такая недостаточная
определенность обычно приводит к большому разбросу значений
показателей эффективности ГПС и затрат на нее. Но, с другой сто-
роны, нельзя требовать, чтобы альтернативные конфигурации та-
кой ГПС были бы спроектированы детально до выбора наилуч-
шей конфигурации, так как это противоречит смыслу управления
наилучшей концепцией — осуществить выбор до того, как все
концепции будут детально разработаны. Поэтому можно дать
только одну рекомендацию относительно того, какой должна быть
глубина детализации. Опа должна быть такой, чтобы при выбо-
ре наилучшей организационной структуры ГПС можно было по-
лучить надежный ответ. В некоторых случаях может оказаться,
что сделать надежный выбор невозможно, пока по нескольким
альтернативным концепциям не будут известны детали дальней-
шей разработки. В этом случае можно рекомендовать параллель-
ную разработку нескольких вариантов, так как на начальном эта-
пе между концепциями нет различий.
Наиболее приемлемым аппаратом формализации для решения
некоторых задач управления жизненным циклом ГПС является
альтернативный граф. На рис. 2.4 дано схематическое изображе-
48
Ср о о)
четвертая
Рис. 2.4. Схематическое изображение альтернативных концепций
ние нескольких альтернативных концепций создания ГПС в виде
альтернативного графа. Некоторые из них приводят к различным
целям. Дадим общую характеристику каждой концепции. Пред-
ставим, что для первой концепции научно-технические решения
изучены, обоснованы и мероприятия данного варианта можно
включать, или они уже включены, в производственный план, т. е.
изготавливать, монтировать и эксплуатировать технологическое
оборудование, вычислительную технику, способствующих автома-
тизации производственных процессов. Вторая концепция по прог-
нозам позволяет создать ГПС с более высокими параметрами, но
научно-технические решения этой концепции не изучены так глу-
боко и всесторонне, как и в первом случае. Мероприятия данно-
го варианта—это темы опытно-конструкторских разработок, про-
екты строительно-монтажных работ. Третья концепция потенци-
ально обладает большими достоинствами по сравнению с преды-
дущими, но для ее реализации необходимо провести ряд научно-
исследовательских работ. Четвертая концепция позволяет полу-
чить тот же результат, что и третья, но при других условиях.
Теория и практика управления жизненным циклом сложных
систем, к которым также относятся и ГПС, показывает, что эффек-
тивным подходом является программно-целевое управление жиз-
ненным циклом. Основой программно-целевого управления явля-
ется отображение жизненного цикла ГПС в целевой научно-тех-
нической программе. Такая программа характеризуется динамич-
ностью цели, наличием альтернатив достижения цели, вариантной
организацией работ.
После достижения цели сформированная целевая научно-тех-
ническая программа может превратиться в действующую произ-
водственную систему с функциональными целями. Новые цели бу-
дут отображать новое поколение ГПС.
49
2.2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕЛЕВОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКО И
ПРОГРАММЫ СОЗДАНИЯ ТИПОВОЙ ГИБКОЙ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
Программно-целевое управление является наиболее эффектив-
ным подходом к организации работ по созданию новых слож-
ных технических систем, к которым относятся и ГПС. Целевые
научно-технические программы по созданию ГПС в конкретной
отрасли по содержанию, по характеру решаемых задач могут
иметь различную направленность и масштабы. Число целевых
научно-технических программ зависит от особенностей отрасли,
подотрасли. Так, при разработке целевых научно-технических про-
грамм, целью которых являются ГПС для производства РЭА, чи-
сло их должно равняться числу типовых видов производства в
рассматриваемой отрасли. Структура целевой программы такого
типа, состав ее параметров, методы их определения зависят от
особенности отрасли, от конструктивно-технологической специфи-
ки и эксплуатационного назначения продукции, которая будет
производиться в условиях ГАП.
Рассмотрим в общем плане порядок разработки целевой на-
учно-технической программы по созданию типовой ГПС.
Исходя из того, что конечная цель программы должна ори-
ентироваться на удовлетворение народнохозяйственной потребно-
сти в продукции, изготавливаемой в условиях ГАП, и формирует-
ся цель конкретной программы по созданию ГПС.
Конечной целью программы по созданию ГПС, следователь-
но, должно быть удовлетворение народнохозяйственной потребно-
сти, т. е. удовлетворение потребности в тех изделиях, которые бу-
дут производиться в условиях ГАП. Условием достижения этой
конечной цели является организация отлаженного функциониру-
ющего производства, обеспечивающего выпуск новых или модер-
низированных изделий в заданном объеме [24].
Состав и иерархия промежуточных целей программы формиру-
ются на основе разработки дерева целей программы. Для прог-
раммы создания ГПС дерево целей имеет, как правило, пять уров-
ней иерархии. Каждому уровню соответствует своя структура про-
межуточных целей, которые являются подцелями.
Конечная цель программы соответствует самому верхнему пер-
вому уровню дерева целей— автоматизированному производствен-
ному процессу изготовления изделий в заданном объеме. При ее
формировании необходимо:
составить перечень наименований типовых изделий, которые
будут выпускаться в условиях ГАП;
определить диапазоны значений технико-эксплуатационных
характеристик каждого наименования выбранных изделий;
сформулировать требования к производству изделий всех на-
именований;
установить сроки достижения конечной цели, т. е. сроки функ-
ционирования ГПС.
50
Наибольший интерес представляет леречень требований к про-
изводству изделий, т. е. перечень требований к отлаженному функ-
ционирующему производству, организованному на основе ГАП.
Остановимся более подробно на требованиях к функциониру-
ющему производству изделий, организованному на принципах
ГАП, Естественно, что перечень требований является результатом
специально выполненной работы, в процессе которой анализиру-
ется развитие технологических способов в отрасли, а также ре-
зультаты фундаментальных и поисковых НИР, которые могут в
дальнейшем использоваться при разработке ГПС.
Создание ГПС должно внести следующие изменения в произ-
водстве:
увеличить производительность труда до расчетной величины;
увеличить фондоотдачу до расчетной величины;
уменьшить простои оборудования до расчетной величины;
улучшить качество и повысить надежность продукции до рас-
четных пределов;
улучшить условия труда, снизить травматизм и професси-
ональные заболевания;
снизить трудоемкость выпускаемой продукции до расчетных
величин;
уменьшить брак;
повысить уровень использования типовых прогрессивных тех-
нологических процессов;
повысить уровень автоматизации разработки технологических
процессов и технологической оснастки;
повысить уровень автоматизации проектирования нестандарт-
ного технологического оборудования и контрольно-измерительной
аппаратуры;
повысить уровень стандартизации и унификации изделий, бло-
ков, узлов и деталей;
повысить уровень технологичности изделий.
Формирование промежуточных целей (подцелей) всех других
уровней (кроме первого) начинается с самого нижнего, 5-го уров-
ня от начала выполнения программных мероприятий программы
по ходу технологического процесса их выполнения.
К программным мероприятиям 5-го уровня относятся научно-
исследовательские темы, направленные на исследование и разра-
ботку новой, более совершенной материально-элементной базы для
создания ГПС — материально-элементной базы модулей ГПС. По
каждой НИР и ОКР должна быть установлена конкретная цель,
определены качественные и количественные характеристики этой
цели, составлен перечень целей этого уровня, определена продол-
жительность достижения каждой цели.
Целью 4-го уровня является собственно разработка конструк-
ций и технологий изготовления модулей ГПС, программного обес-
печения и методов его разработки. Число целей этого уровня дол-
жно соответствовать номенклатуре модулей ГПС и числу необ-
51
ходимых управляющих программ. При формировании целей этого
уровня необходимо:
составить перечень объектов, которые должны разрабаты-
ваться с указанием эксплуатационного назначения каждого объ-
екта;
определить состав (номенклатуру) основных параметров каж-
дого объекта (особенно тщательно выясняется номенклатура пара-
метров объектов специального характера, ранее не применявших-
ся);
установить значение основных параметров каждого объекта,
которые должны быть достигнуты по окончании его разработки;
установить сроки начала и окончания работ по достижении
каждой цели;
определить, сколько объектов каждого вида потребуется из-
готовить для обеспечения конечной цели;
составить перечень программ (пакетов программ), которые
должны разрабатываться для управления станками, транспортом,
автоматизированными складами и другими технологическими
объектами;
составить перечень программ, которые должны разрабатывать-
ся для управления процессами, составляющими совокупный объ-
ект управления;
установить значение основных параметров каждой программы.
Цели 3-.ro уровня дерева целей —изготовление объектов-моду-
лей, к которым относится и оборудование (станки, агрегаты, ав-
томаты, стенды), изготавливаемое для организации автоматизи-
рованного производства изделий на базовых предприятиях. Стру-
ктура целей З-ito уровня в значительной степени предопределяет-
ся структурой целей .предыдущего 4-го уровня. Сюда должны быть
включены все модули ГПС, которые необходимо изготовить (раз-
работанные) и приобрести (выпускаемые серийно промышленно-
стью) .
К целям 2-го уровня дерева целей относится установка и от-
ладка модулей и оборудования на базовых предприятиях, а также
мероприятия, связанные с организацией и подготовкой ГПС к
эксплуатации. При формировании целей этого уровня необходимо:
составить перечни изготавливаемого и приобретаемого обору-
дования;
уточнить количество изготавливаемых и приобретаемых объ-
ектов в соответствии с масштабами производства изделий на ба-
зовом предприятии;
составить перечни мероприятий организационно-производствен-
ного характера, которые должны быть выполнены с указанием це-
ли каждого мероприятия;
установить сроки достижения каждой цели, взаимоувязанные
со строками достижения конечной цели программы.
Все цели, исключая глобальную цель программы, как было
сказано, выше, называются промежуточными целями или подце-
52
лями. Структура программных мероприятий, входящих в целевую
научно-техническую программу, предопределяется структурой ее
промежуточных целей. Каждой промежуточной цели определенно-
го уровня соответствует (кроме целей первого и второго уровней)
одна или несколько тем НИР и ОКР, обеспечивающих достижение
промежуточной цели.
Работы 2-го уровня представляют собой процессы изготовле-
ния, установки и отладки технологического оборудования и вы-
полнения организационных мероприятий по подготовке ГАП.
К работам 1-го уровня относится сам автоматизированный про-
изводственный процесс изготовления изделий в заданном объеме.
Структура тем НИР и ОКР, входящих в программу, характери-
зуется числом тем, направленных на разработку материально-эле-
ментной базы модулей ГПС, т. е. на разработку конструкции мо-
дулей ГПС, технологических процессов и оборудования для из-
готовления модулей. Отклонения от типовой структуры определя-
ются либо особой новизной материально-элементной базы (повы-
шается доля работ этого направления), либо большими масшта-
бами предстоящего производства изделия (повышается доля ра-
бот по изготовлению модулей ГПС).
Все показатели целевой научно-технической программы делят-
ся на показатели собственно программы, как некоторого комплек-
са программных мероприятий определенной структуры и после-
довательности, и параметры глобальной цели и промежуточных
целей программы, т. е. объектов, создаваемых в процессе ее вы-
полнения.
По содержанию все показатели можно разделить на четыре
группы: технико-эксплуатационные, структурпо-временные, орга-
низационно-п роизводст вен ные, э коном ические.
К технико-эксплуатационным относятся показатели всех объ-
ектов. Для каждого из них, входящего в систему, должен быть
определен состав основных технико-эксплуатационных показате-
лей и установлены (заданы) их численные значения. К технико-
эксплуатационным показателям, кроме названных выше (увеличе-
ние производительности труда, фондоотдачи и др.), относятся
также производительность, безопасность, точность, маневренность,
гибкость, надежность, вероятность успешного выполнения задачи,
эволюционное развитие, возможность ремонта, срок службы.
Структурно-временные показатели — это число уровней в де-
реве целей программы; число промежуточных целей каждого
уровня; общее число промежуточных целей и разрабатываемых
объектов; число тем НИР и ОКР, мероприятий, которые необхо-
димо выполнять для достижения конечной цели программы; струк-
тура тем НИР и ОКР, мероприятий по их направленности и по
уровням целей; трудоемкость выполнения каждой темы и прог-
раммного мероприятия и т. д.
В состав организационно-производственных показателей вхо-
дят: объемы производства (в натуральных единицах) всех моду-
БЗ
лей ГПС, сроки ввода в действие производственных мощностей
на предприятиях-изготовителях новых модулей для ГПС и другие
показатели.
Экономическими показателями целевой программы являются:
затраты па выполнение всего комплекса мероприятий программы
с делением их по источникам финансирования, по направлениям
расходования, по срокам получения и расходования, по стадиям
(уровням) выполнения программы, по целевому назначению (для
достижения каждой конкретной цели); сметная стоимость работ
программы с делением по темам НИР, ОКР, мероприятиям, по
стадиям, этапам выполнения работ, по календарным периодам;
себестоимость и оптовые цены всех создаваемых модулей; эконо-
мическая эффективность выполнения целевой программы.
Численные значения показателей целевой программы опреде-
ляются в соответствии с принятыми методами их расчета и прог-
нозирования с учетом специфики конкретной отрасли.
Важнейшими являются показатели глобальной цели програм-
мы. От них зависят состав и значения показателей промежуточ-
ных целей всех нижних уровней.
Состав технико-эксплуатационных параметров ГПС, как отме-
чалось выше, задается, а затем уточняется на стадии формирова-
ния глобальной цели программы.
Количественные значения параметров либо задаются при фор-
мировании целевой программы более высокого уровня, либо ус-
танавливаются при составлении ТЗ на лрО|грамму.
2.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ТЕОРИИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ
ПРИ ВЫБОРЕ ВАРИАНТОВ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
Как изложено выше, на всех этапах жизненного цикла ГПС
необходимо выбирать наилучшие технические и организационно-
экономические решения. Методологической базой выбора таких
решений может быть теория принятия решения. Согласно этой те-
ории для процесса принятия решений характерны следующие си-
туации:
1. Существует некоторое множество альтернативных решений,
действий, которые разработчик ГПС может выбирать при созда-
нии системы. К ним относятся, например, различные взаимоиск-
лючающие друг друга концепции создания ГПС, различные кон-
структивные решения, оборудование и т. д.
2. Возможно некоторое множество условий, в которых окажет-
ся ГПС после ее создания. Среди таких условий можно назвать
условия эксплуатации, конструктивно-технические особенности
изготавливаемых изделий и т. п. Указанные условия не находят-
ся под непосредственным контролем разработчика ГПС, прини-
мающего решение о выборе того или иного альтернативного ре-
шения. Причиной может быть, например, отсутствие данных о
том, как научно-техпическое решение связано с будущими усло-
виями эксплуатации ГПС.
54
3. Может быть получено некоторое множество результатов,
которые зависят от выбранного альтернативного решения и опре-
деленных условий, в которых окажется ГПС. Другими словами,
результат зависит от комбинации альтернативных решений и ус-
ловий.
4. Имеется возможность оценки вероятности каждого условия,
в котором в будущем может оказаться ГПС.
5. Сформулировано правило принятия решения. Решения мож-
но классифицировать по нескольким признакам. Для нас важен
один из них — это результат принятия решения. Все решения мо-
гут приниматься в условиях определенности, в условиях риска и
в условиях неопределенности. Если решение принимается в усло-
виях определенности, то каждое действие имеет известный резуль-
тат; в условиях риска и неопределенности каждое действие может
иметь более одного результата в зависимости от условий, но в
первом случае каждое условие имеет известную вероятность, а во
втором неизвестную.
Введем обозначения:
А= (ai, ai...31....ат) — возможные альтернативные решения
(действия)
S=(S|, S2, ... , Sj, ..., sn) —ряд возможных условий, в которых
может функционировать система;
Р= (рь р2,... pj,..., рп)—вероятность выполнения определен-
ного условия. Причем O^pj^l, Spj=l.
Каждая пара (ai, S]) связана с результатом, который обозна-
чим Tij.
Связь альтернативного решения (действия), условия и резуль-
тата может быть представлена в виде матрицы:
Если решение выносится в условиях определенности, эта матрица
понижается до вектора.
Рассмотрим на примере процедуру принятия решения в усло-
виях риска и неопределенности.
55
Пример. При анализе проблемы создания типовой ГПС для определенного
вида производства, например механообработки, выявлено, что существует три
концепции создания таких ГПС: 1) ГАП на основе завода-автомата; 2) ГАП
на основе гибких автоматизированных цехов; 3) ГАП на основе отдельных
быстро заменяемых модулей. Типовая ГПС может зкеплуатироваться при двух
возможных условиях: а) мехаиообработка сохранит в обозримом будущем свое
доминирующее значение при обработке изделий; б) механообработка будет вы-
тесняться какими-то более прогрессивными технологическими процессами. Как
видим, пример содержит три альтернативных действия, из которых необходимо
выбирать одно и два возможных условия эксплуатации системы. Комбинация
альтернативных решений и условий дает шесть результатов. Проанализируем
каждое действие. Предположим, что выбирается первая концепция при условии,
что механообработка сохранит свое доминирующее положение. В качестве ре-
зультата во всех случаях будем рассматривать производительность труда, фон-
доотдачу, экономический эффект при эксплуатации ГПС. Ясно, что первая кон-
цепция для первого условия наиболее благоприятная.
С другой стороны, если механообработка утратит свое доминирующее по-
ложение, то создание ГПС на базе изложенной концепции может иметь и отри-
цательное значение. Подобное утверждение особенно будет близко к истине,
если к моменту окончания разработки решения, заложенные в ГПС, морально
устареют. ’
Третья концепция наиболее подходит для второго условия, так как в систе-
му можно будет оперативно вводить автоматизированные модули, использующие
новые технологические процессы.
Допустим, что все значения показателей, выбранных в качестве результа-
та, можно выразить одним числом и выберем их. Тогда матрица принятия ре-
шения будет выглядеть так:
«1 s«
ах 100 25
аа 90 65
а3 75 75
Если известно, что механообработка никогда не утратит своего доминирую-
щего положения, то необходимо при принятии решения пользоваться только
первым столбцом. Ясно, что в таких условиях будет выбрана альтернатива alt
так как она позволяет получить наибольший результат. Если с вероятностью,
равной единице, известно, что механообработка к окончанию разработки ГПС
утратит свое доминирующее положение, то выбирается альтернатива аз.
Предположим, что точных знаний об условиях использования типовой ГПС
нет. Тогда проблема альтернативного выбора является неопределенной и тре-
буются знания вероятности, с которой механообработка сохраняет свое доми-
нирующее положение.
Предположим, что каким-то образом можно определить эту вероятность.
Тогда выбор решения осуществляется в условиях риска.
В условиях определенности было известно, что p:(Si) = 1.0 и p(Sa)=O или
p(Si) =0 и p(S2)-l,O; p(S,)+p(S2) = l.
Пусть в условиях риска р (Si) =0,900, p(S2) =0,100.
56
Матрица принятия решения в этом случае выглядит следующим образом:
S, прн pl=0,90 S, при р, =0,10
at 100 25
at 90 65
as 75 75
При выборе решения в условиях риска вычисляется ожидаемое значение
каждого действия, а затем выбирается действие с наибольшим ожидаемым зна-
чением.
Введем следующие обозначения:
B[ai] — ожидаемая оценка результата при выборе решения а;,
В [811= Sri, Ptsp.
Для рассматриваемого примера EfaJ = 100 x0,9+25x0,10=92,5; Е[а3] =
=90x0,9+65X0,10=87,5; Е[аэ] =75 x0,9 +75x 0,10= 75,0.
Так как Е[а,] имеет наибольшее ожидаемое значение, выбираем а,.
Для случая p(S|)=0,7 имеем B[ai] = 100x0,7+25X0,3=77,5; Е[а2]=90Х
X0,7+65X0,3 = 82,5; Е[а8] =75X0,7+75X0,3=75,0 и должны выбрать а2.
Предположим, что информации о значении вероятностей нет. В этом случае
можно вычислять ожидаемые значения каждого действия для различных веро-
ятностей, и узнав, где ожидаемые значения для двух действий одни и те же,
определить границы ожидаемых значений результата для каждого выбранного
действия (табл. 2.2).
ТАБЛИЦА 2.2
P(S,) E|>i] ЕЫ ElaJ P(S.) Efa.J Ela2] Ela,l
1.0 100 90 75,0 0,5 62,5 77,5 75,0
0,9 92,5 87,5 75,0 0,4 55,0 75,0 75,0
0,8 85,0 85,0 75,0 0,1 32,5 67,5 75,0
0,7 77,5 82,0 75,0 0,0 25,0 65 75,0
Выделенные в табл. 2.2 числа показывают, какие альтернативные действия
выбираются. Из таблицы видно, что правило принятия решения заключается в
следующем:
выбираем ai, если l,O>p(Si) >0,8;
выбираем а2. если 0,8>p(Si) >0,4;
выбираем аз, если 0,4>р (Si),^0,0.
По данным таблицы можно построить правило принятия решения в виде
графика (рис. 2.5).
Например, необходимо принять решение при условии, что механообработка
сохранит свое доминирующее положение с вероятностью, равной единице (пер-
вая строка табл. 2.2). При такой постановке вопроса необходимо выбрать дейст-
вие а,, так как в первой строке табл. 2.2 ему соответствует наибольшее значе-
ние результата. Если принимается решение при условии, что механообработка
сохранит свое доминирующее положение с вероятностью 0,1, то выбирается дей-
ствие а8, так как ему соответствует наибольшее значение ожидаемого резуль-
тата.
57
Рис. 2.5. Графическое изображение пра-
вила принятия решения
В общем виде правило принятия
решения (альтернативного выбора а>)
запишется так:
max Е (ai] — max 4j Р (sj)
Или, другими словами, в качест-
ве правила принятия решения в рас-
сматриваемом примере выбрана мак-
симизация ожидаемого результата.
Существует ряд других пра-
вил принятия решения, относя-
щихся к нестатистическим пра-
вилам (нестатистическими они
называются потому, что в них
используется критерий, не за-
висящий от вероятностей). Эти
правила используют различ-
ные критерии. Рассмотрим
правила выбора решения на
примере матрицы, содержащей
с соответствующими результа-
s, s4
200 280
280 280
200 200
200 200
240 200
пять действий и четыре условия
тами;
Действие S, S,
а, 360 360
a2 280 280
аа 100 520
а4 260 440
as 200 240
Правило минимакса (максимина). Это правило взято из тео-
рии игр, причем игра рассматривается в широком смысле.
Если в качестве результата рассматриваются потери (убытки),
то необходимо найти наибольшие потери для каждого действия,
а затем выбрать действие, приводящее к минимизации максималь-
ных потерь.
Математически это записывается как min шах Гц.
Запись интерпретируется следующим образом: для каждого
действия а, выбрать наибольшее значение результата Гц, а затем
выбрать такое действие ai, которое имеет наименьшее значение из
выбранных.
Аналогичным образом выбирается а< по правилу max min Гц.
В табл. 2.3 выделены значения Гц, выбранные в соответствии
с минимаксом л максиминам.
В первом случае выбрано действие а5, а во втором — а2. Это
правило иногда называют правилом пессимиста или правилом
консервативного игрока, в том смысле, что игрок при принятии
решения желает застраховать себя от высоких потерь.
58
ТАБЛИЦА 2.3
Действие min шах max min 1 J Действие min max max mln < J
S1 360 200 а4 440 200
280 520 280 100 as 240 200
Правило максимального выбора. Критерий в данном случае
записывается как max max Гц и необходимо выбрать действие а»
(табл. 2.3). Это правило называется правилом оптимиста или пра-
вилом азартного игрока.
Правило Гурвица базируется на критерии, представляющем
комбинацию минимального и максимального критерия. Альтер-
нативное действие выбирается в соответствии с критерием:
max (a max Гц + (!— а) min Гц),
где а — .весовой коэффициент критерия.
Можно заметить, что при «=0 приходим к максимуму, а при
<х=1—к максимаксу. Применим это правило к примеру, изло-
женному в табл. 2.3, и графически изобразим каждое действие
при различных а (рис. 2.6).
Из рис. 2.6 видно, что необходимо использовать следующее
правило принятия решения:
выбираем а2, если О^а^О.ЗЗ,
выбираем Э4, если 0,33 < а 0,56,
выбираем аз, если 0,56<а^ i,00.
Если в табл. 2.3 были бы даны значения потерь в зависимости
от различных действий, то правило принятия решения записы-
валось следующим образом: выбираем аз, если 0^а^0,26; вы-
бираем а5, если 0,26<asg 1,00.
Правило Лапласа является
своеобразным мостиком между
невероятностными правилами
принятия решения и правила-
ми, учитывающими вероятнос-
ти. Правило основано на сле-
дующем принципе: если нет
доказательств, что одно усло-
вие более вероятно, чем другое,
то условия оцениваются одина-
ковой вероятностью. В этом
случае действие выбирается в
соответствии с выражением
max — ^]гц. (2.1)
Рис. 2.6. Выбор решения с использова-
нием критерия Гурвица
59
ТАБЛИЦА 2.4
Действие Условия Правило
S, S- s3 s. min max max min Гурвица власа
Я, 360 360 200 280 200 360 300
а2 280 280 280 280 280 280 0Ca<0,33 280
аз 100 520 200 200 100 520 0,56 < a г£1,00 255
а. 260 440 200 200 200 440 0,33 < a ^0,56 275
220 240 240 200 200 240 220
Из (2.1) видно, что каждое условие имеет вероятность 1/п.
Применяя правило Лапласа к приведенному выше примеру
(табл. 2.3), необходимо выбрать действие at как дающее наи-
больший ожидаемый результат.
Полученные результаты сведены в таблицу (табл. 2.4).
Как видно из табл. 2.4, можно выбрать любое из действий
aj ... а5 в зависимости от принятого правила принятия решения. Это
нежелательная ситуация и она показывает, что эти правила яв-
ляются сомнительными для использования.
Наиболее приемлемым правилом при создании ГПС, по наше-
му мнению, является максимизация ожидаемых результатов. Этим
правилом -можно пользоваться в условиях определенности и рис-
ка. Причем необходимо какими-либо приемлемыми способами оп-
ределить вероятность каждого условия.
В условиях неопределенности не известны вероятности появ-
ления тех или иных условий. Проблема решения в этих услови-
ях может начинаться с использования критерия Лапласа, если нет
информации о вероятностях условий, а затем можно использо-
вать теорему Байеса для уточнения оценок вероятностей.
2.4. ОЦЕНКА ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВАЖНОСТИ ПАРАМЕТРОВ
ГИБКОЙ производственной системы
Для оценки относительной важности параметров ГПС введем
ряд понятий, которым будем пользоваться в дальнейшем.
Основным является термин <альтернатива», который имеет со-
бирательный смысл и включает взаимоисключающие концепции,
различные конструкторско-технологические решения, различные
значения переменных.
Альтернативная концепция создания технической системы, а в
нашем случае в качестве такой системы рассматривается ГПС,
представляет собой один из возможных вариантов решения по-
ставленной задачи, характеризующейся рядом важных смысло-
вых свойств, которые отличают ее от другой альтернативной кон-
цепции.
Изменение величины одной из всех переменных концепций бу-
дет давать ряд конфигураций системы. Причем в число перемен-
ных не включаются параметры системы.
60
Введем следующие обозначения: {X}—множество концепций
создания технической системы; {xj — множество переменных i-й
концепции; хи — зпачение .переменной хь
Выбор наилучшей концепции может осуществляться, следова-
тельно, как определение наилучшего значения {хн}.
Как отмечалось в предыдущих параграфах, разрабатываемая
ГПС после ее изготовления будет внедряться в среду, созданную
другими системами. В этом смысле на ГПС будут влиять внешние
условия, которые были обозначены как {st}.
Перейдем к формулировке параметров системы. Параметр сис-
темы— это характеристика системы, но не концепция создания
системы. _
Параметрами ГПС являются степень гибкости, уровень авто-
матизации, надежность, ремонтопригодность, производительность
труда, фондоотдача и др.
Параметры технической системы У| можно подразделить на
технические, временные и параметры затрат.
Технические параметры — это свойства системы, которые не-
посредственно связаны с реализацией функций, для выполнения
которых она создается. Параметры затрат связаны с требуемыми
ресурсами. Временные параметры связаны со сроками, необходи-
мыми для реализации оптимальной концепции создания ГПС
Х,е={Х}.
Параметры затрат: требуемые ресурсы для конструирования
и изготовления, для эксплуатации, т. е. затраты на ремонт и др.
Временные параметры включают в себя сроки завершения раз-
работки и испытания головного образца, продолжительность экс-
плуатации. Параметры могут быть как количественные, так и ка-
чественные.
Значения параметров ГПС зависят от условий st, в которых
она будет эксплуатироваться, и от значений переменных концеп-
ции xir-
Затратные и временные параметры зависят от экономических
и технических условий создания ГПС, а также от переменных
концепций.
Как уже подчеркивалось, информация об хп, st, yi не может
быть известна с определенностью в течение разработки ГПС. Это
обусловлено следующими причинами: 1) математические модели,
макеты, которыми отображают различные подсистемы или эле-
менты системы и на которых изучаются свойства подсистем и
элементов, являются всего лишь наилучшим приближением к ре-
альной системе, имеющей значения переменных х1(; 2) модели, с
помощью которых изучаются будущие условия, также являются
всего лишь наилучшим приближением к реальным условиям, ко-
торые могут возникнуть; 3) законы взаимодействия ГПС со сре-
дой, в которую она внедряется, известны только приблизительно.
Следует учитывать, что при выборе решения о создании ГПС
вся информация является вероятностной. Следовательно, в общем
61
ТАБЛИЦА J.5
Параметр Условия (S) и их вероятность {р}
р. Sj Р» ... Pn
У11 fill fill flsi flnl
УЛ fni hll f2sl fjtll
Ур fJH fJSi fjni
Уш! ffflll fm2i fmsi fmtil
случае для принятия решения о значении конкретного параметра
необходимо располагать матрицей вероятностных оценок для каж-
дого Xi^{X} и Sse{s} (табл. 2.5.).
При выборе технических решений одним из основных являет-
ся понятие относительной важности параметра ГПС. В предыду-
щем параграфе была введена величина Гц как результат какого-
либо действия ai. Здесь под результатом будем понимать вклад
определенного параметра ГПС в достижение цели.
Параметр обозначим через у, а оценку j-то параметра, полу-
ченную на базе концепции X:, для вероятности р$, как fjsi =
=f(yJ,AI,Ss).
Вполне ясно, что для выбора оптимальной концепции ГПС не-
обходимо найти зависимость параметров ГПС и оценки важно-
сти параметра или, другими словами, оценки важности парамет-
ра в достижение конечной цели ГПС.
Результат функционирования системы в общем случае зависит
как от параметров системы yj, так и от условий, в которых она
будет использоваться Ss, но каждый параметр характеризуется
определенным вкладом, который он вносит при достижении конеч-
ной цели ГПС. Следовательно, для выбора технических решений
при создании ГПС требуется информация, см. табл. 2.5, где fjsi —
важность j-ro параметра в s-x условиях, т. е. вклад j-ro парамет-
ра в достижение цели или функции, которые выполняет ГПС.
Причем каждый параметр yj может иметь ограничения, т. е. к не-
му могут предъявляться требования, в соответствии с которыми
он нс должен превышать некоторых значений.
Эти требования зависят от таких факторов, как характеристи-
ка потребности, функции, которые будет удовлетворять система,
уровень знаний, полученных при выполнении фундаментальных
п поисковых научных исследований по рассматриваемым пробле-
мам, доступный объем различных видов ресурсов.
Будем предполагать, что относительный вклад параметра у; в
достижение цели или выполнение функций системой может быть
62
ТАБЛИЦА 2.6
Параметр ГПС Единица измерения Относительная важность
м (Ук) W {Ук}
Гибкость системы Производительность системы Уровень автоматизации Надежность Ремонтопр игодность Срок службы Перспективность Энергопотребление системы .руб. шт./ч % годы кВт-ч Сумма баллов Удельный вес 100 95 90 75 25 740 48 90 90 40 795 52 ПО 100 120 85 25 895 51 11188 ?1SS |
оценен. Широко распространено мнение, что оценить его можно,
используя экспертные методы. Существует ряд методик оценки
относительной важности действий. В соответствии с ними важ-
ность оценивается по балльной шкале. В баллах оценивается от-
носительная важность как количественных, так и качественных
параметров системы.
Пример. Используя данные (табл. 2.6), построим зависимость относитель-
ной важности от значения параметра при следующих предположениях.
1. Вклад каждого параметра в достижение целей, выполняемых ГПС, рас-
сматривается независимо от других параметров, так как при учете взаимозави-
симости параметров ГПС число условий возрастает настолько, что практически
не удастся выполнить никакие расчеты. Например, если имеется 10 параметров
и необходимо рассмотреть взаимосвязь каждого из них с шестью параметрами,
тс получим 610 условий, которые необходимо учитывать,
2. Не существует значений f(yi)=oo,
3. Область f(yj) делится па две подобласти—подобласть, способствующую
и подобласть, неспособствующую достижению цели системы. Для первой под-
области параметра yj, f(yj)>0, а для другой f(yj) <0. Между указанными под-
областями f(yj)—O.
В соответствии с предположениями, изложенными выше, функция f(yj) в
общем виде выглядит, как показано на рис. 2.7.
Класс функций f(yj), изображенных на .рис. 2.7,а, включает функции таких
параметров ГПС, как производительность труда в условиях ГАП, фондоотдача,
надежность, экономическая эффективность и др.
На рис. 2.7,6 показан класс функций, в которых f (yj) уменьшается с увели-
чением параметра. К этому классу относятся функции таких параметров, как
затраты на создание ГПС, площадь, занимаемая производственным оборудова-
нием, и др.
Класс функций, показанных на рис. 2.7, аналитически можно представить
как
fJ==abyj +С, (2.2)
где a, b, С —постоянные коэффициенты для каждого параметра yj.
63
Причем уравнение (2.2) можно применить только к функциям f(yj), ко-
торые непрерывные и монотонные. Чтобы найти коэффициенты a, b, С для функ-
ции конкретного параметра, необходимо знать, по крайней мере, по три пары
точек в каждой из ранее названных подобластей.
Характер изменения коэффициентов приводится на рис. 2.8. Порядок опре-
деления численного значения коэффициентов а, Ь, С для конкретных параметров
следующий: сформулировать множество параметров, оценить предельное значе-
ние каждого параметра, оценить значение относительной важности каждого па-
раметра в достижение общей цели системы, оценить достаточное количество пар
(Уь t (yj)). вычислить значения коэффициентов a, b, С.
2.5. ВЫБОР ВАРИАНТА ТИПОВОЙ ГИБКОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ
СИСТЕМЫ ПО ЭКОНОМИЧЕСКОМУ КРИТЕРИЮ
В § 2.4 рассмотрены общие принципы выбора научно-техниче-
ского или какого-то иного решения при разработке ГПС при лю-
бых критериях. Ниже излагаются основы выбора наилучшего ва-
рианта ГПС по экономическому критерию. Предполагается, что
для создания типовой ГПС разрабатывается целевая научно-тех-
ническая программа, в которой отражаются альтернативные на-
учно-технические решения. Последние приводят к различным кон-
фигурациям ГПС, которые в дальнейшем называются варианта-
ми (рис. 2.9).
64
Нахождение наиболее
эффективного варианта ти-
повой ГПС должно базиро-
ваться на правильном пони-
мании теоретических и ме-
тодических основ определе-
ния эффективности новой
техники в социалистическом
производстве.
Научно-технический про-
гресс характеризуется все
расширяющимся составом
способов и средств достиже-
ния поставленных целей,
удовлетворения непосредст-
венных либо конечных об-
Рис. 2.9. Семейство кривых, отображаю-
щих объекты с разным техническим уров-
нем:
1, 2, 3 - номера множеств вариантом
щественных потребностей. В
соответствии с этим плани-
рование научно-техническо-
го прогресса состоит, в част-
ности, в выборе из многих
конкурирующих вариантов достижения определенной цели наибо-
лее рациональных.
Создание ГПС — результат выполнения научных исследова-
ний, конструкторских, технологических, проектных разработок,
строительно-монтажных и производственных работ, которые в ко-
нечном счете представляют собой различные программные меро-
приятия. Эти мероприятия можно разделить на три группы:
научные исследования, дающие информацию о свойствах и за-
конах развития материи;
технические разработки (конструкторские, технологические,
проектные и организационно-управленческие), позволяющие по-
лучить соответствующие решения, с учетом результатов получен-
ных при выполнении научно-исследовательских тем;
производство продукции, обеспечивающей удовлетворение тре-
буемых потребностей, т. е, достижение заданных конечных целей.
Выбор рационального варианта ГПС должен базироваться на
'комплексном анализе политической, научно-технической, произ-
водственной, социальной и экологической их целесообразности.
При выборе экономически целесообразного варианта необходимо
учитывать различные результаты — виды эффекта.
Различают научный, технический, производственный, социальный, экологиче-
ский и экономический результаты — эффекты научно-технического прогресса. На-
учный эффект отражает новые знания, полученные о законах и закономерно-
стях развития материи, технический — использование полученных знаний в тех-
нических и организационно-управленческих .решениях, производственный — созда-
ние продукции (потребительных стоимостей), социальный — изменение содержа-
ния характера и условий труда, экологический — сохранение и облагораживание.
3-99 65
природных условий, экономический — экономию совокупного общественного труда.
Научный эффект — это прежде всего научное открытие. Очень важно, чтобы
оно воплощалось в новые виды техники, новые технологические процессы. Истори-
ческий опыт человечества показывает, что на базе одного научного открытия ге-
нерируются десятки, а иногда и сотни технических изобретений. Следовательно,
для оценки научного эффекта используют такие показатели:
число технических решений, признанных изобретениями и сделанных на базе
открытий (в том числе запатентованных за рубежом);
число лицензий, проданных зарубежным организациям.
Технический эффект — это получение новых технических, технологических,
проектных и организационных решений и их использование в новых видах тех-
ники, технологических процессах, промышленных объектах, организационно-уп-
равленческих системах, которые будут функционировать в рамках ГПС. Данный
эффект характеризуют показатели:
технический уровень ГПС, оценивающийся совокупностью параметров (при-
меняются три интервала параметров: выше лучших мировых образцов, на уровне
лучших мировых образцов, хуже лучших мировых образцов);
уровень новизны ГПС (применяются три интервала новизны: полная, преоб-
ладающая, частичная);
перспективность ГПС, отражающая роль принципов, технических решений, на
основе которых создается ГПС, в повышении уровня дальнейших исследований
и технических разработок.
При рассмотрении ГПС будем исходить из того, что социальные результаты
задаются при формировании целей программы, в рамках которой создается ГПС.
Как правило, социальные требования к созданию ГПС находят свое выражение
в технических параметрах ее конечной и промежуточных целей. Так, в целях
могут найти отражение уменьшение вибрации, уровня шума, влияющих на чело-
века, выбросов вредных элементов в атмосферу, выделения избыточного коли-
чества тепла. В. А. Покровский [59] отмечает, что в качестве ограничений при
решении технико-экономических задач выступают социальные стандарты, к чис-
лу которых относятся установленные соответствующие правовым актам норма-
тивные комплексы: физико-биологические параметры условий жизни населения,
условий труда и т. д. Следовательно, социальные стандарты, отраженные в тех-
нических параметрах целей программы по созданию ГПС, будут непосредственно
влиять на выбор варианта.
Обычно варианты ГПС не сходны по составу, качеству, сро-
кам достигаемых результатов. Поэтому возникает задача сведе-
ния последних к единой интегральной оценке. До настоящего вре-
мени это составляет проблему, которую многие рекомендуют ре-
шать разными способами и приемами, основанными по большей
части на экспертных оценках. В данном разделе сравнение раз-
личных по природе и размерности частных достоинств и недо-
статков сопоставляемых вариантов осуществляется на базе све-
дения их к одному различию —различию затрат общественного
труда.
В качестве объективной основы сведения различных эффектов
принимается возможность определения экономического эффекта —
66
экономии затрат общественного труда на производство и потреб-
ление всего совокупного общественного продукта [7].
Именно к затратам общественного труда должны быть сведены
затраты всех ресурсов, используемых и применяемых для дости-
жения поставленных целей. Тем самым определение экономиче-
ски целесообразного варианта ГПС является завершающим эта-
пом комплексной оценки эффективности такой системы.
Экономическая эффективность разработки и применения ГПС
характеризуется отношением экономического результата к зат-
-ратам на его достижение. В связи с этим принципиально важ-
ное значение имеет правильное понимание экономического ре-
зультата как такового. Экономическим результатом достижения
поставленной цели — удовлетворения определенной общественной
потребности при помощи ГПС является не само удовлетворение
потребности (оно может быть достигнуто и при помощи примене-
ния других способов и средств), а достижение экономии общест-
венного труда, обусловливаемой созданием и применением ГПС.
Сопоставляя достигнутые научные, технические, производст-
венные, социальные и другие результаты с затрачиваемыми сред-
ствами, определяют общую или абсолютную экономическую эф-
фективность затрат. Это может иметь самостоятельное значение
при планировании НТП.
Выполняя экономический анализ вариантов, необходимо исхо-
дить из принципов теории экономической эффективности новой
техники в социалистическом производстве. Как следует из сказан-
ного, условием сопоставления способов, средств и выбора эконо-
мически наиболее эффективного из них является тождественность
либо непосредственных результатов, т. е. продукции, полученной
в условиях ГАП, либо конечной продукции. Говоря о тождествен-
ности непосредственных результатов, имеется в виду сходство
продукции по составу, качеству, срокам получения при соблю-
дении заданных социальных нормативов.
При формировании множества вариантов ГПС могут оказать-
ся такие, которые не обеспечивают тождественность результатов.
Однако из этого не следует, что их надо исключать из дальней-
шего рассмотрения сравнительной экономической эффективности.
Разработчикам надлежит изыскать дополнительные мероприятия
по сравниваемым вариантам, обеспечивающие приведение дости-
гаемых результатов по ним к тождественным непосредственным
либо конечным результатам.
Строго говоря, сопоставляемые варианты должны быть тож-
дественны по срокам начала и окончания удовлетворения потреб-
ности, т. е. жизненного цикла ГПС.
Привести варианты к тождественным по срокам можно следу-
ющим образом. Для каждого варианта, длительность реализации
которого Ti>T*, следует рассчитать дополнительные затраты, не-
обходимые для удовлетворения народнохозяйственной потребно-
сти на период ATt=Ti—Т*. В качестве дополнительных капита-
3* 67
ловложений здесь можно принять затраты, которые потребова-
лись бы для расширения существующего производства базового
изделия до масштабов, удовлетворяющих потребность в новом из-
делии. Исходные данные для расчета дополнительных капитало-
вложений, как правило, имеются, так как способ удовлетворения
данной народнохозяйственной потребности ранее производимым
изделием должен быть включен в экономический анализ в каче-
стве базового варианта.
При определении сравнительной экономической эффективно-
сти вариантов возникает вопрос о выборе базового варианта. При
выборе его наряду с заменяемым комплексом способов и средств,
конечно, необходимо рассматривать и наиболее прогрессивное в
технико-экономическом отношении средство. К ним относятся
средства, разработка, создание и применение которых обеспечи-
вают наименьшие затраты на достижение поставленной цели. Чи-
сло вариантов редко бывает меньше двух-трех и затраты прихо-
дится рассчитывать по каждому из них. Вариант с наименьшими
затратами из существующих и должен приниматься в качестве
базового.
После отбора вариантов, обеспечивающих достижение требу-
емых результатов, необходимо по каждому из них выяснить:
состав и объем отдельных производственных ресурсов (мате-
риальных, энергетических, трудовых, природных, финансовых);
продолжительность жизненного цикла — от начала разработки
до снятия с эксплуатации;
капитальные вложения в основные и оборотные средства, те-
кущие затраты по годам периода.
Выяснение указанных вопросов должно осуществляться, исхо-
дя из соблюдения народнохозяйственного подхода к оценке ва-
риантов, которые в конечном счете сводятся к достижению мини-
мума затрат всего общественного труда на производство и пот-
ребление совокупного общественного продукта. Такой подход не
исключает необходимости в настоящих условиях хозрасчетного
подхода. Вместе с тем может потребоваться определение
сравнительной экономической эффективности с учетом возможно-
стей отдельных республик, областей и городов.
Важнейшее значение имеет системный подход к определению
сравнительной экономичности вариантов, в частности при расче-
те затрат по вариантам наличия прямых и обратных связей меж-
ду затратами на производство различных частей совокупного про-
дукта хозяйственной системы (народного хозяйства, региона, пред-
приятия, участка, рабочего места). Это выражается и в том, что
снижение затрат на производство дайной продукции в условиях
ограниченности ресурсов системы может обусловить не только
уменьшение затрат другой продукции, но и сохранение их на бо-
лее высоком уровне по сравнению с потенциальным.
К затратам общественного труда, подлежащим определению
по сравниваемым вариантам, надлежит, в первую очередь, отнести
68
затраты, овеществляемые в производимой продукции, т. е. обра<
зующие их стоимость [7]. Это, как известно, затраты на основ-
ные и вспомогательные материалы, полуфабрикаты, электроэнер-
гию, топливо, на содержание и воспроизводство основных средств,
рабочую силу и т. д.
Обычно в условиях работы на хозяйственном расчете определя-
тот затраты, составляющие себестоимость продукции и прочие хоз-
расчетные издержки, не входящие в себестоимость. Методы вы-
числения себестоимости на различных этанах различны — от ук-
рупненных на первых этапах планирования НТП до уточненных.
При народнохозяйственном подходе ни в коем случае нельзя
ограничиваться учетом затрат, которые составляют себестоимость
лродукции, особенно при сопоставлении вариантов ГПС. Извест-
но, что даже в условиях социалистического производства себе-
стоимость не адекватна всей индивидуальной стоимости продук-
ции, производимой за год, она меньше индивидуальной стоимос-
ти на величину прибавочного труда и части обобществленной
зарплаты [7]. При этом эта часть затрат живого труда, не вхо-
дящая в индивидуальную стоимость продукта, тем больше, чем
более трудоемкой является работа по изготовлению продукции.
С точки зрения всего социалистического общества в целом одина-
ковые по величине затраты труда (одной сложности и интенсив-
ности) равноценны. Поскольку при различных уровнях техники
по рассматриваемым вариантам затраты живого и прошлого тру-
да на производство единицы лродукции различны, в социалисти-
ческом производстве надлежит учитывать по вариантам различия
не только себестоимости продукции, а и всей индивидуальной
стоимости ее. Причем именно индивидуальных стоимостей, раз-
личие которых и должно быть учтено при сравнении вариантов
ГПС.
Текущие затраты, составляющие индивидуальную стоимость
продукции, за годы жизненного цикла ГПС, естественно, меня-
ются. При прочих равных условиях они убывают по причине ро-
ста производительности общественного труда. В то же время те-
кущие затраты могут и возрастать, особенно при разработке при-
родных ресурсов из-за истощения последних. Это изменение за
период жизненного цикла учитывается умножением затрат за оп-
ределенный i-й год жизненного цикла на коэффициент производи-
тельности общественного труда в i-м году (kqi^l.O).
Помимо себестоимости и индивидуальной стоимости продукции
составляющих собственно затраты общественного труда при вы-
боре экономически целесообразного варианта необходимо учиты-
вать дополнительные затраты в народном хозяйстве Сдоп, обусло-
вленные ограниченностью ресурсов при создании и применении
средств по рассматриваемому варианту.
Общую величину дополнительных затрат (их также называют
несэкономлеипыми затратами, «затратами обратной связи») опре-
69
деляют как сумму таковых затрат, вызываемых использованием:
каждого с-го вида ограниченных ресурсов:
Сдоп= 3 ^ДОпо (2.3}
где. Сдопс —произведение величины используемого с-го ресурса
(материально-технического —Мс, природного — Пс, трудового —
Рс, финансового — Кн) на норму экономической эффективности до-
полнительных затрат.
Норма экономической эффективности дополнительных затрат
соответствующего вида ресурса характеризуется значением мини-
мальной экономии затрат общественного труда на производство-
и потребление всей совокупной продукции системы, достигаемой
в случае применения единицы этого ресурса. Нормы должны оп-
ределяться как предельные на основе построения оптимального
плана развития системы за весь жизненный цикл (в крайнем слу-
чае за планируемый период).
В практике планирования и анализа НТП вес шире применя-
ется норма народнохозяйственной экономической эффективности
дополнительных капиталовложений ен. Соответственно несэконом-
ленные затраты,' обусловленные применением .по варианту допол-
нительных капиталовложений определяются как произведение
Сдоп к — SiiKh-
В настоящее время, к сожалению, значение е„ строго не рас-
считывается, а задается плановыми органами (Госплан, ГКНТ)
в пределах 0,10... 0,15 руб./год на рубль дополнительных капи-
тальных вложений.
Нормативы экономической эффективности других ресурсов от-
сутствуют, что объективно препятствует определению действитель-
но экономически эффективных вариантов при планировании НТП.
Совершенно необходимо разработать соответствующими плано-
выми органами (на уровнях народного хозяйства, отрасли, пред-
приятия, республики, области) систему нормативов экономиче-
ской эффективности всех видов ограниченных ресурсов. Такие нор-
мативы должны устанавливаться как предельные и единые для
всех случаев использования каждого ресурса в системе. Системы
нормативов следует периодически (не реже одного раза в пять
лет) пересматривать с учетом факторов, влияющих на них во вре-
мени.
Впервые общие принципы определения нормативов эффектив-
ности ограниченных ресурсов указали Л. В. Канторович, В. В. Но-
вожилов. Современные достижения экономико-математических ис-
следований и возможности вычислительной техники позволяют
приступить к целенаправленному изучению еще не решенных проб-
лем в области вычисления норм эффективности различных видов
ресурсов.
Ниже излагаются предложения по данному вопросу. Они ба-
зируются на следующих положениях.
70
1. Нормы эффективности вычисляются для ресурсов представ-
ляемых какой-то подотрасли для. выпуска конкретных видов про;
дукции. Предполагается, что таких подотраслей в отрасли долж-
но быть максимум три. Одна из них производит элементную ба-
зу, вторая — узлы, блоки, комплектующие изделия, не имеющие
конечного эксплуатационного назначения, и третья — закончен-
ную продукцию, имеющую конечное эксплуатационное назначение.
2. Нормы эффективности ограниченных ресурсов и капитало-
вложений вычисляются при решении соответствующей задачи ли-
нейного программирования, в которой рассматриваются все спо-
собы (технологические процессы) использования ресурсов, кото-
рыми располагает подотрасль.
3. Исходной информацией для определения норм эффективно-
сти является: а) объем типов ресурсов в подотрасли; б) нормы
расхода отдельных типов ресурсов и удельных капиталовложений
по каждому способу (технологическому процессу); в) результат
каждого способа, которым может быть количество продукции, по-
лучаемой при использовании способа; г) структурное соотношение
наименований продукции, которую необходимо произвести при
имеющемся объеме ресурсов и капиталовложений.
4. Пересчет норм эффективности ресурсов осуществляется при
изменении объема ресурсов в некоторых пределах. Пределы из-
менения объема ресурсов и капиталовложений определяются при
анализе чувствительности норм эффективности на изменение объ-
ема ресурсов.
Постановка задачи определения нормы эффективности ограниченных ресур-
сов и капиталовложений. Отрасль располагает определенным объемом некото-
рых видов ресурсов и капиталовложений. Известны способы использования ре-
сурсов и капиталовложений. Каждый способ характеризуется затратами опре-
деленных видов ресурсов и результатами — выпуском какого-то количества про-
дукции. Выделенные отрасли объемы ресурсов и капиталовложений предназна-
чены для выпуска определенных видов продукции. Задано количественное соот-
ношение видов продукции, которое необходимо получить. Требуется определить
нормы эффективности всех видов ресурсов при условии, что суммарные затраты
ресурсов и капиталовложений минимальны.
Введем следующие обозначения: m—число наименований видов ресурсов;
Ас — объем с-го вида ресурса; К — объем капиталовложений; N — число спосо-
бов производства продукции отрасли; а.о—норма расхода с-го ресурса при ис-
пользовании 1-го способа производства продукции; biv — норма выпуска про-
дукции v-ro вида при использовании i-ro способа производства продукции; (®i,
..., ю,..., ©q) — соотношение видов продукции, выпускаемой отраслью при
допустимом объеме ресурсов и выделенном объеме капиталовложений; в — ко-
эффициент эффективности капиталовложений; а0 — эффективность с-го вида
ресурса.
В соответствии с идеями Л. В. Канторовича подобная задача может фор-
мулироваться как задача линейного программирования. Математическая запись
«е имеет вид
Aiaj-b.-.. 4-Асас4-...+Aroam+Ke-*-min, (2.4)
71'
«и «1 + ... + aicac + ... 4- alm аш + kx e —bu yx — ...—blvyv—... — blq yq = 0,
aSi «i + ... + a2C etc 4-... + a2„, am 4- k2 e— b2t yj — ... — b^yv—... — b2q yq = 0,
a!iai + ... H-auac4- ... + almam4-kie—b^yj—...—b, vyv—... — biqyq = O,
(2.5)
aNl ai+ - + aNcac4-... + aNmam4-l<Ne-bN1y1- ...
...-bxvyv—... — bNqyq = 0, (2.6)
“1 У1 4- ... + yv +... + “q yq = 1.
ac. e. yv>0. (2.7)
Модель задачи включает в себя целевую функцию (2.4) и три вида огра-
ничений (2.5) —(2.7).
Целевая функция отображает требование минимизации расхода всех видов
ресурсов и капиталовложений. Единицы измерения ресурсов и, следовательно,
оценки эффективности ресурсов различны. Так, если трудовые ресурсы изме-
ряются в человеко-годах, то единицей измерения оценки эффективности трудо-
вых ресурсов является руб./чел.-год; норма эффективности электроэнергии выра-
жается в единицах руб,/кВт-ч.
Равенства типа (2.5) показывают, что суммарная оценка затрат ресурсов по
определенному способу должна равняться оценке продукции, полученной с
использованием этого способа. Число таких равенств равно числу используе-
мых способов. Равенства (2.6), (2.7) отображают соответственно требование
выпуска продукции в определенном соотношении и неотрицательности искомых
переменных.
В соответствии с изложенным общая сумма несэкономленных
затрат (2.3), обусловленных использованием по варианту ограни-
ченных ресурсов в развернутом виде, запишется так:
Quo,, = ен К„ + асм Мс + аси П(. + аср Рс.
Параметры Мс, Пс, Рс выражают л-йбо расход на единицу про-
дукции (времени), либо запас с-го ресурса. Соответственно норма-
тивы экономической эффективности дополнительных затрат огра-
ниченных ресурсов выражают экономию труда в расчете на еди-
ницу запаса ресурса (руб./т, руб./кВт, руб./чел. и т. д.) либо эко-
номию за период на единицу ресурса.
При определении величины потребности в любом производ-
ственном ресурсе необходимо принимать во внимание величину и
значимость каждой части потребности. Например, при определе-
нии капиталовложений, потребных по варианту при народнохо-
зяйственном подходе, следует учитывать вложения как в основные
фонды, так и в запасы оборотных средств, а также вложения в
предприятия-изготовители, в предприятия, на которых эти сред-
ства будут применяться, в смежные и сопряженные отрасли, рав-
но как и на создание надлежащей инфраструктуры.
В состав капиталовложений включается также и предпроиз-
водственные затраты, т. е. затраты, связанные с разработкой и
конструированием всех объектов ГПС, изделий и ТП; стоимость
72
изготовления Объектов; затраты на транспортировку к месту экс-
плуатации и стоимость монтажа и установки их на месте эксплу-
атации.
При этом необходимо особенно внимательно отнестись к фор-
мированию структуры капиталовложений. Например, в состав
предпроизводствеиных затрат необходимо включить все затраты,
идущие на исследования и разработку не только ГПС, но и на
изготовление опытных образцов (партий), различных измеритель-
ных, испытательных устройств, технологических приспособлений и
т. п. В качестве объекта экономического анализа здесь, следова-
тельно, принимается не изделие, а функционирующий производ-
ственный комплекс .по его изготовлению, обеспечивающий удов-
летворение потребности народного хозяйства в новом изделии.
При этом в составе капиталовложений, необходимых для создания
ГПС, войдут все затраты на выполнение программы, по созданию
ГПС, включая стоимость опытной .партии новых изделий.
При определении потребности в природных ресурсах нужно
учитывать потребность в земельных площадях и водных акватори-
ях, в лесонасаждениях, рудных, нефтяных, газовых площадях и
запасах. При определении трудовых затрат надо знать потреб-
ность не просто в людях, айв отдельных .профессиях и квалифи-
кациях исполнителей с учетом возможности их переквалифика-
ции.
Для выбора экономически целесообразного варианта из мно-
жества возможных непременно необходимо осуществить коррек-
тировку затрат, обусловленных капиталовложениями, учитываю-
щую влияние фактора времени. Как нам представляется, пра-
вильным является мнение [7], согласно которому влияние фак-
тора времени сказывается трояко. Во-первых, рост производи-
тельности общественного труда приводит со временем к уменьше-
нию стоимости тех средств производства, в которых осуществля-
ются соответствующие капиталовложения. Во-вторых, «заморажи-
вание» средств приводит к утрате возможности потенциальной
экономии от капиталовложений в данное производство на полу-
чение новой экономии. В третьих, не всякая экономия, получа-
емая в текущем периоде (году), может быть направлена для даль-
нейшего улучшения производства в целях получения дополнитель-
ной экономии (определенная часть последней будет потребляться
и изыматься из сферы производства).
Влияние роста производительности труда на величину Сяоп
за период жизненного цикла ГПС аналогично влиянию этого фак-
тора на текущие затраты. При приведении затрат первых лет пе-
риода к последнему году затраты эти должны изменяться анало-
гично изменению текущих затрат. Это изменение учитывается ум-
ножением затрат на i-й год на коэффициент изменения произво-
дительности общественного труда k9i.
Гибкие производственные системы создаются, как правило, в
течение ряда лет. Варианты создания ГПС различаются как ве-
73
личиной затрат капиталовложений, так и временем (годами) их
выполнения. Требование приведения вариантов к сопоставимому
виду по фактору времени обусловлено, в частности, дефицитно-
стью капиталовложений в народном хозяйстве и, следовательно,,
необходимостью учета потери народным хозяйством некоторой
величины экономии вследствие отвлечения капитальных вложений
на осуществление данной программы. Чем раньше выполняются
капиталовложения и чем дольше они находятся в «связанном*
состоянии, тем больше потери народного хозяйства, которые долж-
ны быть учтены при оценке эффективности вариантов программы.
Общая сумма Kj капиталовложений по j-му варианту, связан-
ных за жизненный цикл. ГПС, исходя из влияния фактора време-
ни, и возможности приращения и выбытия средств в его отдель-
ные годы, равна
к₽=дк„[(1+<т.)(1+М-'.
где Т — продолжительность жизненного цикла ГПС, годы; еи —
нормативный коэффициент эффективности дополнительных капи-
таловложений; yt — коэффициент, учитывающий долю экономии,
обращаемой па экономию в t-м году; kg— коэффициент роста про-
иэводительности общественного труда; z— год приведения (1, Т).
Выбор наиболее рационального в технико-экономическом от-
ношении варианта ГПС можно производить двояко: на основа-
нии построения оптимального плана развития системы (об этом
сказано выше); на основании расчета соответствующего общего
показателя сравнительной экономической эффективности вариан-
тов.
Первый путь теоретически возможен, но практически непри-
меним ввиду большой сложности и дороговизны .расчетов. Прак-
тически возможен второй путь.
Общий показатель сравнительной экономичности сопоставляе-
мых вариантов должен соответствовать подходу к экономическо-
му анализу. Он должен быть различен при народнохозяйственном,
отраслевом, региональном и хозрасчетном подходах.
При народнохозяйственном подходе, определяя экономически
целесообразный вариант, следует рассчитать по нему народнохо-
зяйственные затраты [7], обусловленные производством и потреб-
лением продукции, идущей на удовлетворение потребности: CHj =
= 2^HJtPb Свц — народнохозяйственные затраты по j-му ва-
рианту в t-м году жизненного цикла ГПС, руб./год; pt — коэффи-
циент, учитывающий вероятностный характер затрат в t-м году.
В развернутом виде эти затраты будут
Cnjt — (CJ( kqt + Саjt kmt) + {e^ KHjt [(14- kqt) (1 + eKt уt) +
+ (t) Mc + acn (1)ПС + acp (t) Pt),
1A
где Cjt — себестоимость продукции, производимой по j-му вариан-
ту в t-м году, руб./год; kqt •— коэффициент, учитывающий изменение
производительности труда в t-м году; C3 j t — заработная плата
по j-му варианту в t-<M году, руб./год; kmt — коэффициент, учиты-
вающий отношение обобществленной зарплаты и прибавочного
труда к индивидуализированной зарплате в t-м году.
Индексы j и t обозначают номер варианта и год жизненного
цикла ГПС.
Умножение величины отдельных составляющих затрат на ко-
эффициент pt призвано учесть как неопределенность исходной ин-
формации в t-м году, так и случайность их образования.
В качестве экономически целесообразного следует из числа
рассматриваемых вариантов выбрать вариант с минимальной ве-
личиной народнохозяйственных затрат. При хозрасчетном подхо-
де к определению сравнительной экономической эффективности ва-
риантов, так же как и при отраслевом, и региональном подходах,
необходимо исходить из достижения минимальных затрат (издер-
жек) всей хозяйственной системы на производство всей ее про-
дукции.
К сказанному следует добавить, что для обеспечения правиль-
ности расчета затрат по сравниваемым вариантам для определе-
ния их сравнительной экономической эффективности необходимо
соблюдать тождественность исходной нормативной базы и прие-
мов расчета.
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧНОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ
АППАРАТУРЫ
3.1. ПОНЯТИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ РЭА
Огромное разнообразие РЭА и широчайший диапазон ее про-
мышленного и бытового использования предъявляют особые тре-
бования к ее параметрам, а также к самим процессам ее проекти-
рования, изготовления, технического обслуживания и ремонта при
обеспечении заданных технических требований. В связи с этим
одним из важнейших факторов, влияющих на процесс создания
РЭА, является ее технологичность. Последняя является важней-
шей составляющей качества изделий, характеризующей совокуп-
ность технологических, конструкторских и эксплуатационных
свойств, обеспечивающих сокращение затрат на технологическую
подготовку производства, изготовление, эксплуатацию и ремонт.
Технологичность РЭА является важным комплексным фактором,
определяющим уровень организации труда и производства, соци-
ально-экономические условия и конечные результаты деятельно-
сти предприятия. : - • (i
75
Анализ работ, выполняемых при технической подготовке про-
изводства, показывает, что при единичном типе производства на
разработку технологичной РЭА приходится около 45% всех
трудозатрат, а при серийном около 15%. Так как в радиоэлектрон-
ной промышленности преобладающим является единичный тип
производства, то проблема обеспечения технологичности изделий
(ТИ), особенно на ранних стадиях их разработки, яввляется весьма
актуальной.
Решение этой проблемы связано и с правильной формулиров-
кой понятия технологичности, и с разработкой методов оценки
технологичности изделий, определением путей и средств наиболее
эффективного воздействия на нее в процессе разработки.
Трудоемкость работ по проектированию технологичных конст-
рукций в среднем по этапам распределяется следующим обра-
зом: техническое задание — 5%. техническое предложение—15%,
эскизный проект — 30%, технический проект — 30%, разработка
рабочей документации — 20%. Очевидно, что работы по обеспе-
чению ТИ должны проводиться на ранних стадиях проектирова-
ния, так как затраты на изменение конструкции, когда уже изго-
товлен опытный образец, достаточно велики и могут быть сравни-
мы с затратами на проектирование нового изделия.
Действующие па предприятиях радиоэлектронной промышлен-
ности формы и методы проектирования технологичных изделий
далеки от совершенства и не в полном объеме увязаны с созда-
ваемыми ГПС, прежде всего вследствие нечеткости организаци-
онных форм обеспечения технологичных изделий на всех этапах
их жизненного цикла, а также отсутствия строго обоснованной
системы показателей технологичности. Существующая система по-
казатслей технологичности чрезвычайно громоздка и для обеспе-
чения технологичности изделия на ранних стадиях его создания
требует информации, которая объективно может возникнуть толь-
ко после завершения разработки.
Система показателей ТИ нуждается в пересмотре с учетом осо-
бенностей, имеющих место при создании радиоэлектронных изде-
лий в условиях ГАП.
Главные условия проектирования, изготовления падежного и
эффективного функционирования ГПС—это: конструктивно-тех-
нологическое группирование объектов производства, удовлетворя-
ющих требованиям ГПС и обеспечивающих условия проектирова-
ния и изготовления по групповой (типовой) технологии; создание
качественно новой структурной системы управления на основе
управляющего вычислительного комплекса (УВК), объединяющей
организационное, технологическое и техническое руководство про-
изводством; высокий уровень технологичности объектов производ-
ства и строжайшая технологическая дисциплина.
Технологичность изделий — это прежде всего максимальная
его приспособленность к условиям производства и эксплуатации
76
Анализ системы показателей технологичности РЭА - Анализ системы обеспечения технологичности РЭА на стадиях их проектирования и изготов- ления в условиях ольпного производства J
- * Разработка конструктивно-технологического классификатора изделий отрасли длн целей оценки и отработки их на технологичность - Разработка функциональной структуры системы обеспечения ТИ
Разработка методики оценки организационно- технического уровня производства Разработка информационной структуры СОТИ
Совершенствование системы технологичности РЭА Разработка организационной структуры СОТИ
Разработка методики оценки технологичности РЭА на стадиях проектиро- вания и изготовления Разработка алгоритмов управления процессами обеспе- чения технологичности изделий
i
Г Влияние на ТЭП ГПС. Разработка основных концепции построения ГАП на основе СОТ к
: i ия системы обеспечения
Рис. 3.1. Последовательность разработки системы обеспечения технологичности
РЭА
(использования) на протяжении всего планируемого жизненного
цикла (рис. 3.1, 3.2).
Технологичность РЭА можно повысить более полным исполь-
зованием методов комплексной микроминиатюризации, в том чи-
сле применением устройств на новых физических принципах функ-
ционирования (НФПФ) и прогрессивной элементной базы; внедре-
нием автоматизации проектирования; ограничением номенклату-
ры схемных, конструктивных и технологических решений, резким
сокращением числа оригинальных деталей; повышением уровня
унификации и стандартизации, широким применением модульно-
го построения и базовых несущих конструкций (БНК); разработ-
кой изделий, удовлетворяющих требованиям комплексной меха-
низации и автоматизации процессов производства, настройки и
контроля; использованием типовых и групповых технологических
процессов, в том числе прогрессивного формообразования.
77
Направление обеспечения технологичности РЭА
Орган изационко-экон омич веков -----А Конструктивно-технологическое
II ill ГГЦ ГПДТТ1
I I и I
Рис. 3.2. Факторы, влияющие „а технологичность РЭА в условиях ГАП
3.2. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ РЭА
Система разработки технологичной РЭА включает в себя раз-
личные нормативно-технические и методические документы, в чис-
ле которых особое место занимает конструкторско-технологический
классификатор (КТК) сборочных единиц РЭА. Особое значение
классификатора состоит в том, что хотя он непосредственно и не
оказывает влияния на уровень технологичности разрабатываемых
изделий, но является основой информационного обеспечения не
78
Только системы разработки технологичной РЭА, но и всей дей-
ствующей системы технологической подготовки производства. Бо-
лее того, классификатор, включающий как непременную часть ко-
дированное обозначение конструкторской документации по ЕСКД,
значительно расширяет значение кодированного обозначения сбо-
рочной единицы, поскольку конструкторско-технологический код
содержит информацию не только о функциональном назначении
изделия, но и конструкторско-технологической его сложности, ви-
дах технологических процессов, необходимых для изготовления
данного изделия, что позволяет эффективно решать различные
вопросы конструкторской и технологической подготовки производ-
ства. Конструкторско-технологический классификатор в максималь-
ной степени соответствует по своей структуре и принципам пост-
роения системе информационного обеспечения общегосударствен-
ной ЕСТПП.
Основные задачи конструкторско-технологической классифика-
ции РЭА:
обеспечить возможность построения единой системы техноло-
гичности изделий в условиях ГАП;
выделить конструктивно и технологически подобные, группы
РЭА для использования специализированных показателей техно-
логичности, в том числе управления трудоемкостью изготовления;
обеспечить взаимосвязь конструктивно-технологических пара-
метров с технико-экономическими характеристиками, в том числе
ГАП.
Конструкторско-технологический классификатор РЭА необхо-
дим для определения типового представителя группы изделий и
получения через банк данных всех необходимых для разработки
нового изделия конструктивно-технологических признаков, харак-
теризующих технологичность изделия, кроме того, через стандарт
нормативов трудоемкости типовых представителей он дает воз-
можность определять лимитную трудоемкость [15].
С помощью КТК решают следующие задачи:
группирование сборочных единиц по конструктивно-технологическому подо-
бию для разработки типовых и групповых технологических процессов и опера-
ций сборки, настройки, регулировки, контроля и испытаний с последующей уни-
фикацией и стандартизацией таких процессов;
адресование вновь разрабатываемых изделий к ранее разработанным типо-
вым и групповым технологическим процессам и операциям, т. е. возможность
их производства в условиях ГПС;
выбор типовых представителей по видам изделий н сопоставление вновь
разрабатываемых изделий с типовыми представителями в различных аспектах
(технологичность, трудоемкость, унификация и стандартизация технологических
процессов, технические параметры и др.);
создание специализированных рабочих мест, участков и цехов для изготов-
ления однотипной продукции;
определение трудоемкости изготовления сборочных единиц и изделий в це-
лом;
79
распределение рабочих чертежей по производственным подразделениям;
формирование баз данных для систем автоматизированного поиска и проек-
тирования;
механизация обработки документов в процессе технологической подготовки
производства;
выбор номенклатуры показателей технологичности и установления нормати-
вов их численных значений;
планирование загрузки предприятий по видам производства и прогнозиро-
вания потребной численности работающих по профессиям,
Решение перечисленных задач имеет особое значение при мно-
гономенклатурном серийном, мелкосерийном и единичном произ-
водствах с учетом дефицита в рабочей силе. Создание и внедре-
ние КТК и кодификатора сборочных единиц изделий будет спо-
собствовать:
резкому сокращению сроков и трудоемкости технологической
подготовки производства в результате возможности широкого при-
менения средств вычислительной техники для оперативной обра-
ботки информации;
повышению уровня технологичности изделий, их качества и
снижению себестоимости изготовления лродукции.
Анализ имеющихся работ по технологической классификации
сборочных единиц и многообразие задач, решение которых об-
легчается с помощью классификатора, показывают, что наиболее
рациональной системой технологической классификации сбороч-
ных единиц является фасетная — многоаспектная с цифровым ал-
фавитам кода. Эта система предполагает деление классифициру-
емого множества независимо и одновременно по нескольким раз-
личным признакам. Согласно стандарту, сборочной единицей на-
зывается изделие, составные части которого подлежат соедине-
нию на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свин-
чиванием, клепкой, сваркой, пайкой, запрессовкой, склеиванием и
т. ,п,). Таким образом, разрабатываемый классификатор должен
охватывать сборочные единицы (модули) 1-го, 2-то и 3-го конст-
руктивных уровней, т. е. применительно к РЭА на уровне ячеек,
блоков и шкафов.
При технологической классификации сборочных единиц следу-
ет учитывать, что они, наряду с деталями, являются объектом под-
готовки производства и изготовления изделий. При этом информа-
ционное обеспечение и решение производственных задач по сбо-
рочным единицам должны подчиняться общей схеме информаци-
онного обеспечения ЕСТПП.
Из рассмотренных признаков классификации сборочных еди-
ниц видно, что они подчиняются тем же закономерностям, что и
детали.
В действующем Общесоюзном технологическом классификаторе деталей ма-
шиностроения и приборостроения система классификации базируется на:
логической взаимосвязи и взаимозависимости конструкторской и технологи-
ческой классификации;
80
\ иерархичности конструкторской и иногоаспектности технологической класси-
фикации;
I разделении множества объектов классификации (деталей) по основный тех-
нологическим признакам, характеризуюцим деталь в зависимости от ее вида по
Технологическому процессу;
постоянстве кода основных признаков и изменении кода признаков, харак-
теризующих вид детали по технологическому процессу.
Основные принципы технологической классификации и кодиро-
вания сборочных единиц машино- и приборостроения сводятся к
следующим положениям:
I. Система распространяется на сборочные единицы основно-
го и вспомогательного производства.
2. Технологическая классификация сборочных единиц являет-
ся логическим продолжением и дополнением их классификации по
конструктивным признакам, для РЭА в большей степени — по
функциональным и параметрическим признакам, являющимся ос-
новой классификатора ЕСКД для класса 46.
3. В качестве классификационных признаков используются
существенные характеристики сборочных единиц, определяющие
их конструкторско-технологическое подобие. Признаки делятся на
две группы: 1) основные признаки технологической классифика-
ции сборочных единиц, 2) признаки, характеризующие вид сбо-
рочной единицы по технологическому процессу сборки.
4. Система кодирования позиционная, алфавит кода смешан-
ный, состоящий из 10 цифровых десятичных знаков и 19 букв
русско-латинского алфавита (применительно к РЭА вводятся не-
которые уточнения).
5. Структура технологического кода обеспечивает:
обработку информации на разных уровнях технологической
подготовки производства;
формирование групп, состоящих из оптимального числа подоб-
ных сборочных единиц;
оптимальные условия для использования средств вычислитель-
ной техники.
6. Технологический .классификатор сборочных единиц представ-
ляет собой систематизированный свод наименований классифика-
ционных группировок сборочных единиц и их кодовых обозначе-
ний.
Технологический код состоит из двух частей: постоянной (код
•классификационных группировок основных технологических приз-
наков) и переменной (код классификационных группировок приз-
наков), характеризующих вид сборочной единицы по технологи-
ческому процессу сборки (рис. 3.3). Коды, их структуры и состав-
ные части показаны на рис. 3.4—3.6. После кода ЕСКД ставит-
ся точка, которая смысловым знаком не язляется. Цифры 1,
2, 3, ... обозначают разряд кода.
Первые два признака — размерная характеристика и характе-
ристика массы — являются общими для всех видов сборочных
81
хххххх
хххххххх
Код основных технологических
признаков (постоянная часть кода)
Код признаков, характеризующих
вид сборочной единицы по техноло-
гическому процессу (переменная
часть кода)
Рис. 3.3. Составные части технологического кода КТК
Подгруппа
Рис. 3.4. Код классификатора ЕСКД
123456
,, XXX X X X
(XXX) XXX XXX
| Технологический код
Порядковый регистрационный номер
Код конструкторской классификационной группировки
Код предприятия разработчика
Рис. 3.5. Полная структура кода КТК
ххх
Характеристика
сложности
Размерная
характеристика
Характеристика массы
Обозначение по
ГОСТ 2.20160
F8ha сбсрочной еди-
ницы по технологи-
ческому процессу
Рис. 3.6. Код основных технологических признаков
82
Единиц и приемлемы для классификации сборочных единиц РЭА.
I Переменная часть технологического кода, именуемая кодом
признаков, характеризующих вид сборочной единицы по техно-
логическому процессу оборки, в действительности содержит приз-
наки не только технологического характера, но и конструктивно-
го: геометрическая форма или тип конструкции, группа матери-
ала (для сварной сборочной единицы), характеристика состав-
ных частей, число соединяемых элементов в пакете, максимальная
толщина пакета (для клепаной оборонной единицы) и т. д. Прав-
да, все эти признаки прямо или косвенно влияют на различные
аспекты технологической подготовки ГАП, на выбор оборудова-
ния и приспособлений, на трудоемкость и т. п., однако суть в том,
что наименование переменной части технологического кода
ВНИИНМАШ выбрано неудачно — оно не соответствует содер-
жанию. Правильнее было бы сказать, что постоянная часть кода
(6 знаков в первом блоке) содержит всегда один и тот же посто-
янный набор признаков, а переменная часть (8 знаков во втором
блоке)—переменный набор признаков, характеризующих в на-
ибольшей степени данный вид сборочной единицы по составу тех-
нологических операций сборки (и соответственно применяемому
технологическому оборудованию и оснастке), по методам конт-
роля и другим свойствам, оказывающим влияние на способ про-
изводства, уровень возможной механизации сборочных и конт-
рольных операций и в конечном счете на трудоемкость и себесто-
имость изделия.
Сборочные единицы РЭА в ГПС характеризуются, как прави-
ло, неоднозначностью вида сборочных процессов, используемых
при изготовлении сборочной единицы. Кроме того, сборочные
единицы РЭА, сходные по технологическому процессу сборки, но
различные по функциональному назначению, требуют совершен-
но различных видов автоматизированного контроля и настройки
(с использованием соответствующих ГПМ). Поэтому, если для
других классификационных группировок, в частности, для сбороч-
ных единиц машино- и приборостроения, код сборочной единицы
по технологическому процессу может предопределять состав приз-
наков, включаемых в переменную часть технологического кода,
то для сборочных единиц РЭА это невозможно.
Утвержденная Госстандартом СССР методика «Основные принципы созда-
ния системы классификации в кодировании технико-экономической информации
в ЕСТПП» предписывает, что в структуре технологического кода за каждым
признаком технологической классификации должна закрепляться определенная
позиция и значность. Методические указания ВНИИНМАШ по технологической
классификации и кодированию сборочных единиц машиностроения содержат
следующую оговорку: «Переменная часть технологического кода сборочной еди-
ницы может формироваться один или столько раз, скольким видам сборки под-
вергается сборочная единица в общем технологическом процессе сборки». Од-
нако такое допущение весьма неудобно, поскольку многовариантность класси-
фикационного обозначения может внести путаницу.
83
Учитывая сказанное выше относительно неприемлемости для
сборочных единиц РЭА 3-то и 4-го признаков юстоялной частй
технологического кода, принятого для классификации сборочных
единиц машино- и приборостроения, для сборочтых единиц РЭА
принимается структура постоянной части техно/огического код fl,
изображенная на рис. 3.7.
В таком виде последний признак постоянной части кода будет
являться действительно связующим звеном между основными приз-
наками технологической классификации и призтаками, характе-
ризующими наиболее существенные конструктивно-технологиче-
ские свойства сборочной единицы РЭА, т. е. псэеменной частью
технологического кода.
Эта связь необходима и заключается в следуюцем.
Поиск и выборка в ГАП необходимой информации, представ-
ленной в закодированном виде, могут быть осущгствлены при ус-
ловии, что в структуре кода за каждым признаком классификации
закреплена определенная позиция. Если в постоянной части тех-
нологического кода в определенных позициях размещены опре-
деленные признаки (размерная характеристика и масса), то в
переменной части кода в зависимости от вида списываемой сбо-
рочной единицы па одних и тех же позициях кода для различных
сборочных единиц могут размещаться различный признаки. По-
этому необходимо в код внести обозначение, расцифровывающее,
какие именно признаки внесены в переменную чтсть кода. Двух-
значное обозначение последней позиции постонтной части кода
позволяет зашифровать 100 вариантов (от 00 до 99) различных
комбинаций признаков, записываемых в леремегной части кода,
что представляется вполне достаточным для характеристики всех
сборочных единиц РЭА.
Наиболее существенная информация о копст[уктивпо-техноло-
гических признаках сборочной единицы, позвал г ющая группиро-
вать сборочные единицы по общности процессов ГАП сборки, по
видам технологического оборудования и контрольно-испытатель-
ной аппаратуры, а также выбирать показатели для характеристи-
ки технологичности данного вида сборочной единицы, содержится
ххх
XX
Вариант комбжации конструктиено-
технологическах признаков, состав-
ляющих переменную часть техноло-
гического КОД!
Характеристика массы
Размерная характеристика
Рис. 3.7. Постоянная часть технологического ?ода
84
ХХХХХХ.
(XXX)
ХХХХХХ.хххххххх ..
Технологический код
Порядковый регистрационный номер
Код конструкторской классификационной группировки
по классификатору ЕСКД (класс 46 и 43 (частично)!
Код предприятия-разработчика
Рис. 3.8. Первоначальная структура КТК сборочных единиц
в переменной части кода. Поэтому наиболее ответственной зада-
чей при классификации и кодировании сборочных единиц РЭА яв-
ляется выбор признаков классификации, отражающих наиболее
существенные свойства описываемой сборочной единицы.
В результате полная первоначальная структура конструктор-
ско-технологического кода сборочных единиц в разработанном
классификаторе была принята в виде, изображенном на рис. 3.8.
Структура технологического кода, таким образом, будет сос-
тоять из 14 знаков (первый блок 6 знаков, второй — 8 знаков).
Первый блок, состоящий из шести знаков и представляющий
код основных технологических признаков, составлен из кодов этих
признаков. Для сборочных единиц машино- и приборостроения
ВНИИНМАШ предлагает структуру постоянной части кода, по-
казанную на рис. 3.9.
Первые два разряда постоянной части содержат код, опреде-
ляющий состав переменных признаков, используемых для описа-
ния данного изделия, значения которых вносятся в закодирован-
ном виде в переменную 8-значную часть кода.
Второй блок, являющийся переменной частью кода, предназ-
начен для кодирования таких признаков, которые в наибольшей
степени характеризуют особенности технологического процесса из-
готовления (сборки) данного изделия. Определение состава пере-
Рис. 3.9. Структура постоянной части кода (по ВНИИНМАШ)
85.
ТАБЛИЦА 3.1
Наименование признака
Определение признака
1. Метод получения и мате-
риал корпуса или каркаса из-
делия
2. Вид исполнения несущих
конструкций многоблочных
устройств
3. Вид основных соединений
конструкционных элементов
4. Унификация способов сое-
динений
5. Типы ЭРЭ в ячейках по ви-
ду выводов
6. Число ЭРЭ, включая инте-
гральные схемы (ИС) и мик-
росборки
7. Повторяемость ЭРЭ
8. Использование интеграль-
ных схем м микросбо.рок
9. Метод изготовления электро-
монтажных полей ячеек
10. Метод соединения электро-
монтажа
11. Сложность монтажа ЭРЭ
на печатных платах
12. Вид объединяющего элек-
тромонтажа
13. Метод контроля и наст-
ройки
14. Вид волноводов
15. Расчленение на сборочные
единицы
16. Степень новизны конструк-
ций
17. Расчленение изделий на
детали
18. Унификация деталей
19. Сложность сборки
Метод получения (обработки), группа и вид
материала, из которого выполняется корпус
или каркас несущей конструкции
Модификация и конструктивное исполнение
несущих конструкций многоблочных устройств
(шкафов, пульте®, стоек, стеллажей)
Способы выполнения соединений конструк-
ционных элементов
Количество способов выполнения соединений,
используемых в конструкции изделия
Конструктивное исполнение выводов ЭРЭ, ус-
танавливаемых на печатных -платах
Число ЭРЭ, входящих в изделие, без учета
ЭРЭ, входящих в сборочные единицы более
низкого уровня разукрупнения
Число типоразмеров ЭРЭ (без учета номина-
ла), использованных в изделии (характери-
зует унификацию корпусов ЭРЭ)
Число ИС и микросборок в рассматриваемом
изделии
Вид электромонтажа в ячейках, метод изго-
товления печатных плат либо способ присое-
динения -проводов
Основные способы выполнения электрических
соединений, -использованные в конструкции
изделия
Число дополнительных монтажных деталей,
устанавливаемых на печатных платах
Конструктивное исполнение электромонтажно-
го поля (в модулях 2-го, 3-го уровней и ра-
диоэлектронных -устройствах)
Возможность автоматизации операций конт-
роля и настройки, необходимость создания
СТО и КИА
Метод изготовления
Число составных частей (сборочных единиц),
на которые раевденено рассматриваемое изде-
лие, что обеспечивает возможность их парал-
лельной и независимой сборки
Число оригинальных составных частей, впер-
вые примененных -в составе рассматриваемого
изделия
Число всех деталей, входящих непосредствен-
но в рассматриваемое изделие
Число стандартизированных, заимствованных
и -унифицированных деталей, входящих непо-
средственно в рассматриваемое -изделие, для
изготовления которых не требуется новый ра-
бочий чертеж
Число деталей и (или) сборочных единиц в
составе рассматриваемого изделия, требующих
дополнительной обработки -при сборке, а так-
же число промежуточных разработок и пов-
торных сборок составных частей при общей
сборке
86
ценных признаков осуществлено на основе обработки информации
6 реальных конструкциях различных функциональных сборочных
единиц. В результате был предложен перечень признаков, исполь-
зуемых в переменной части конструкторско-технологического кода,
(табл. 3.1).
Пример формирования конструкторско-технологического кода
для электромонтажной сборочной единицы приведен на рис. 3.10.
В табл. 3.2 и 3.3 даны примеры конструктивно-технологиче-
ских признаков выпускаемых сборочных единиц изделий, соответ-
Размерная характеристика, мм
ширина —135
длина — 240
высота —12___________
Характеристика массы — 1,5 кг
Вид сборочной единицы по технологическому процессу - электрорадиомонтаж
Технологическая классификация электрорадиомонтажной сборочной единицы
Характеристика печатной платы
— печатная плата с открытыми
контактными площадками, без
объемных перемычек
Характеристика навесных элементов:
- число ИС - 30... 40
- число двухвыводных элементов - 90 ... 100
- число прочих навесных элементов — до 5
Характеристика электрических соединений
- соединение элементов гайкой ____________
Характеристика механических и клеевых соединений
Характеристика герметизации - заливка компаундами
Характеристика влагозащитных покрытий — покрытие эпоксидным лаком
Конструкторско-технологический код электромонтажной сборочной единицы
ХХХХХХ
Код конструктор-]
ской кпассифика-
ционной группи-
65198Л. 42812611
Технологический код сборочной
единицы
Полный конструкторско-технологический код электромонтажной сборочной единицы
АБВГ ХХХХХХ. 65198Л. 42812611
Рис. 3.10. Формирование конструкторско-технологического кода для электромон-
тажной сборочной единицы — ячейки
87
ТАБЛИЦА 3.2
Код Материал, наполнение к способ получения элементов несущих конструкций
0 1 2 Стальные Каркасные Штампованные Механообработка Профили стандартные
3 Бескаркасные
4 5 6 Из цветных металлов и сплавов Каркасные Штампованные Литые Порошковая металлургия
7 Безкаркасные
8 Пол иодные Литые
Код Виды силовых соединений
0 Неразъемные Электродуговая аварка Точечная сварка
2 Газовая снарка
3 Комбинированная сварка
4 Паяные
5 Клеевые
6 Заклепочные
7 Разъемные Без нарезания резьб а элементах конструкций (винт-гайка)
8 С нарезанием резьб в элементах конструкций
9 Комбинированные, прочие
ствующих 13-му и 14-му разрядам кода. Пример градации клас-
сификационного признака «Способ компоновки и установки ЭРЭ»
приведен в табл. 3.4.
3,3. ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ РЭА
Наряду с классификацией изделий по конструктивно-техноло-
гическим признакам необходимо уточнить понятия, связанные с
показателями технологичности РЭА, а также их взаимосвязь в
88
ТАБЛИЦА 3.4
Код Способ компоновки и установки ЭРЭ
2 4 С односторонним распо- ложением ЭРЭ Вплотную без приклейки Вплотную с приклейкой С прокладкой и приклейкой С зазором
5 6 7 8 9 0 С двухсторонним распо- ложением ЭРЭ Вплотную без приклейки Вплотную с приклейкой С прокладкой и приклейкой С зазором
процессе принятия управленческих решений при проектировании
и изготовлении новой техники. Анализ межотраслевых и отрасле-
вых руководящих документов нс дает представления о роли пока-
зателей технологичности в управлении разработкой изделий. От-
сюда и различные мнения о необходимости отдельных частных
показателей и продолжающиеся споры о полезности и бесполез-
ности интегрированных показателей. По нашему мнению, такое
положение обусловлено отсутствием строгого определения понятия
«показатель» как такового.
С философской точки зрения каждый предмет (в нашем случае РЭА) об-
ладает свойствами, обусловливающими его различие или сходство с другими
предметами и проявляющимися во взаимодействии с ними. Заметим при этом,
что всякое свойство относительно. Каждый предмет, каждый элемент конструк-
ции. детали, сборочная единица или в целом РЭЛ обладает бесчисленным ко-
личеством свойств, единство которых выражает их качество.
Если дать свойству7 изделия какую-либо количественную или
качественную относительную оценку, то она и будет являться по-
казателем, относительно характеризующим данное свойство. Для
системы управления такая оценка прежде всего информация, ко-
торая позволяет судить об относительном состоянии предмета и
принимать решение об изменении его или стабилизации. Здесь-то
и возникают основные трудности. Так как свойства, соответствен-
но и показателя, всегда относительны, то встает вопрос, относи-
тельно чего прозодить им оценку, какая база для сравнения долж-
на приниматься и какие свойства из их бесконечного множества
необходимо брагь в основу анализа.
Подробный анализ конструктивно-технологических и экономи-
ческих свойств большого количества РЭА в динамике их разви-
тия позволил сделать следующие выводы:
число показателей технологичности, в соответствии с опреде-
лением последней, может быть бесконечно большим, так как бес-
конечно большим числом свойств обладает современная РЭА. Сле-
89
дует сказать, что сама по себе технологичность является сверх-
интегрированным свойством изделия и может быть использова-
на как единичный (частный) показатель в оценочных системах
более высокого уровня лишь условно и только относительно;
из всего множества показателей (свойств) возможно и необ-
ходимо выбрать главные и такие, которые наиболее объективно
отражали бы состояние предмета на данный момент времени. При
этом основными требованиями к такой выборочной совокупно-
сти следует считать ее информативность и возможность сравни-
тельной оценки для использования в системе управления.
Система показателей технологичности в нашем случае есть их
ограниченное множество, позволяющее дать сравнительную оцен-
ку состоянию (совокупности свойств) для принятия соответству-
ющих решений.
Следует сказать, что любой из частных показателей, вхо-
дящих в систему, может и должен рассматриваться как самосто-
ятельный, независимый информационный элемент для принятия
конкретного решения по вопросу конструкции, технологии или
организации производства на уровне конкретного предприятия.
Конструкция РЭА может считаться технологичной, если она
удовлетворяет следующим условиям:
обеспечивает широкое применение наиболее прогрессивных
технологических процессов, экономически целесообразных при
планируемых объектах серийного производства;
обеспечивает адаптацию изделия в условиях ГАП;
стимулирует повышение организационно-технического уро-
вня промышленного предприятия, предназначенного для изготов-
ления изделия;
использует типовые конструкторские и технологические реше-
ния;
предусматривает модульный принцип построения конструктив-
ного состава;
позволяет экономически обоснованно ограничить число приме-
няемых в производстве типоразмеров материалов, деталей, сбо-
рочных единиц;
способствует развитию специализации и кооперации производ-
ства;
обеспечивает запуск изделия в промышленное серийное произ-
водство без переработки конструкторской документации с мини-
мальным временем подготовки и освоения производства;
учитывает организационно-технические условия предприятия-
изготовителя и перспективы его технического перевооружения.
Реальный уровень технологичности конструкции всегда явля-
ется компромиссом между желаемым и возможным (имеющимся),
поэтому задача формирования действительно технологичного из-
делия может быть решена лишь при условии максимального при-
ближения, предлагаемых конструкторско-технологических решений
к нормам и принципам, действующим в серийном производстве,
90
к наличной технической и техно-
логической базе предприятия-из-
готовителя с учетом перспектив
ее повышения и экономически оп-
равданного перевооружения.
Из рассматриваемых вариан-
тов конструктивно-технологиче-
ских решений при известной уста-
новленной заказчиком проектной
цене изделия технологичным ва-
риантом должен быть признан
тот, себестоимость изготовления
которого обеспечивает изготови-
телю нормативный уровень
рентабельности (кривая III на
рис. 3.11).
Свойство технологичности в
большей степени, чем другие,
имеет диалектический характер,
поскольку всякий достигнутый
уровень технологичности являет-
ся в определенной степени разре-
шением противоречий пауки и
производства.
Рис. 3.11. Кривые освоения затратна
производство:
А —проектная цена изделия; Б —пролет-
ная себестоимость изделия; ОО — год из-
готовления опытного образца; УП —год
изготовления установочной партии; 1. 2.
3. 4 — годы промышленного производства;
Понятие «технологичность конструкции» нельзя рассматри-
вать как нечто неизменное, статичное. Эта совокупность свойств
конструкции меняется в зависимости от серийности изделия, тар-
ка оборудования, уровня организации производства, состшния
нормирования труда на предприятии и целого ряда других 1аж-
ных факторов.
Так, Л. В. Барташов [4] пишет: «Конструктор, проектируя машину и стре-
мясь в максимальной степени обеспечить технологичность ее деталей, отделных
сборочных единиц и машин в целом, должен отдавать себе отчет в том, что тех-
нологичная заготовка еще не обеспечивает технологичности изготовляемой и; нее
детали, а технологичные детали не гарантируют технологичности оборотных
единиц. Для каждой фазы производства разной серийности и масштаба суцест-
вуют свои требования и условия обеспечения технологичности конструщий,
только последовательное и правильное их выполнение позволит конструктору
избежать ошибок в работе и в каждом конкретном случае найти рациональное
решение».
Оптимальное сочетание между принимаемыми конструктивно-
технологическими решениями (элементная база, компоновка, ба-
зовые несущие конструкции, принципы коммутации, матери1лыг
теплофизичеокие решения и т. д.) и реальными условиями и пер-
спективами производства (техническая база предприятия, тип про-
изводства конструкции, наличие квалифицированных кадров и
т. д.) —это и есть основной круг задач конструкторов и техно-
логов при решении проблемы технологичности (рис. 3.12).
91
Рис. 3.12. Последовательность разработки технологичной РЭЛ
В табл. 3.5 представлены некоторые взаимосвязи между от-
дельными элементами свойств конструкции, обусловливающими
ее технологичность, и основными требованиями, предъявляемыми
Существующая система показателей оценки технологичности,
как показал анализ, в целом не удовлетворяет требованиям прак-
тического использования и обладает существенными недостатка-
ми (громоздкость, малая информативность и слабая целенаправ-
ленность). В связи с этим необходимо создать такую систему по-
казателей оценки технологичности, которая прежде всего отвеча-
ла бы требованиям достижения главных целей предприятий отра-
сли: обеспечение высокой производительности труда, улучшение
качества продукции и экономия материалов. Эти главные на се-
годня цели предприятий и были взяты в качестве основных кри-
териев выбора ограниченной совокупности показателей техноло-
гичности.
В качестве локального критерия отбора показателей принята
его «информативность», т. е. возможность получения информации
по их расчету на этапах технической подготовки производства и
возможность использования для принятия решения по совершен-
ствованию конструкции, технологии или производства.
Выбор показателей 'проводился на основе представительной
экспертизы методом «парных сравнений».
Для обеспечения высокого уровня технологичности изделия не-
обходима оценка технологичности на всех стадиях проектирова-
ния и изготовления. Так, на стадиях технических предложений,
эскизного и особенно технического проектов становятся извест-
92
Требования гибкого автоматизированного производства
Свойства
конструкции
Возмож-
Сокраще-
туры де-
груопов 1Й
ры мате-
&РЭ
доемкости
изделия
изводст*
пенного
цикла
Сокраш
ПОДГОТО
ку пром
ВОДСТВ;
Стандартизация, уни-
фикация и типизация
конструктивно-техно-
логических решений
Прогрессивность фор-
мообразования дета-
Рационалыюсть точ-
ности обработки
Пригодность к конт-
ролю
Приспособленность к
механизированной и
автоматизированной
подготовке, установке
и монтажу электрорз-
диоэлемептов (ЭРЭ)
Рациональность ком-
мутации
Учет оргаиизационно-
тсхнического уровня
производства
ними состав сборочных единиц изделия, требования к материалу
условия сборки, эксплуатации и т. д. Таким образом, создаютш
предпосылки для приближенного расчета с дальнейшим уточне-
нием некоторых частных показателей, например коэффициенте!
унификации и стандартизации составных частей изделия.
После утверждения технического задания назначается главный
технолог изделия — заместитель главного конструктора по техно-
логической части. Он совместно с аппаратом главного конструкто-
ра определяет на основе предшествующих аналогов и наиболее
экономичных конструктивно-технологических решений лимитную
трудоемкость изделия, утверждаемую вышестоящей организацией
и выдаваемую в качестве .задания предприятию-разработчику. Од-
новременно в руководящие указания на конструирование (РУК)
спи заносят нормативные значения технологичности изделия,
обеспечивающие достижение лимитной трудоемкости.
Сбором исходных данных для расчета этих частных показате-
лей технологичности занимаются разработчики принципиальных
схем изделия. Методическое руководство осуществляет сектор
обеспечения технологичности — отделения главного технолога
(ОГТ).
93
Коэффициент стандартизации интегральных схем (ИС) и ми-
кросборок:
К нс+нт+н3 + нп = н—н0
мс Нс -I- Ну + Н, + Нп + Но н
где Н==Нс+Ну-|-Нз+Нп+Но; Н — общее число типоразмеров со-
ставных частей изделия; Нс, Ну, Н3, Нп, Но —число типоразмеров
стандартных, унифицированных, заимствованных, покупных, ори-
гинальных составных частей изделия.
Коэффициент унификации Ку=1—(h/H), где h — общее чис-
ло составных частей изделия;
На ранних стадиях разработки схемотехники также определ-
яя ют:
а) коэффициент использования ИС и микросборок РЭА в из-
делии
К"“' = (Ь««+“ЭРЭ)
где hMc —общее число ИС и микросборок в изделии; 11эРЭ—-об-
щее число электрорадиоэлементов (ЭРЭ);
б) коэффициент унификации ИС и микросборок
Кумс= 1 (НТмс/Нмс),
где Нт мс —число типоразмеров корпусов ИС и микросборок.
На стадиях технического и рабочего проектирования произво-
дится оценка по всем показателям, указанным в РУК на изде-
лие, В случае неприемлемости оценки изделия по какому-либо по-
казателю главный конструктор должен оформить аргументирован-
ную справку об исключении этого частного показателя из рас-
смотрения с утверждением ее главным инженером предприятия.
Частные показатели технологичности труда РЭА разных уровнен разукруп-
нения.
Электронные модули 1-го уровня: использование ИС и автома-
тизация установки ЭРЭ, контролепригодность, применение печатных плат, унифи-
цированных БНК, прогрессивных методов формообразования, пластмасс, типо-
вых технологических процессов (ТТЛ).
Электронные модули 2-го уровня: использование унифицирован-
ных электронных модулей 1-го уровня,, повторяемость электронных модулей 1-го
уровня, контролепригодность, автоматизация монтажа, значение технологично-
сти модулей низшего уровня, использование металла, применение унифициро-
ванных БНК и источников вторичного электропитания (ИВП), ТТП, плоских ка-
белей, пластмасс, прогрессивных методов формообразования.
Электронные модули 3-го у р о в н я: использование унифицирован-
ных и повторяемость электронных модулей 1-го и 2-го уровней, автоматизация
монтажа, значение технологичности модулей низшего уровня, использование ме-
талла, контролепригодность, применение ТТП, унифицированных БНК, ВИП,
систем охлаждения (СО).
Радиоэлектронные устройства: использование унифицированных
и повторяемость электронных модулей, 1-го, 2-го и 3-го уровней, контролепри-
94
годность, автоматизация монтажа, значение технологичности модулей низшего
уровня, автоматизация настройки и контроля, комплектность запасного имущест-
ва и приборов (ЗИП); применение унифицированных ВИП и СО.
ТАБЛИЦА з.б
Примерное разукрупнение СТО на функционально-законченные устройства
(ФЗУ)
Наименование СТО ФЗУ 1 Вид ФЗУ
Оборудование для струй- ной обработки печатных плат (модульные кон- вейерные линии) Х'НМОСТОЙКИЙ корпус Трубопровод и арматура Вентилятор Нагреватель Привод конвейера Система управления Устройство локальной автома- тики 2 Несущий и корпуонюй Механический Электромеханический Электротехнический Электромеханический Радиоэлектронный
Автомат комплексной обработки проводов Агрегат смотки Автомат подводки проводов Шкаф управления Электромеханический Ра диоэлектр оиный
Установка пайки меха- низированная Блок пайки Блок подогрева Тсплоизлучатель Блок пневмогидравлический Транспортер Блок управления электропри- водом Рама Блок флюсования Трансформатор Привод перемещения транспор- тирующего устройства Механический Радиоэлектронный Несущий и корпусной Механический Элект ротехни чески й Механический
Автомат с программным управлением для уклад- ки радиоэлементов с пе- рестройкой установочно- го размера Сопло Станина Стат координатный с про- граммным управлением Головка укладки радиоэлсмсн- Головка подгибки выводов ра- диоэлементов Привод Блок питания шаговых двига- телей с панелью управления Устройство локальной автома- тики 2 Цифровое устройство про- граммного управления Механический Электромеханический Механический Радиоэлектронный
1 ФЗУ — конструктивно законченная составная часть изделия, выполняющая опреде-
ленные с функциональным назначением задачи в составе этого изделия.
’ Покупная составная часть, не подлежащая оценке на технологичность.
95
Радиоэлектронные системы и комплексы: сложность со-
ставных частей, инструментальная доступность, технологичность входящих со-
ставных частей, автоматизация настройки и контроля, комплектность ЗИП. При-
мерное разукрупнение СТО на ФЗУ приведено в табл. 3.6.
На достоверность уровня технологичности влияет достовер-
ность исходных данных по изделию, его составным частям, отдель-
ным функциональным или конструктивно-законченным сборочным
единицам или их группам. Поэтому проектирование детали или
сборочной единицы сопровождают заполнением таблицы исходных
данных (входит в виде неучтенного документа в комплект конст-
рукторской документации, предъявляется в службу нормоконтроля
по мере сдачи этапа).
Оценку комплексного показателя технологичности составного
изделия рассчитывают по формуле
ПК = П1В14-Пг Bt+П3В3,
где П^ад + КзВз... КпВп — суммарный показатель технологич-
ности составных частей изделия; Ki, Кг, —, Кп — показатель тех-
нологичности составных частей; В| = Т|/Т — коэффициент значи-
мости показателя П1; Tj — суммарная трудоемкость изготовления
составных частей изделия (без сборки и настройки); П2=Ксб —
показатель сложности сборки изделия; В2 = Т2/Т — коэффициент
значимости показателя П2; Т2 — суммарная трудоемкость сбор-
ки изделия; П3 = Ка — показатель механизации и автоматизации
настройки изделия; В3 = Т3/Т — коэффициент значимости показа-
теля П3; Т3 — трудоемкость настройки изделия; T==Ti + T2+T3 —
полная трудоемкость изготовления изделия.
Коэффициенты значимости составных частей изделия опреде-
ляются экспертно Bi + B2+ ... + ВП=И.
Исходные данные для расчета технологичности детали, сбороч-
ной единицы или изделия РЭА в целом приведены в табл. 3.7
(деталь АБ9.000.001, сборочная единица АБ4.000.001, изделие
АБ1.000.001 — по выбору). Данные для оценки специального тех-
нологического оборудования и оргоснастки для производства РЭА
даны в табл. 3.8.
При проектировании деталей в табл. 3.7 заполненными ока-
жутся строки, характеризующие конструктивно-технологические
признаки данных деталей. При проектировании сборочной едини-
цы или изделия в информационной карте заполненными окажут-
ся те позиции, которые характеризуют функциональные, конст-
руктивные и технологические .признаки данной сборочной едини-
цы или изделия. При наличии в изделии двух и более деталей или
сборочных единиц, схожих по конструктивно-технологическим
признакам, допускается выбрать лишь одну и оценить ее на тех-
нологичность. Остальные следует приравнять по коэффициенту
приведения технологичности силами разработчиков, конструкто-
ров и технологов (по коэффициенту экономической эквивалент-
ности показателей технологичности).
96
ТАБЛИЦА 3.7
Обозначение показателя Наименование показателя Исполнитель
h„. Число ИС и микросборок НТО
НЭРЭ Число электрорадиоэлементов
Число многослойных печатных плат ОГК
Н„п Общее число печатных плат >
Н,но Число типоразмеров корпусов ИС и микросборок »
НЭРЭ« Число ЭРЭ, устанавливаемых на печатную плату механизированным или автоматизированным спосо- бом огт
На Число монтажных соединений, которые могут осу- ществляться механизированным или автоматизиро- ванным способом •
Нм Общее число монтажных соединений ОГК
н» Число неразъемных межузловых и межблочных сое- динений в изделии, выполняемых методом накрутки, обжимки, запрессовки или сварки огт
н. Общее число неразъемных межузловых и межблоч- ных соединений ОГК
Нон Число межузловых и межблочных связей, выполняе- мых с помощью плоских кабелей *
Нар Общее число межузловых « межблочных связей (проводников)
Нк. Число операций контроля и настройки, которые можно осуществить механизированным или автома- тизированным способом НТО
н,< Нрн Общее число операций контроля и настройки >
Число метрологических разновидностей измерений, проводимых в процессе контроля s
На Общее число контролируемых параметров >
Нтта Число наименований типовых технологических про- цессов всех уровней, применяемых для изготовления огт
Нтв Общее число наименований технологических процес- сов, применяемых для изготовления Число деталей в штуках, заготовки которых или са- ми детали получены прогрессивными методами фор- мообразования
Дпр
д Общее число деталей огк
м Масса металлических деталей огт
Мм Масса металла, израсходованного на изготовление >
т Общая трудоемкость изготовления >
Тмо Суммарная трудоемкость механообработки >
Мц Суммарная масса пластмассовых деталей огк
м» Сухая масса >
Коэффициент стандартизации Коэффициент унификации >
Ку
КБНК Показатель применения базовых несущих конструк- ций
Кивп Показатель применения унифицированных источни- ков вторичного электропитания НТО
Кео Показатель применения элементов систем охлажде-
4-99
97
ТАБЛИЦА 3.8
Исходные данные для расчета технологичности изделий Обозначение Подразделе- ния, ответст- венные за представле- ние данных
1. Масса деталей (в изделии) из черных металлов Мч ОГК
2. Масса деталей (в изделии) из цветных металлов Мц
3. Масса деталей (в изделии) из неметаллических материалов 4. Масса израсходованных на изготовление деталей материалов: м„
черных металлов м« огт
цветных металлов Мцм
«еметалл111ческих материалов Мни >
5. Число соответственно деталей и сборочных еди- ниц в ФЗУ (оргоснастке), изготовление которых полностью охватывается типовыми или групповыми технологическими процессами Еш
6. Общее число соответствен)» деталей и сборочных д ОГК
единиц в ФЗУ (оргоонастке) без учета стандартных л покупных 'деталей и сборочных единиц , Е *
7. Общее число типоразмеров деталей в ФЗУ (орг- п »
8. Число типоразмеров оригинальных деталей ФЗУ (оргоснастки) или общее количество типоразмеров без учета стандартных, унифицированных, заимство- ванных и покупных По »
9. Число деталей, изготовляемых прогрессивным ме- тодом холодной штамповки П< огт
10. Число деталей, изготовляемых прогрессивными методами резания (иа станках с ЧПУ и пр.) п2 *
И. Число деталей из пластмасс, изготовляемых про- грессивными методами '(литьем, прессованием, ва- куумным формованием и пр.) Па
12. Число деталей, : изготовляемых прогрессивными методами литья из металлов п«
13. Число деталей, изготовляемых методом порош- ковой металлургии п5 *
14. Общее число деталей без учета стандартных и покупных деталей Д ОГК
15. Число сборочных единиц и деталей, входящих В Об.ШЯЙ ВИД ФЗУ (ОргосНЭСТКИ), ТребуЮЩИХ И МЙ; хаяической доработки и регулировки с применением специальных устройств, либо пригонки, либо сов- местной обработки с последующей разборкой и пов- торной сборкой N >
Nc6 ед дет
16. Число сборочных единиц Е0»щ и деталей Довщ, входящих в общий вид ФЗУ ('оргоснастки) Еовд + ДоСщ
17. Число орипинальных деталей соответствующего класса шероховатости ицта-лпи
18. Число оригинальных деталей, для которых дан- ный квалнтет точтгоспи является наивысшим пат-пи
19. Общее число деталей в ФЗУ (оргоснастке) N
20. Общее число типоразмеров детален ФЗУ (орг- п
21. Число мест сварки (пайки) в ФЗУ, выполняемых вручную ; Пр ОГТ
38
Окончание табл. 3.8
Исходные данные для расчета технологичности изделий Обозначение Подразделе- ния, ответст- венные за.
кие данных
22. Число «ест сварки (пайки) в ФЗУ. которые мо- гут быть выполнены механизированными и автома- тизированными средствами 23. Объем кокет,рукторской документации i-ro ФЗУ, приведенной К формату 11 24, Число ФЗУ 25. Числю ФЗУ и деталей, входящих в общий вид изделия я требующих механической доработки и ре- гулировки в составе изделия с применением спе- циальных устройств либо совместной обработки с последующей разборкой и повторяой сборкой 26. Общее число ФЗУ и деталей, входящих в об- щий вид изделия 27. Число ИС и микросборок в ФЗУ 28. Общее число электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в ФЗУ 29. Число типоразмеров корпусов микросхем и мик- росборок в ФЗУ 30. Числю навесных ЭРЭ в ФЗУ, которые могут ус- танавливаться механизированным и автоматизиро- ванным способом 31. Число монтажных соединений в ФЗУ, которые могут осуществляться механизированным или авто- матизированным способом 32. Общее число монтажных соединений в ФЗУ 33. Число неразъемных межузловых « межблочных соединений в ФЗУ, выполняемых механизированным и автоматизированным способом 34. Общее число неразъемных межузловых и меж- блочных соединений в ФЗУ 35. Число операций контроля и настройка ФЗУ, ко- торые можно осуществлять автоматизированным способам 36. Общее число операций контроля н настройки ФЗУ 37. Лимитная трудоемкость изготовления изделия, н-ч 38. Величина полезного эффекта основного техниче- ского параметра изделия 39. Проектная трудоемкость изготовления изделия, н-ч1 40. Сухая (чистая) масса изделия 41. Масса запасных частей изделия на нормативный срок службы 42. Нормативный срок службы изделия в эксплуа- тации 43. Общее число типоразмеров деталей в i-н входя- щем ФЗУ 1 Назначается распоряжением по предпрвятвю. Пм ТФ, S МФЗУ Дет МФЗУ Общ Ние НЭРЭ Н„с нмуЭРЭ Нам НН" Нм. н„„ Ня. Та Р м. м, т Н,д ОГТ ОГК огт ОГК огт ОГК
99
При оценке составной части изделия по показателю, напри-
»лер «оборка-комп лексирование» выявляются следующие призна-
жи:
способы соединения деталей (склеивание, сварка, пайка, нак-
друтка, загиб и т. д.), пригодные для механизированной или авто-
иматизировэнной сборки;
применение минимального числа положений составной части
сжтри сборке;
использование унифицированных установочных размеров эле-
□ыентов в процессе сборки, а также технологичной базы;
рациональность членения составной части, параллельность со-
бираемости сборочных единиц;
уровень применения прогрессивных технологических процессов
«сборки, а также межблочного монтажа (врубы, соединители, гиб-
тжие печатные кабели и т. д.);
степень обоснованности выбора прогрессивных элементов кре-
жтежа (высадок, саморезов, зажимов и т. д.);
рациональность упаковок.
Коэффициент сборки определяется как Ксв=1—(Нд/Н), где
ЗНД — число составных частей, требующих дополнительной под-
тонки при сборке изделия.
При оценке контроля необходимо выявлять: оптимальный уро-
газень оснащенности операций контроля; обеспечение операций
жонтроля (объективный автоматизированный контроль парамет-
ров — автоматизированная КИА, установки тестового контро-
ля — УТК); наличие механизированных, автоматизированных и
^неавтоматизированных операций контроля (необходимо иметь в
и иду, что избыточная автоматизация экономически нецелесооб-
разна);
коэффициент механизации и автоматизации контроля (табл.
•3.7) Кка = Нка/Нк.
В результате поэтапной оценки главный конструктор изделия
□имеет возможность проанализировать и оперативно отработать
изделие на технологичность с целью повышения уровня техноло-
тичнЪсти конкретных, частных, а также комплексного показате-
лей.
После каждого этапа разрабатывается план мероприятий по
^доведению отдельных низких показателей технологичности изде-
лий до нормативного значения (устанавливаемого вышестоящей
организацией) со сроком выполнения на следующей стадии про-
ектирования (табл. 3.9).
Оценка изделия лишь на стадии изготовления опытного образ-
ца часто создает такие планы мероприятий, направленные на по-
вышение технологичности изделия, реализация которых по зат-
ратам. равноценна созданию нового изделия.
Показатели технологичности изделий микроэлектроники. Важ-
нейшими производственными характеристиками изделий микро-
электроники является коэффициент выхода годных и трудоемкость
изготовления одного изделия микроэлектроники (микросборок и
100
ТАБЛИЦА 3.9
Утверждаю: Главный инженер организации
План мероприятий, 'направленных на повышение технологичности изделия
(шифр изделия АБ1.000.001)
Технологич- ность из де- Содержание мероприятия Затраты на реали- зацию меропри- тыс. руб. Ожидае- мый по- казатель техноло- гичности изделия Срок выпол- нения
Орма факт
0,97 0,83 Переход с изготовления мно- гослойных печатных плат (МПП) на (двусторонние путем применения полуаддитивного способа. До внедрения полу- аддитива следует улучшить конструкцию МПП по частным техническим решениям 25,0 0,95 П кв. 1988 Г.
0,81 0,64 Перевод на литье под давле- нием крышки АБ8.111.111. уголка АБ8.222.222 3,0 0,72 III к®. 1988 г.
0,15 0,13 Перевод на 'пластмассу планки АБ8.333.333, втулки АБ8.444.444 и направляющей АБ8.555.555 2,1 0,14 I кв. 1988 г.
0,5 0,24 Разработка и внедрение стенда для комплексной автоматизиро- ванной проверки работоспособ- ности печатных плат 38 0,36 I кв. 1989 г.
0.5 0,24 Доработка аппаратуры встроен- ного контроля 8,3 0,31 11 кв. 1988 г.
0,8 0,68 Замена гравировки на клейме- 6,2 0,71 II кв. 1988 г.
0,7 0,53 Перевод 47 деталей с универ- сально-фрезерного станка на станки с ЧПУ 1,5 0,59 I кв. 1988 г.
0,7 0,53 Перевод 12 деталей на изго- товление методом порошковой металлургии 18,0 0,61 IV кв. 1988 г.
Согласовано
Главный технолог предприятия
Главный конструктор предприятия
(разработчик)
Главный технолог предприятия ___________________
(разработчик)
электронных модулей). Номенклатура показателей технологичнос-
ти представляет собой набор конструктивно-технологических ха-
рактеристик, в наибольшей степени влияющих на важнейшие
производственные параметры изделий микроэлектроники. Приве-
дем показатели технологичности микросборок и электронных мо-
дулей МЭА.
Микросборки (компоненты функциональной
электроники):
1. Коэффициент отработанности конструкций корпуса. 2. Ко-
эффициент сложности печатных плат с элементами. 3. Коэф фици-
101
ент автоматизации установки навесных компонентов на плату.
4. Коэффициент автоматизации монтажа проводников и выводов
компонентов. 5. Коэффициент повторяемости навесных элементов.
6. Коэффициент отработанности схемы. 7. Коэффициент автомати-
зации сборки.
Электронные модули (узлы функциональной
электро ники):
1. Коэффициент отработанности конструкции корпуса. 2. Ко-
эффициент сложности плат, входящих в модуль. 3. Коэффициенг
автоматизации межплатных и внешних соединений. 4. Коэффици-
ент автоматизации установки и монтажа компонентов на платы.
5. Коэффициент автоматизации сборки модуля, б. Коэффициент
прогрессивности метода герметизации.
Обеспечение технологичности изделия должно решаться на
предприятии комплексно с привлечением служб разработчиков,
конструкторов, технологов, нормо-контролеров. Необходимы пос-
тоянное техническое обучение и аттестация специалистов на зна-
ние нормативно-технической документации по технологичности
изделия.
В каждой отрасли целесообразно иметь разработанную и оп-
робованную номенклатуру показателей уровня технологичности
изделия (рис. 3.13) и методов их расчета, лучшим образом харак-
теризующую особенности выпускаемых изделий, а также утверж-
денные вышестоящей организацией значения нормативных пока-
зателей для сравнения с оцениваемым изделием.
В СОТИ (рис. 3.14) определены следующие главные задачи:
разработка системного подхода к понятиям метода оценки
уровня технологичности изделия, расчета лимитной, проектной и
директивной трудоемкости изготовления РЭА и сроков достиже-
ния, а также организационно-технического уровня предприятия:
Рис. 3.13. Типовая балльная методика оценки технологичности изделий
102
(СОТИ)
разработка критериев оценки вышеназванных понятий (в ви-
де отраслевых стандартов);
моделирование взаимосвязи понятий: организационно-техниче-
ский уровень (ОТУП), технологичность изделий, трудоемкость
изготовления и себестоимости.
Ряс. 3.15. Структура работ по взаимосвязи технологичности изделий и трудо-
емкости их изготовления
104
На рис. 3.15 приведена структура работ по созданию методик
оценки технологичности изделий и расчета трудоемкости изготов-
ления изделий на разных стадиях проектирования.
В настоящее время существенно возросла роль РЭА на раз-
личных объектах, отказ ее приводит к невозможности функциони-
рования объекта и выполнения его основной задачи. Значительно
усложнились функциональная насыщенность аппаратуры, ее экс-
плуатация и обслуживание. Поэтому такие характеристики, как
надежность, долговечность, габаритные размеры, масса, устойчи-
вость к механическим и климатическим воздействиям, стали пер-
востепенными характеристиками аппаратуры.
Повышение надежности РЭА может быть достигнуто сокра-
щением числа конструктивных узлов и паяных соединений, сок-
ращением длины межсоединений, хорошим теплоотводом, перехо-
дом к накрутке, обжимке, запрессовке, сварке термокомпрессией.
На рис. 3.16 показаны тенденции изменения удельного веса тру-
доемкости изготовления РЭА в зависимости от совершенствова-
ния ее технологичности. На рис. 3.17 представлено ориентировоч-
ное производство РЭА в различном исполнении в зависимости от
элементной базы и конструктивно-технологических признаков по
годам создания (поколений).
Рис. 3.16. Изменение удельного веса работ по годам (внешние цифры), %:
I _ механозаготовительные работы; 2 — лакокрасочные и гальванопокрытия; 3 — производ-
ство печатных плат; 4 — производство микросхем и устройств на НФПФ; 5 —соорочно-
монтажные работы; 6—НРКИ-работы; 7— вспомогательные работы; 8 — прочие
105
Pirc. 3.17. Производство РЭА в различном исполнении
Указанные выше требования могут быть выполнены только
при проектировании аппаратуры на принципах комплексной ми-
ниатюризации, которая в настоящее время является основой раз-
вития РЭА.
В качестве примера рассмотрим методику оценки технологичности изделия
в условиях ГАП сборки. В основу методики положен метод экспертных оценок»
каждая из которых по отдельным признакам устанавливается в определенных
пределах. Для уменьшения уровня субъективности .при выборе оценок исполь-
зуются таблицы.
Методика учитывает возможность, удобства, а также надежность автома-
тизированного лроцесса сборки. Экономические факторы она непосредственно не
учитывает, тем более, что при полном учете экономических показателей следует
иметь в виду затраты не только на автоматизацию сборки, но и на изготовле-
ние деталей, которые могут быть различными при разных технологических ва-
риантах их производства.
В данной методике подразумевается технологичность конструкции только,
для условий автоматизированной сборки. Эта методика не может применяться
для оценки технологичности конструкции сложного изделия, состоящего из не-
скольких сборочных единиц, каждая из которых собирается автоматически, но.
общая (окончательная) сборка осуществляется вручную.
Процесс определения технологичности состоит из двух этапов; вначале опре-
деляется оценка технологичности конструкций деталей (сборочных единиц), вхо-
дящих в состав изделия, затем—оценка технологичности изделия (высшей сбо-
рочной единицы) в целом. На основании оценок по отдельным признакам как
для деталей, так и для сборочной единицы определяется комплексная оценка.
При определении комплексной оценки технологичности сборочной единицы
(изделия) другие сборочные единицы низшего порядка рассматриваются, как
детали. Полученная комплексная оценка сопоставляется с установленными кри-
териями, в результате чего делается заключение о том, насколько данная кон-
струкция изделия или сборочной единицы пригодна для автоматизированной
сборки. Приведенные значения критерия уровня технологичности являются ори-
106
«ьтнровочными, в условиях отдельных предприятий они могут несколько изме-
няться.
При низком уровне технологичности конструкции следует обратить внимание
«а отдельные признаки технологичности, влияющие на общую низкую оценку.
Анализ конструкции по этим признакам позволяет наметить направления совер-
шенствования конструкции деталей и изделия в целом для повышения оценки
технологичности и облегчения автоматизации сборки.
Устанавливаются следующие признаки, по которым рассматривается соот-
ветствие данной детали требованиям технологического процесса сборки с ис-
пользованием выбранных технических средств (загрузочных устройств, исполни-
тельных механизмов и др.):
1) несцепляемость деталей при их хранении в таре или бункере; 2) воз-
можность автоматического ориентирования детали; 3) способность детали сохра-
«ять свою форму; 4) устойчивость поверхности детали и повреждению; 5) спо-
собность детали сохранять ориентацию и базирование при сборке.
Оценки дактся в баллах, причем максимальная оценка ставится, если де-
таль по данному признаку соответствует требованиям автоматизированного сбо-
рочного процесса и виду используемого оборудования. Нулевая оценка ставится,
если по данному признаку деталь непригодна для автоматизированной сборки.
Приведенные для каждого признака диапазоны оценок учитывают их значимость
в составе общей — комплексной — оценки технологичности конструкции детали.
Оценка по каждому признаку ставится экспертом — специалистом по технологии
и оборудованию для ГАП сборки.
Комплексна? оценка — показатель технологичности конструкции детали —
представляет собой среднюю относительную величину, полученную с учетом
оценок по отдельным признакам.
Показатель технологичности конструкции детали определяется по формуле
5
Тд _ yi gjj/Cmtx, Г^е —оценка технологичности конструкции по i-му при-
вивку (i—1... 5) данной j-й детали; Стах — сумма максимальных относительных
оценок по всем признакам (значение Тд может находиться в пределах от нуля
до единицы).
Комплексные оценки позволяют сравнивать между собой варианты конструк-
ций деталей, предназначенных для автоматизированной сборки, а также выяв-
лять детали, входящие в состав изделий, с низкими оценками, конструкцию ко-
торых следует /совершенствовать. Низкие оценки по некоторым признакам ука-
зывают на нетехнологичность отдельных элементов деталей, что способствует
определению направления переработки их конструкции.
Для оценка технологичности изделия или сборочной единицы, если авто-
матизируется сборка части изделия, устанавливаются следующие признаки:
1) число деталей в собираемом изделии или в сборочной единице; 2) чи-
сло направленна сборки; 3) доступность мест соединения; 4) технологичность
вида соединения; 5) возможность автоматизированной сборки по критерию точ-
яости.
На каждый из признаков устанавливаются диапазоны оценок технологич-
«ости.
Комплексная оценка технологичности изделия или сборочной единицы пред-
ставляет собой среднюю относительную величину, полученную с учетом оценок
107
технологичности конструкции составляющих деталей и оценок по признака»,
характеризующим технологичность изделия или сборочной единицы в целом.
Показатель технологичности изделия или сборочной единицы Тис определяет-
ся по формуле
U,i;il+iSl!t
3 ДСтах 4“ 3 ^тах
где gx — оценка технологичности изделия или сборочной единицы по от-
дельным признакам; Д —число деталей в изделии или сборочной единице.
Второе слагаемое Итат в знаменателе формулы представляет собой сумму
максимальных оценок по всем признакам, характеризующим изделие или сбо-
рочную единицу. Значение Тие может находиться в пределах от нуля до еди-
ницы. Единица означает полное соответствие изделия условиям автоматизи-
рованной сборки, нуль — полкую непригодность. Поскольку предельные зна-
чения показателя технологичности встречаются редко, установлены критерии,
позволяющие принимать решение о возможности и целесообразности автома-
тизации процесса сборки рассматриваемого объекта.
При Тис >0.85 изделие может изготавливаться в условиях ГАП без из-
менения его конструкции; в таком случае оно считается технологичным.
При Тис = 0,5 ... 0,85 следует изменить отдельные элементы конструкции из-
делия, в том числе его детали, с целью повышения значения Тя. Одновремен-
но может возникнуть необходимость в проведении работ по совершенствова-
нию технических средств, используемых при выполнении сборочных операций.
Все это обусловливает дополнительные затраты на конструкторские и исследо-
вательские работы.
При Тис <0,5 сборка рассматриваемого изделия в условиях принятой тех-
нологии нецелесообразна, а при особо низких значениях ТИо практически не-
осуществима. В таком случае для автоматизации сборки требуется либо ко-
ренная переработка конструкции, либо существенное изменение технологическо-
го процесса сборки (либо то и другое одновременно).
Численные значения показателя технологичности, при которых
принимаются определенные решения, ориентировочны. Они могут
быть уточнены при использовании методики в отдельных органи-
зациях и на предприятиях с учетом накопленного ими опыта в
области автоматизации сборочных работ.
3.4. ТРУДОЕМКОСТЬ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ РЭА
На ранних стадиях проектирования разработчик и конструк-
тор имеют множество различных путей построения нового изделия
с заданными техническими требованиями (ТТ). Выбор оптималь-
ных решений осуществляется с целью наибольшего экономическо-
го эффекта от применения ГАП и оценивается капитальным!»
затратами на его внедрение. Весьма важным является установле-
ние количественного критерия правильности выбранного варианта
на всех стадиях проектирования РЭА. Одним из таких показате-
108
лей является трудоемкость изготовления изделия в серийном про-
изводстве.
Работа по обеспечению технологичности новых изделий тре-
бует накопления статистического материала о взаимосвязи от-
дельных показателей, влиянии их на трудоемкость изготовления
изделия, введении новых показателей технологичности, характе-
ризующих новые важные признаки изделия. Например, может
использоваться в практической деятельности такой частный пока-
затель технологичности, как отношение массы изделия к трудоем-
кости его изготовления.
Для каждого направления техники создается на основе ста-
тистики нормативно-справочная база. Используя корреляционно-
регрессионный и графоаналитический анализ, а также электронно-
вычислительную технику, можно получить математические модели
типа
Т=Ф(П, Кх, К,,..., Кп),
где Т — технологическая трудоемкость изделия, разрабатывае-
мого на предприятии; П — постоянный множитель; Ki....... Кп —
факторы (аргументы), определяющие значения конструкторско-
технологических признаков изделия н организационных факторов
предприятия; п — число основных признаков и факторов.
В отраслях, где изменяются форма и свойства материала при
непрерывном характере техпроцесса, методами математической ста-
тистики установлена зависимость трудоемкости работ от конструк-
торско-технологических и организационных параметров изделия,
например для механообработки (токарная):
Тп« = I. (Н,+Н, к, + Н, К,) к, + т, к,+т„^н„
где Тв — время по нормативу на типовую деталь (по массе
стружки); Hi — число деталей 1-го уровня сложности; Н2 — чис-
ло деталей 2-го уровня сложности; Kt — коэффициент, учитываю-
щий трудоемкость обработки детали 2-го уровня сложности; Нз —
число деталей 3-го уровня сложности; Кг — коэффициент, учиты-
вающий трудоемкость обработки детали 3-го уровня сложности;
Кз — коэффициент, учитывающий тип материала деталей; Тн —
трудоемкость в нормативе на вспомогательные операции по числу
деталей; Кд — коэффициент, учитывающий трудоемкость вспомо-
гательных работ; Тлз — трудоемкость в нормативе на подготови-
те льно-заключительное время по числу деталей; Нп — число де-
талей в партии.
Нормирование сборочных работ на опытном заводе может про-
изводиться в базовом нормативно-технологическом отделе по чер-
тежам с помощью формулы
где С к — сложность конструкции сборки; М — масса заготовки
деталей сборки; Н — число деталей в сборочной единице. Пока-
затели степени характеризуют влияние каждого из конструкторе-
109
ко-технологических и организационных параметров на трудозат-
раты при изготовлении нового изделия.
При монтаже радиоэлементов на ПП длй сборки радиоэлект-
ронного модуля 1-го уровня (блоки, субблоки, устройства, щитки,
ячейки) можно применять зависимость трудоемкости монтажа Тм
в общем виде (с уточнением для каждого конкретного типа ап-
паратуры) :
Т„- 1.8(1 + М)°-' (1+Р)’1 (1+Нг),
где М — число ИС на ПП; Р — число резисторов постоянного
номинала, простых конденсаторов и приравненных к ним по тру-
доемкости монтажа элементов; Нг — число гнезд в соединителях.
Таким образом, на предпроектной стадии, когда новые техно-
логические процессы еще не разработаны, трудоемкость конструк-
ции можно определить лишь ориентировочно путем применения
различных укрупненных методов расчета и опытных данных за-
вода.
Поверхность, объем и масса детали, как показали исследова-
ния, находятся в определенной взаимозависимости. Поэтому при
наличии данных о трудоемкости однотипных деталей существую-
щей конструкции Ti и данных о массе аналогичных геометрически
подобных деталей у новой В2 и старой В- конструкций трудоем-
кость механической обработки Т2 нового изделия может быть оп-
ределена укрупненно по формуле
т-=т*ЖУ
Трудоемкость изготовления новых оригинальных деталей и уз-
лов определяется путем расчета с учетом выбранной заготовки и
метода изготовления или по аналогии с подобными деталями ра-
нее выпускавшейся конструкции.
Сумма полученных данных о затратах труда по отдельным ви-
дам работ характеризует общую трудоемкость изготовления всех
узлов и деталей, входящих в новую конструкцию. Затем произво-
дится расчет трудоемкости сборочно-монтажных работ, которая
укрупненно может быть определена на основе данных опытного
завода, характеризующих удельный вес этих работ в общей тру-
доемкости ранее выпускавшейся аналогичной конструкции.
Трудоемкость сборочно-монтажных работ по изготовлению из-
делий новой конструкции
ТСМ = ТУСМ/(1ОО-УСМ),
где Т — технологическая трудоемкость изготовления всех узлов
и деталей новой конструкции, н-ч; Уси — удельный вес трудоем-
кости сборочно-монтажных работ в общей трудоемкости сущест-
вующей однотипной конструкции, %.
Как уже было сказано выше, комплексная миниатюризация должна опи-
раться на новые конструкторско-технологические принципы и решения. Микро-
ПО
электронная аппаратура должна быть не просто пригодной для серийного про-
изводства, но и обеспечивать, по сравнению со своими электромеханическими
аналогами, значительное Снижение трудоемкости и стоимости, допускать за счет
автоматизации процессов . конструирования и технологии изготовления повы-
шение производительности труда. В противном случае, изготовление РЭА сов-
ременного уровня сложности требовало бы постоянного привлечения и ввода
в строй новых заводов.
Достижения науки, техники и технологии, открытие новых физических
процессов и материалов дают много путей проектирования современной РЭА.
Наибольшее снижение трудоемкости изготовления дают такие конструкторско-
технологические методы;
использование гибридных интегральных микросхем СВЧ, микроузлов СВЧ
повышенной степени интеграции, выполненных по тонкопленочной и толстопле-
ночной технологии;
использование линейных, логических и цифровых устройств в микросбор-
ках на бескорпускых интегральных микросхемах, выполняемых по толстопле-
ночной технологии;
увеличение доли печатного монтажа при сокращении доли объемного и
при расширении применения печатного монтажа повышенной плотности, в том
числе многослойного с обеспечением максимальной степени механизации и ав-
томатизации;
перевод объемного монтажа объединительных устройств на программиро-
ванный путем конструктивной переработки монтажа и применения координат-
ных автоматов с ЧПУ.
При разработке, конструировании и изготовлении опытного об-
разца нового изделия РЭА необходимо на каждом этапе закла-
дывать решения, обеспечивающие минимальные его трудозатраты
и себестоимость в серийном производстве.
Рассмотрим способы расчета (прогнозирования) — математи-
ческие модели — технологической трудоемкости серийного изго-
товления нового изделия на этапах:
разработки эскизного проекта — лимитная трудоемкость;
разработки рабочего проекта — проектная трудоемкость;
изготовления установочной партии — директивная трудоем-
кость.
На всех этапах проектирования контролируемый достигнутый
уровень показателей технологичности изделия наряду с показате-
лем трудоемкости служит критерием экономичности принятых
схемных, конструкторских и технологических решений.
Лимитная трудоемкость устанавливает предельное значение
трудозатрат на изготовление изделия и определяется как
тл_ц„н,к„
где Цпу — утвержденная планово-условная цена изделия; Нг —
норматив трудоемкости на рубль планово-условной цены (опреде-
ляется из таблицы, составленной по статистическим данным для
каждой отрасли, исходя из уровня 'разукрупнения и направления
техники, к которому принадлежит изделие); Кп — поправочный ко-
111
эффициент, учитывающий тип производства г^делия (зависит о г
планового выпуска изделия за год и трудоемкости изделия без
учета Кп) /
В настоящее время проведение расчетов и утверждение ли-
митной трудоемкости выполняется непосредственно разработчиком
изделия. Чтобы исключить субъективизм и обеспечить достовер-
ность расчетов, следует в рабочую группу и оценочную комиссию
по установлению лимитной трудоемкости включать наряду с пред-
ставителями вышестоящей организации еще и компетентных ра-
ботников завода, где будет изготавливаться изделие. Это подт-
верждается и требованием о взаимоотношениях между предприя-
тием-разработчиком и предприятием-изготовителем.
Зависимость лимитной трудоемкости от утвержденной плано-
во-условной цены не является единственным вариантом. Возмож-
ны и другие способы. Иногда правильнее определять лимитную
трудоемкость по нормативам в зависимости от стоимости покуп-
ных комплектующих изделий. Можно определять се и в зависи-
мости от того, имеет или нет проектируемое изделие аналог.
В первом случае
где Тпр — проектная (директивная) трудоемкость изделия-а на ло-
га; Кс — коэффициент снижения трудоемкости от проведения ор-
ганизационно -технических мероприятий; Т — количество лет от
установленного года достижения до планируемого периода освое-
ния; ха •— технические характеристики изделия-аналога; хр — тех-
нические характеристики разрабатываемого изделия.
Во втором случае
ЗТ1МПМ j К,Кф (0,9.. 0,97)’(1 +о„),
где ТТп —• трудоемкость типового представителя модуля 3-го уров-
ня; Н — число функций, выполняемых модулями 3-го уровня в
изделии; М — число модулей 3-го уровня, выполняющих данную
функцию; Кф — коэффициент зависимости функциональных ха-
рактеристик изделия; Кт — коэффициент зависимости трудоемкос-
ти от технологичности изделия; Осм — отношение трудоемкости
сборки и настройки к общей трудоемкости изделия.
Проектная трудоемкость рассчитывается с учетом достигну-
того уровня технологичности изделия, эффективного использова-
ния средств комплексной механизации и автоматизации, передо-
вой организации производства, проектируемого максимального го-
дового объема выпуска изделия и определяется по формуле
тпр=(Дт«+j; т«+Дт«) о+к«)-
112
Поясним входящие\в формулу величины: Q — числосборочных
единиц; T3i — проёртная трудоемкость i-й сборочной единицы,
заимствованной из состава других изделий, равная
' Т^ТдКд-0,93т.
где Тд — проектная (директивная) трудоемкость сборочной еди-
ницы, находящейся в производстве, определяемая как доля про-
ектной (директивной) трудоемкости изделия, из состава которо-
го заимствована сборочная единица, соответствующая удельному
весу данной сборочной единицы в фактической трудоемкости из-
делия; Кп — поправочный коэффициент, учитывающий тип про-
изводства; Т — число лет от планового года достижения до фак-
тического года достижения (статистикой установлено, что сниже-
ние происходит за год по 7% от достижения Т3 до Тд, поэтому
появился множитель 0,93т); Тм — суммарная проектная трудоем-
кость модернизированных сборочных единиц, равная
Тм = ТпаКпКа-093т,
где Тпа — проектная (директивная) трудоемкость сборочной еди-
ницы, выбранной в качестве аналога; Ка — коэффициент техни-
ческой сложности оцениваемой сборочной единицы, выбранной за
аналог; STH — суммарная трудоемкость новых сборочных единиц;
Тв = Та.оК0Кс,
где Ко — коэффициент приведения трудоемкости опытного образ-
ца Та.о к его трудоемкости в установочной партии (зависит от нап-
равления техники, проектируемого типа производства, удельного
веса ТОН при изготовлении опытного образца); Кс —коэффициент
снижения трудоемкости от установочной партии к серийному про-
изводству; Кея — коэффициент, учитывающий трудоемкость работ
по комплексной сборке и настройке изделия.
Проектная трудоемкость устанавливается вышестоящей орга-
низацией предприятию-изготовителю в качестве директивной с оп-
ределенным сроком ее достижения. Анализ значений проектной и
лимитной трудоемкости необходим для выработки обоснованного
заключения о правильности выбранного конструкторско-техноло-
гического решения.
Плановая трудоемкость изделия по годам достижения проект-
ной трудоемкости
ТПл = Too—(Too—ТпР) К„,
где Тил — плановая трудоемкость рассчитываемого изделия (н-ч);
Too — фактическая трудоемкость опытного образца рассчитывае-
мого изделия в целом (н-ч); Кн — поправочный коэффициент,
применяемый для расчета проектной трудоемкости по годам ее
достижения; Н — порядковый номер года проведения работ по
достижению проектной трудоемкости.
На изделия, серийно выпускаемые и не имеющие рассчитан-
ной проектной трудоемкости, устанавливаются плановые ее зна-
113
ч-ения, обеспечивающие достижение директивной величины и вы-
полнение заданного роста производительности труда. Передовой
опыт подсказывает, что за 3—4 года изготовления продукции ма-
шиностроительного (приборостроительного) профиля трудоемкость
снижается в 3-5 раз.
Отдавая должное скорейшему внедрению ГАП, т. е. техничес-
ким аспектам проблемы, следует отметить, что не меньшее, а,
пожалуй, большее значение имеют организационные, эконохмиче-
ские и социальные аспекты. Об этом свидетельствует практика
внедрения автоматических станков и линий, показывающая, что
ожидаемого эффекта — снижения трудовых затрат и быстрейше-
го освоения технически обоснованных норм обслуживания и вы-
работки — на многих предприятиях не удается достигнуть, вслед-
ствие недостатков в организации, нормировании и стимулирова-
нии труда. Необходимо учитывать и то обстоятельство, что тех-
ническое перевооружение машиностроительной промышленности
с ориентацией на ГАП — это перспектива на многие годы, а за-
дача ускоренного выхода на проектную трудоемкость — насущ-
ная проблема сегодняшнего дня. Вот почему столь важно, на наш
взгляд, создать надежную систему управления процессом освое-
ния новой продукции РЭА.
Рассмотрим прежде всего некоторые основные закономерности
данного процесса.
Трудоемкость изменяется как в результате технических мероп-
риятий, после каждого из которых заметно снижаются трудовые
затраты, так и вследствие постепенного накопления трудовых на-
выков рабочих, совершенствования организации труда на рабо-
чих местах и системы их обслуживания. Хотя весомость каждого
такого мероприятия сравнительно невелика, в целом они весьма
существенно влияют на снижение трудоемкости.
Для любого календарного периода (года, месяца) в пределах срока ос-
воения проектной трудоемкости изделия фактическую трудоемкость можно оп-
ределить по формуле
Тц = ТпрКн/Д’ ,
где ТСр — проектная трудоемкость изделия; Ка — коэффициент освоения в на-
чальный период (год, месяц) освоения производства данного изделия; Д*п —
период времени с начала освоения производства данной продукции; а — пока-
затель степени, характеризующий интенсивность процесса освоения производ-
ства дайной продукции.
Соответственно период достижения данной проектной трудоемкости про-
дукции Дп = >'К^ = 1/К® .
Если, например, производство изделия было начато в 1985 г., в началь-
ный период коэффициент освоения Ка=2, а интенсивность процесса освоения
характеризовалась значением а=0,5, то проектная трудоемкость будет достиг-
нута в 1989 г.
Если же за счет более быстрого оснащения производства и подготовки кад-
ров процесс освоения будет интенсифицирован и показатель степени «а» достиг-
114
иет I, то период достижения проектной трудоемкости сократится до двух лет.
Таким образом, прослеживаются два направления работы: уменьшение ко-
эффициента начальной трудоемкости (Кя) и интенсификация процесса ее сни-
жения (рост показателя степени «а»).
Анализируя сроки достижения проектной трудоемкости, сле-
дует прежде всего отметить, что на их величину существенно
влияют объективные факторы, определяющие порядок и содер-
жание работы. В одних случаях осваивается РЭА принципиально
новая, в других — содержащая значительную часть деталей и уз-
лов ранее выпускавшейся продукции. В табл. 3.10 сравниваются
трудоемкости и технологичность изготовления изделий «А-80» и
<Б-85» различных поколений. В одних случаях данный процесс
происходит на новом предприятии, полностью укомплектованном
к пуску всем оборудованием и оснасткой, предусмотренными про-
ектом, в других — оснащение нового производства растягивается
на многие годы. Оборудование, приобретенное в начале периода
ТАБЛИЦА 3.10
Наименование Обозначение Количественные показатели
Л-80 D-85
1. Трудоемкость, н-ч: опытный образец То 4030 3410
серийный образец Тс 2790 2108
2. Коэффициент использования ИС: к НИС 1'-иеп — „ ЭРЭ 169 1469” °’ 600 Soo=°'23
число ИС Н„с 169 600
число ЭРЭ НЭРЭ “ нис + Нмр 1469 2600
3. Удельный вес слесарно-ме- ханических работ к.= ^2- *0 ™=1г,в 4030 446 3410” 3
4. Отношение стоимости мате- 330+9952 S7S+SM1
риала и комплектующих изде- лий к зарплате
5. Коэффициент использования металла; Ким— Мми 23,5 — = о,зб 64,7 16,5 41.25”0,4
масса металла в изделии Мми 23,5 16,5
масса 'Металла по нормати- вам Ммн 64,7 41,25
6. Коэффициент прогрессивно- го формообразования деталей и узлов Дтпр Кф= д, 150 7—— 0,167 899 210 «=°'3
7. Коэффициент повторяемость деталей и узлов V , ДтоР к”='~ дГ
115
освоения и рассчитанное на проектный выпуск продукции, в тече-
ние этого периода недоиспользуется, а к концу ^го оно нередко уста-
ревает и морально, и физически. Поэтому' прямо сопоставлять
сроки достижения проектной трудоемкости/без анализа конкрет-
ных условий неправомерно.
Вместе с тем в организации освоения производства новой про-
дукции имеется немало общего. Можно назвать ряд направлений,
позволяющих сократить сроки освоения, и поэтому являющихся
весьма важными для повсеместного решения этой задачи. Основ-
ными среди них являются совершенствование системы и органи-
зации подготовки новых производств, экономического и производ-
ственного планирования, нормирования и стимулирования труда.
Решение этой задачи во многом зависит от того, как органи-
зовано управление процессом освоения выпуска новой продукции
в отраслях и подотраслях промышленности. Здесь следовало бы
указать преимущества ГАП. Если изделие разработано с учетом
требований ГАП, то его освоение практически не требует капита-
ловложений. Наибольшие трудности чаще всего вызывает комп-
лектование производства новым оборудованием и оснасткой. Сро-
ки поступления специального оборудования растягиваются на нес-
колько лет, а мощности конструкторских подразделений и цехов
подготовки производства предприятий оказываются недостаточны-
ми для того, чтобы в короткие сроки изготовить нужную оснастку
и нестандартное оборудование. В связи с этим необходимо улуч-
шить систему управления освоением новых производств в радио-
электронной отрасли с тем, чтобы сосредоточить усилия отрасле-
вых проектно-технологических институтов на их подготовке, цент-
рализовать производственные мощности по изготовлению техно-
логической оснастки и нестандартного оборудования. Такие меры
позволили бы установить предельные сроки достижения проектной
трудоемкости, не превышающие трех лет.
Под директивной трудоемкостью понимается величина техно-
логической трудоемкости, установленная с учетом прогрессивной
технологии его изготовления, передовой организации производст-
ва и труда. Директивная трудоемкость:
Тд = Тф[1-Ксл(1-Кд)1,
где Тф — фактическое значение трудоемкости изготовления на
01.01.87 г.; Ксп — коэффициент, учитывающий время, в течение
которого изделие изготавливается серийно; Кд — табличный ко-
эффициент директивной трудоемкости, учитывающий направле-
ние техники, к которому принадлежит изделие, тип производства,
уровень автоматизации и механизации труда, удельный вес ТОН,
количество типовых ТП, комплексную оценку ТП, время нахожде-
ния РЭА в производстве.
Частный коэффициент «уровень механизации» характеризует
производство с различных сторон и является одним из главных
параметров характеристики радиотехнического производства. Он
определяется удельным весом трудоемкости работ, выполняемых
116
на автоматах, автоматизированных агрегатах, установках, аппа-
ратах, при помощи машин, станков, механизмов, механизированно-
го инструмента и других механизированных приспособлений:
«Зт.+ Зт.+о.зЗТп
£. =-----—-----------------------,
,0S Т.+ 2ти + о,зЗ Tn+jT,
где Та — трудоемкость работ, выполняемых па i-м средстве авто-
матизации; К — число средств автоматизации; Ти — трудоемкость
работ, выполняемых при помощи машин, станков, механизмов,
н-ч; Тп — трудоемкость работ, выполняемых при помощи меха-
низированного инструмента и других механизированных приспо-
соблений, н-ч; Тр — трудоемкость операций, выполняемых вруч-
ную, н-ч.
Коэффициенты 10 и 0,3 введены в формулу для сопоставимос-
ти значений трудоемкости. Не менее важным комплексным пока-
зателем, определяющим ОТУП и технологичность изделия, явля-
ется коэффициент применения типовых технологических процессов:
К„=(Д,+С,)/(Д+С),
где Дт, Ст — число деталей и сборочных единиц в изделии, тех-
нология изготовления которых охватывается типовыми или груп-
повыми технологическими процессами (операции механообработ-
ки на станках относятся к типовым процессам); С — общее чис-
ло сборочных единиц в изделии (без нормализованного крепежа
и покупных).
Параметром, характеризующим не только технический, но и
организационный уровень производства, является удельный вес
технически обоснованных норм (ТОН), который определяется как
отношение трудоемкости работ по данному изделию, рассчитан-
ных по технически обоснованным нормам, к трудоемкости изде-
лия. Важными параметрами являются также характеристики пла-
нирования и управления производством (уровень).
На организационно-технический уровень производства влияют
следующие факторы: уровень отраслевой специализации и концен-
трации производства; технический уровень изделий, их сменя-
емость (частота); система материально-технического снабжения
в отрасли; система подготовки и повышения квалификации руко-
водящих кадров.
Для установления полной трудоемкости изделия — от этапа
разработки, конструкторского проектирования и до серийного из-
готовления включительно — требуется оценить трудоемкость са-
мих работ по расчету значений Тл, Тпр, Тд. Трудоемкость расчетов
Тпрр удобно оценивать по количеству чертежей на изделие, при-
веденных к формату 11. При этом следует руководствоваться эм-
пирической (корреляционной) зависимостью, полученной в резуль-
тате обработки соответствующего массива статистических данных:
117
Тиров расч— 0,2Н + 1,39, где Н — число чертежей/на изделие, приве-
денных к формату II.
Трудоемкость изделий РЭА как показатель технологичности
одновременно является и составной частью обобщенного показа-
теля, характеризующего организационно-технический уровень про-
изводства.
В существующих методиках его определения и сам показатель
технологичности также входит в этот уровень. Правомерен в
этом случае вопрос: как связать две системы показателей тех-
нологичности и организационно-технического уровня. Ни теория,
ни практика не дают пока достаточно четкого ответа на этот воп-
рос.
По нашему мнению, в алгоритме принятия управленческого ре-
шения по совершенствованию конструкции, технологии или произ-
водства в блоке критерия качества должны присутствовать две
самостоятельные, но взаимосвязанные системы показателей:
1) технологичности, 2) организационно-технического уровня про-
изводства. При этом первая система отражает состояние предме-
та труда, вторая — реальные возможности производства для его
материализации. Причем одна система должна практически кон-
формно отражать другую или соответствовать ей.
И действительно, можно создать высокотехнологичное изде-
лие, однако его не удастся реализовать, если производство не бу-
дет готово к этому.
С другой стороны, не имеет смысла тратить значительные ре-
сурсы на обеспечение высокой технологичности изделия, если оно
будет выпускаться в единичном экземпляре. Таким образом, глав-
ной задачей управления процессом обеспечения технологичности
РЭА является установление соответствия уровня технологичности
изделия организационно-техническому уровню производства и нао-
борот. Критериями сравнительной оценки двух уровней, а следо-
вательно, и двух систем показателей, очевидно, следует считать:
трудоемкость РЭА, объемы выпуска и наличие средств для капи-
таловложений. Именно эти показатели являются как бы связую-
щим звеном (рис. 3.18) между двумя системами и, как критерии
оценки технологичности и уровня производства, должны опреде-
ляться в первую очередь.
Рис. 3.18. Взаимосвязь системы показателей технологичности изделий с органи-
зационно-техническим уровнем производства
Направление обеспечения
изготовления,эксплуатации Методы комплексной микромини- атюризации Конструктивное совершенствование. прогрессивные техпроцессы Стандартизация и унификация, приме некие модулей и базовых несущих
Техпредложения и разработка технического задании Эскизный проект (выбор вариантов) Техлроект (контроль чертежей)
Рабочий проект Серийное изготовление Эксплуатация Утилизация Экономи чес кий эффект т обеспечени Расширение полей допусков, оптими- зация требований к шероховатости обработки
техноло- гичности изделий РЭА Проектирование с максимальной автоматизацией и механизацией
Степень условности Условный Подтвержденный в производстве
Место определения
Объект о бес лечения
Разрабатывающее предприятие
Испытательный полигон
Серийное производство
Эксплуатирующая организация
Модуль 1-го уровня разукрупнения
Модуль 2-го уровня разукрупнения
Модуль 3-го уровня разукрупнения
Устройство
Система и комплекс
Рис. 3.19. Составляющие экономического эффекта
В связи с тем что существующая система показателей оценки
организационно-технического уровня производства не отработана
и не во всем отвечает целям самого исследования, проводится
подробный ее анализ и устанавливается взаимосвязь с системой
показателей технологичности РЭА.
Сопоставление проектной и лимитной трудоемкости служит од-
ним из критериев экономичности принятых конструктивно-техно-
логических решений при проектировании изделия. При выборе оп-
тимальных решений достигается наибольший экономический эф-
фект от внедрения новой техники. На рис. 3.19 приведен возмож-
ный экономический эффект от обеспечения технологичности изде-
лий РЭА по стадиям жизненного цикла, направлению и объекту
обеспечения,, видам работ, степени его условности и месту опре-
деления.
3.5. ТИПОВЫЕ МЕТОДЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОЙ РЭА
Применение типовых методов конструирования является одним
из направлений комплексной миниатюризации РЭА, повышает ее
надежность, снижает габаритные размеры и массу, уменьшает
затраты на разработку, производство и эксплуатацию, позволяет
получить технологичные изделия.
Задача комплексной миниатюризации РЭА возникла как след-
ствие достижений научно-технического прогресса и непрерывно
возрастающей технической и функциональной сложности совре-
менной аппаратуры. Сопоставление тенденций решения этой зада-
чи в стране и за рубежом может оказаться полезным для плани-
рования и организации разработки и производства отечественной
радиоэлектронной аппаратуры [36].
Основной тенденцией развития РЭА является комплексная ми-
ниатюризация, направленная на удовлетворение требований, оп-
ределяющих ее качество — достижение высоких экономико-техни-
ческих параметров. Одним из средств осуществления комплексной
миниатюризации РЭА является функционально-модульный метод
ее построения. В области функционального модульного метода по-
строения РЭА ведутся интенсивные работы по трем направлени-
ям: 1) разработка номенклатуры функций, которые будут реали-
зованы унифицированными модулями; 2) разработка конструкций
и испытание образцов унифицированных электронных модулей;
3) создание нормативно-технической документации.
Разработан ГОСТ «Уровни разукрупнения радиоэлектронных средств. Тер-
мины и определения», который узаконивает модульный принцип построения ап-
паратуры. В соответствии с этим стандартом устанавливаются следующие уров-
ни разукрупнения РЭА:
1. Радиоэлектронные системы (РЭС). 2. Радиоэлектронные подсистемы-ком-
плексы (РЭК). 3. Радиоэлектронные устройства (РЭУ). 4. Электронные модули
третьего уровня (ЭМЗ). 5. Электронные модули второго уровня (ЭМ2).
6. Электронные модули первого уровня (ЭМ1). 7. Электронные модули нуле-
вого уровня (ЭМО).
Разукрупнение РЭА позволяет рационально сочетать изделия, изготовлен-
ные централизованно, со специализированными изделиями, разработанными для
конкретной аппаратуры.
Действует стандарт, предусматривающий использование элементов унифи-
цированных базовых несущих конструкций УБНК и технических средств единой
системы ЭВМ, регламентированы нормы и требования по конструированию
электронных модулей 1-го и 2-го уровней разукрупнения.
Проектирование ЭМ предусматривается осуществлять с широ-
ким использованием ИС и микросборок высокого уровня интегра-
ции, в том числе и на основе применения новых физических прин-
ципов функционирования.
Требования к технологичности конструкций ЭМ должны соот-
ветствовать действующим директивным и нормативно-техническим
документам.
Стандарт предусматривает модульность построения РЭА с обеспечением
взаимного сопряжения УБНК различных конструктивных уровней, а также да-
ет рекомендации по применению УБНК-I и УБНК-П в составе ЭМ1 и ЭМ2.
Система построения унифицированных базовых несущих конст-
рукций обеспечивает:
120
комплексное решение задач унификации несущих конструкций,
систем охлаждения и средств вторичного электропитания модулей
1-го, 2-го и 3-го уровней разукрупнения различных видов РЭА;
возможность компоновки модульной РЭА III и IV поколений
с использованием ИС, микросборок различной степени интегра-
ции, микропроцессоров и устройств на новых физических принци-
пах функционирования;
межвидовую унификацию и взаимозаменяемость УБНК моду-
лей 1-го и 2-го уровней в РЭА различного назначения;
входимость модулей более низкого уровня в модули более вы-
сокого уровня;
механическую взаимозаменяемость УБНК определенного типо-
размера для одного и того же конструктивного уровня;
оптимальную компонуемость радиоэлектронных средств в раз-
личных объектах;
использование типовых профилей, единых электрических сое-
динителей и прогрессивных технологических процессов изготовле-
ния;
организацию специализированного производства УБНК;
возможность разработки межотраслевой программы комплекс-
ной стандартизации УБНК РЭА.
Введение в действие стандарта снижает трудоемкость проекти-
рования аппаратуры за счет исключения затрат на разработку не-
сущих конструкций, включающую работу по выпуску конструк-
торской документации, макетированию и испытаниям, ускоряет
подготовку производства и проведение всех видов испытаний,
снижает трудоемкость по подготовке частных технических усло-
вий и приемосдаточной документации.
Разработана также система стандартов на несущие конструк-
ции 3-го уровня.
Межвидовая унификация несущих конструкций РЭА предус-
матривает разработку государственных и межотраслевых стандар-
тов на базовые несущие конструкции, модули охлаждения и эле-
менты электрической коммутации.
Стандартизация несущих конструкций является важной пред-
посылкой внедрения функционально-модульного метода построе-
ния РЭА. Использование унифицированных модулей в сочета-
нии с оригинальными позволит решить проблему уменьшения
стоимости и сроков проектирования РЭС при одновременном по-
вышении ее качества.
Другим важным аспектом создания системы унифицированных
модулей является разработка соединителя. Требования к совре-
менным соединителям сформулированы в работе [21], там же при-
водится методика расчета и измерение параметров высокочастот-
ных соединителей для сочленения многослойных плат ячеек и бло-
ков.
Существенным моментом функционально-модульного построе-
ния аппаратуры является определение допустимости теплового ре-
121
жима проектируемых блоков й шкафов. Важным моментом в этой
оценке является выбор параллельного или последовательного про-
дува шкафов. Этим вопросам уделяется много внимания в
технической литературе. В частности, в [67] приводятся результа-
ты расчета температур нагретых зон блоков и температур корпу-
сов микросхем при последовательном и параллельном продуве
шкафов. Оказывается, что тепловой режим радиоэлектронной ап-
паратуры при последовательной раздаче воздуха лучше, чем при
параллельной, а это повышает надежность аппаратуры. Аэроди-
намическое сопротивление шкафа при последовательной раздаче
воздуха выше, чем при параллельной.
Характерной особенностью построения радиоэлектронной аппа-
ратуры за рубежом является широкое использование функцио-
нального метода с применением стандартных модулей, соответст-
вующих системе военных стандартов. Причем в технической ли-
тературе США преимущества модулей еще обсуждаются, но не
обсуждаются особенности их применения, поскольку эти вопросы
считаются уже тривиальными. Преимущества применения моду-
лей иллюстрируются описанием систем, в которых они использу-
ются.
Следует отметить, что военные стандарты на модули MIL-STD и MIC-M
отличаются от европейских стандартов DIN, VGN IEC. Стремясь распростра-
нить свои изделия па европейский рынок, американские службы стандартиза-
ции начинают учитывать требования европейских стандартов, и в первую оче-
редь требование сочленения соединителей. Отмечается также необходи-
мость пересмотра и дальнейшего развития европейских стандартов, оговари-
вающих размеры модулей, соединителей, конструктивов. Система, предложен-
ная фирмами Telefunken и Siemens, названная Intermas, облегчает стыковку
изделий, изготовленных по разным стандартам универсального блока «Еврозак»,
предназначенного для монтажа стандартных модулей «еврокард». В то же
время стандартизаторы США колеблются в расширении использования евро-
пейских стандартов на конструктивное оформление радиоэлектронной аппа-
ратуры. Эти стандарты медленно проникают в проекты США.
Таким образом, стандартизация РЭА за рубежом осуществле-
на в пределах США и европейских стран; предпринимаются уси-
лия для осуществления стандартизации в рамках НАТО. В авиа-
ционной РЭА такая стандартизация проведена осуществлением
программы «Аринг».
Развитие методов разработки аппаратуры у нас практически
соответствует основным направлениям развития методов конст-
руирования РЭА за рубежом. Причем, если в схемотехнике наб-
людается опережение по сравнению с аналогичными решениями
за рубежом, а в области конструирования типовые решения нахо-
дятся на уровне мировых образцов, то отставание в области внед-
рения в производство унифицированных решений ограничивает
возможности реализации отечественных достижений. В зарубеж-
ной аппаратуре за счет использования унифицированных конст-
рукций и отработанной прогрессивной технологии достигается бо-
122
лее высокий технический уровень даже и при использовании не-
оптимальных схемотехнических решений.
Если в СССР основным схемотехническим и конструктивно-
технолопическим методом разработки узлов и блоков РЭА 3-го и
4-го поколений является до настоящего времени функционально-
узловой метод, то за рубежом, наряду с этим методом, использу-
ется более прогрессивный функционально-модульный метод. Для
его внедрения на предприятиях страны необходимо интенсифици-
ровать работу в области обеспечения унификации и стандартиза-
ции, разработать математическое обеспечение банка конструктор-
ских данных на основе использования высокопроизводительной вы-
числительной техники, создать информационно-поисковую систему
по выбору модулей и базовых несущих конструкций.
Известные отличия и особенности, присущие СВЧ-устройствам»
ограничивают возможности их параметрической стандартизации,
препятствуют эффективной организации их централизованной раз-
работки и производства. Круг предприятий-разработчиков и из-
готовителей интегральных модулей, их функциональных узлов и
полосковых печатных антенн сравнительно велик. Соответственно
велико и разнообразие вариантов конструкций, применяемых ма-
териалов, технологических процессов изготовления этих изделий..
Низкий уровень унификации конструктивно-технологических ре-
шений тормозит автоматизацию их изготовления, приводит к не-
допустимо высокой трудоемкости изготовления и стоимости.
Вполне своевременными являются меры по совершенствова-
нию конструкций этих изделий, повышению уровня унификации и
стандартизации данного направления техники.
Повысились требования к технологичности этих изделий, уси-
лилось внимание к экономическим показателям их проектирования
и производства. Выяснилось, что не только на различных пред-
приятиях-разработчиках РЭА, но даже на отдельно взятом пред-
приятии имеет место технически неоправданное многообразие
конструктивных вариантов исполнения интегральных модулей
СВЧ и их функциональных узлов.
Анализ конструкций модулей СВЧ показал, что разработчики
применяют различные типы конструкций корпусов модулей, раз-
личные материалы и способы их изготовления, различные типы-
радиочастотных соединителей, низкочастотных вводов, других
конструктивных элементов, различные способы герметизации мо-
дулей, применяют разнообразные комплектующие приборы и ком-
поненты, препятствующие автоматизации сборки и монтажа функ-
циональных узлов и модулей.
При новых разработках этих изделий' практически не прово-
дится увязка конструктивных решений корпусов модулей приме-
нительно к унифицированным базовым несущим конструкциям
(УБНК) по уровням разукрупнения.
Следует иметь в виду, что по способу применения в составе РЭА.
модули можно разделить на три группы: >1) устанавливаемые в.
блоки, шкафы и стойки РЭА; 2) в антенные системы РЭА или
128.
формирующие их приемоизлучающие системы; 3) в специальные
ограниченные объемы (отсеки) объектов.
Не вызывает сомнений, что конструкции модулей СВЧ, кото-
рые устанавливаются в блоки, шкафы и стойки РЭА, могут быть
унифицированы и должны быть разработаны с привязкой к УБНК.
Конструкции модулей других групп определяются, главным об-
разом, аппаратурными требованиями и конструктивными особен-
ностями конкретных объектов, для комплектации которых прово-
дится разработка модулей СВЧ конкретных типов, т. е. возмож-
ности унификации конструкций таких модулей ограничены с вы-
текающими последствиями: рост трудоемкости изготовления и
стоимости. Причем надо отметить, что по экспертным оценкам не
более 20% всех типономиналов и видов модулей СВЧ могут быть
установлены в блоки и шкафы РЭА.
Назрела необходимость создания принципиально новых конст-
руктивно-технологических решений как на уровне микрополоско-
вых функциональных узлов, так и на уровне многофункциональ-
ных интегральных модулей СВЧ, обеспечивающих повышение
уровня унификации, снижение трудоемкости и возможность авто-
матизации изготовления этих изделий.
При этом следует учесть перспективность применения в функ-
циональных узлах активных СВЧ-приборов в виде бескорпусных
кристаллов.
Таким образом, на современном этапе основными и перспек-
тивными становятся такие конструктивно-технологические реше-
ния, которые приводят к снижению трудоемкости изготовления и
стоимости, к повышению технологичности, обеспечивают возмож-
ность автоматизации производства.
Обязательным условием достижения таких результатов явля-
ется дальнейший рост унификации и стандартизации элементов
конструкций функциональных СВЧ-модулей, в том числе их кор-
пусов.
До настоящего времени не удалось провести подобную унифи-
кацию. хотя попытки такие и предпринимаются. Например,
предлагается систематизация конструктивных элементов СВЧ
«микросборок», однако при этом .не достигается заметного роста
унификации.
Наиболее перспективным является конструктивный вариант
корпуса, выполненного из сварных тонкостенных элементов.
Ведущие фирмы США, Европы и Японии проводят интенсив-
ные исследования в области промышленного освоения монолит-
ных (полупроводниковых) СВЧ, функциональных узлов и моду-
лей в виде монолитных ИС. Имеются сведения о готовности про-
изводства к серийному выпуску ряда приемопередающих монолит-
ных модулей СВЧ для систем АФАР. Такие изделия резко сни-
жают габаритно-массовые характеристики, повышают надежность,
дают возможность снижения их стоимости по сравнению с габа-
ритными интегральными устройствами. Принципы конструирова-
ния монолитных модулей являются иными, вид их корпусов, их
124
герметизация имеют существенные отличия от габаритных моду-
лей СВЧ; за рубежом характерно применение бескорпусных (в
виде кристаллов) полупроводниковых приборов, что также сни-
жает их габаритные размеры и облегчает задачи корпусирования.
Предприятия продолжают разрабатывать антенные системы,
проводят работы по созданию полосковых антенн и антенных ре-
шеток различных типов и назначений.
Закончена работа по конструктивно-технологической отработ-
ке СВЧ-узлов фазированной антенной решетки:
крупногабаритных модулей строки и вертикальных делителей;
пассивной части выходного усилителя мощности и делителя
диаграммообразующей схемы.
В результате работы проведен выбор конструкции и разрабо-
тана технология изготовления крупногабаритных модулей диаг-
раммообразующих схем строки и вертикальных делителей; разра-
ботаны технология изготовления печатных плат делителей на ма-
териале дифмолен-4 и конструкторская документация крупнораз-
мерных плат.
Разработан новый листовой материал — дифмолен, изготовля-
емый из композиции на основе полиэтилена низкого давления, об-
лицованного с двух сторон медной гальваностойкой фольгой тол-
щиной 5 мкм, защищенной протектором (несущей подложкой).
Дифмолен предназначен для изготовления полосковых печат-
ных плат СВЧ-устройств на основе симметричных линий переда-
чи, работающих в диапазоне температур —60... +80° С.
За рубежом продолжается дальнейшее развитие СВЧ-антен-
ной техники, разрабатываемой на основе полосковых и микропо-
лосковых линий. Созданные на этой основе антенные системы об-
ладают более высокой надежностью, упрощается их технология
изготовления и настройки, достигается уменьшение массы конст-
рукции.
Продолжается дальнейшее совершенствование отдельных эле-
ментов полосковых и микрополосковых ФАР и начинается про-
цесс перевода антенных систем, разработанных на волноводной и
коаксиальной технике, на микрополосковую как более технологи-
чески прогрессивную.
Конструктивное исполнение интегральных модулей СВЧ не
имеет существенных отличий и представляет собой в самом об-
щем случае набор микрополосковых функциональных узлов (вы-
полненных на основе микрополосковых плат), установленный в
корпус, снабженный радиочастотными соединителями и низкочас-
тотными выводами.
После настройки и контроля корпус модуля закрывается крыш-
кой и герметизируется, что требует применения герметичных вво-
дов; сама герметизация выполняется пайкой или сваркой с по-
следующей откачкой воздуха.
Таким образом, принципы конструирования интегральных мо-
дулей СВЧ в целом одинаковы и их конструктивное исполнение
имеет много общего. Отличия состоят в числе установленных уз-
125
лов (плат), типах радиочастотных соединителей и их количестве,
материале корпуса, толщине его стенок и крышек и т. п., мето-
дах установки в корпус узлов (плат), герметизации и т. п.
Рассмотрение существующего состояния дел говорит о том,
что автоматизация ТПП изделий РЭА как для наших, так и для
зарубежных разработчиков является самой сложной задачей в
идеологическом плане при решении задачи автоматизации инже-
нерной деятельности. За рубежом при решении этой задачи ти-
пичным является использование усилий специализированных ор-
ганизаций, сосредоточивающих свои усилия на решении задач
комплексной автоматизации производства, и в частности автома-
тизации ТПП. Иностранные специалисты, как правило, считают
данные задачи слишком сложными, чтобы их решением могли за-
ниматься отдельные программистские коллективы в организациях,
основной задачей которых не является разработка вопросов автома-
тизации производства, включая автоматизацию инженерной деятель-
ности, в том числе автоматизацию ТПП. С целью усиления эффек-
тивности работы предприятий, занятых вопросами автоматизации
производства (и ТПП), в этой области осуществляется широкая ин-
теграция между капиталистическими государствами, включая пре-
доставление этим предприятиям интересующей их информации и
обширных денежных субсидий, причем в эти процессы вовлекаются
и активно действуют правительственные органы.
Для советских разработчиков также характерно усиливающее-
ся стремление к интеграции, особенно в рамках отдельных от-
раслей. Большинство имеющихся публикаций освещают, однако,
достижения отдельных программистских коллективов в организа-
циях, главной задачей которых не является создание систем авто-
матизации производства (включая, разумеется, решение частных
задач). В нашей стране созданная кем-то система может исполь-
зоваться многими, но, как правило, не является плодом объеди-
ненного труда нескольких заинтересованных организаций. Это об-
стоятельство тормозит развитие упомянутых систем.
3.6. ОРГАНИЗАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ РЭА
Как самостоятельное подразделение технической подготовки
производства в ГАП, система обеспечения технологичности изде-
лий в промышленности на сегодня еще не нашла широкого рас-
пространения и прежде всего в силу того, что не существует да-
же типовой ее структуры. Поэтому представляет интерес опыт по
реорганизации службы главного технолога с выделением специ-
ального отдела по обеспечению технологичности. Процесс обеспе-
чения технологичности практически не управляем. Отдельные его
элементы осуществлялись в ОКБ, ОГТ, опытном лроизводстве, од-
нако общей для всех служб целенаправленной системы планиро-
вания, учета, контроля и регулирования этим процессом не су-
ществовало. Так, ОКБ на конечных стадиях разработки в своих
службах лишь «проверяло» изделие на технологичность, ОГТ
12В
«подгонял» ее под условия конкретного производства, а предприя-
тие-изготовитель «уточняло» ее в соответствии с возможностями
СВОИХ служб [14].
Кроме того, одной из причин, побудившей искать пути совер-
шенствования структуры управления технологичностью РЭА явил-
ся значительный дефицит в рабочей силе у технологических служб.
На сегодня сложилась ситуация, когда нехватка конструкто-
ров и технологов (особенно конструкторов-инструментальщиков)
существенно сдерживает темпы развития новой техники. Большое
количество разработок практически не обеспечено технической и,
в частности, технологической подготовкой в полном объеме и соот-
ветствии с необходимым уровнем технологичности, в том числе и
для ГАП.
В связи с этим предложена и реализована в условиях НПО
новая структура ОГТ, на базе которого создана служба обеспе-
чения технологичности. Предлагаемая организационная структура
может являться типовой для приборостроительных предприятий
всех отраслей.
В научно-исследовательском институте (НИИ) с опытным за-
водом, где ведутся разработка, конструирование и производство
опытных образцов новой техники, важно с ранних этапов проекти-
рования отрабатывать изделие на технологичность. В противном
случае будут существенно сдерживаться снижение трудоемкости
изготовления опытных образцов изделий и экономические показа-
тели серийного производства, куда впоследствии передается из
НИИ опытный образец для серийного изготовления.
До недавнего времени на предприятии работы по обеспечению
технологичности велись бессистемно. Повышение требований к
конкуренте- и серийноспособности проектируемых изделий опреде-
лило создание ряда руководящих документов, среди которых от-
раслевые стандарты (ОСТ): «Методика количественной оценки и
нормативы показателей технологичности изделий на всех конст-
руктивных уровнях и стадиях разработки», «Конструкторско-тех-
нологический классификатор продукции отрасли» (изделий в це-
лом и их составных частей с выбором типовых представителей
конструктивно-технологически однородных групп по видам техни-
ки и разработкой их трудоемкости изготовления); «Математичес-
кое моделирование взаимосвязи трудоемкости и себестоимости из-
готовления с конструкторско-технологическими признаками и про-
изводственными факторами»; «Методика оценки технического
уровня и качества продукции»; «Взаимоотношения предприятий-
разработчиков и изготовителей».
При этом наиболее важным моментом в реорганизации яви-
лось создание базового нормативно-технологического отдела
(БИТО).
Необходимо отметить, что в прежней структуре ОГТ содержа-
лись некоторые подразделения, вошедшие в БНТО, но функциони-
ровали они разрозненно и не всегда выполняли свою главную за-
127
дачу — способствовать проектированию и изготовлению высоко-
технологичной продукции.
Организация подразделения по созданию и отработке норма-
тивно-технологической базы несет в себе еще одну важную функ-
цию — юридическую, в результате чего на предприятии свелись к
минимуму взаимные претензии главных конструкторов разработок,
планового, производственно-диспетчерского отделов (ПДО), от-
делов материально-технического снабжения (ОМТС), отделов тру-
да и заработной платы (ОТиЗ) об объеме работ по конкретному
заказу, определении ресурсов и мощностей для включения заказа
в план опытного завода, исключения «выгодной> продукции и
т. д. Так, бюро нормирования техпроцессов и цеховые нормиров-
щики подчинялись ОТиЗ, группа проверки конструкторской доку-
ментации (КД) на технологичность — отделу главного конструк-
тора, а часть бюро материальных нормативов функционально
подчинялась ОМТС. Вопросами передачи изделий на серию, под-
готовкой серийного производства занимался только главный кон-
структор разработки, что было недостаточно эффективно. Оцен-
ку изделия по трудоемкости и технологичности на этапах эскизно-
го, технического, рабочего проектов не производили, что приводи-
ло к созданию неоптимальных по экономике конструктивно-техно-
логических решений.
Б НТО (рис. 3.20) включает в себя следующие структурные подразделения:
научно-исследовательский сектор (НИС) технологичности изделий;
НИС нормативов трудоемкости;
технологическое бюро (ТБ) материальных нормативов.
Научно-исследовательский сектор технологичности изделий состоит из сле-
дующих структурных звеньев: группы ведущих технологов-заместителей глав-
ных конструкторов изделий по технологии; группы контроля конструкторской
документации а отработки конструкции на технологичность; группы анализа
технологичности изделий.
В своей деятельности НИС технологичности решает следующие основные
задачи:
создание совместно с разрабатывающими и конструкторскими подразде-
лениями высокотехнологичных конструкций, что требует отработки изделия на
всех стадиях проектирования и изготовления;
технологический контроль рабочих чертежей в соответствии с ГОСТ 2.121—73;
участие в ТПП по изготовлению опытных образцов, оказание технической
помощи заводу в процессе изготовления;
участие в составлении руководящих указаний по конструированию, техни-
ко-экономических характеристик (ТЭХ) изделий, а также карт технического
уровня КУ и качества изделий;
расчет показателей, комплексная оценка и анализ технологичности изде-
лий на всех стадиях проектирования и изготовления (по соответствующей но-
менклатуре показателей);
разработка планов мероприятий по доведению отдельных показателей тех-
нологичности до нормативного значения;
128
3.20. Оргйш
участие в работах по унификации конструкторско-технологических решений
на основе классификатора деталей сборочных единиц;
участие в ТПП серийных образцов, заключение договоров о техническом
содружестве с предприятиями-изготовителями по достижении директивной тру-
доемкости и заданного значения технологичности изделия;
участие в разработке отраслевой системы оценки технологичности изде-
лий.
НИС нормативов трудоемкости изделий состоит из следующих структур-
ных звеньев: группы технического нормирования; группы определения плано-
вой трудоемкости опытных образцов изделий для завода; группы расчета про-
ектной трудоемкости изделий.
В своей деятельности НИС нормативов трудоемкости изделий решает сле-
дующие задачи:
нормирование техпроцессов опытных образцов изделий для завода;
составление и передача в ПДО опытного завода ведомости трудоемкости
о цехам и профессиям в соответствии со стандартом предприятия «Порядок
передачи технической документации в производство»;
пересмотр норм и корректировка значений трудоемкости в соответствии с
втработкой изделия на технологичность;
расчет и установление величины лимитной трудоемкости изделия на этапе
эскизного проекта наряду с базовыми показателями технологичности и плано-
во-условной ценой;
расчет и установление проектной трудоемкости опытного образца изделия,
задания по годам достижения в серийном производстве;
расчет и установление директивной трудоемкости на повторяющиеся «по-
становочные» изделия, реализация мероприятий по снижению трудоемкости и
достижению значений директивной трудоемкости на опытном заводе НИИ;
сопоставительный анализ трудоемкости изделий разных поколений укруп-
ненных нормативов трудоемкости на типовые детали и сборочные единицы.
В состав ТБ материальных нормативов входят следующие структурные
звенья: группа нормирования материалов; группа нормирования драгоценных
металлов; группа нормирования остродефицитных и новых материалов.
В своей деятельности ТБ материальных нормативов решает следующие
задачи:
нормирование потребности материалов и драгоценных металлов на изделия
по конструкторской и технологической документации и контроль фактического
расхода;
внедрение в производство прогрессивных норм расхода материалов и дра-
гоценных металлов, контроль заданий по снижению норм расхода в цехах;
обоснование, защита и утверждение сводных норм расхода остродефицит-
ных и новых материалов;
установление влияния заложенных в изделие материалов на технологичность
изделия, его трудоемкость и себестоимость.
Как показано выше, БНТО предназначен решать комплекс за-
дач по; оценке и отработке изделий на технологичность, причем
значения трудоемкости изготовления изделий, его материалоем-
кости и, в конечном счете, его себестоимости должны прогнозиро-
ваться, начиная с этапа технических предложений. Оценка изде-
130
лия на более поздних этапах разработки и мероприятия по повы-
шению технологичности часто приводят к изменению его конст-
рукции в такой степени, что это равносильно по затратам созда-
нию нового изделия.
В работе БНТО наибольшую трудность представляет сбор ис-
ходных данных для достоверного расчета технологичности, прог-
ноза трудоемкости и составления ТЭХ и КУ- На предприятии
предложено по мере разработки и конструированию нового изделия
заполнять карты сборочных единиц, куда оперативно заносятся не-
обходимые исходные данные.
Для координации и обеспечения указанных работ в БНТО ор-
ганизовано обучение и аттестация главных конструкторов и их за-
местителей по разработке, конструированию и технологии на зна-
ние НТД и основных положений по расчету и оценке техноло-
гичности и трудоемкости изделий.
Следует отметить, что технологическая подготовка серийного
завода и его участие в отработке опытного образца имеет боль-
шое значение, так как себестоимость изделия в большой степени
зависит от степени соответствия организационно-технического
уровня серийного завода и технологичности изделия, которое
должно передаваться на серийный завод. Предполагается обяза-
тельное участие предприятия-изготовителя в разработке изделия.
На предприятии-разработчике главные технологи изделий, сос-
тоящие в штате БНТО, несут за это ответственность.
4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ В УСЛОВИЯХ
ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА
4.1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ
НА ПРЕДПРИЯТИИ И НЕОБХОДИМОСТЬ ИХ РАЗВИТИЯ
В УСЛОВИЯХ ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА
При организации процесса управления промышленным пред-
приятием необходимо определять комплекс задач, подлежащих ре-
шению, и общие требования к ним. Причем в условиях внедрения
и функционирования ГАП решаются как «традиционные» задачи,
так ставятся и решаются принципиально новые задачи управле-
ния. Принципиально новые задачи могут быть поставлены для
управления различными процессами, видами обслуживания, ча-
стными объектами управления, которые в совокупности и пред-
ставляют деятельность промышленного предприятия и управление
которыми, претерпевает изменения в условиях ГАП. Для органи-
зации управления промышленным предприятием в условиях ГАП
5* 131
необходимо сформулировать требования к управлению частными
объектами, цели и методы управления ими.
Методическое обеспечение организации управления промыш-
ленным предприятием в условиях ГАП должно охватывать разра-
ботку принципов выделения полной совокупности частных объек-
тов управления, анализ взаимосвязей между ними, организацию
реализации каждой из общих функций управления применитель-
но к конкретному объекту управления на определенном уровне
иерархии, разработку организационной структуры управления.
Следовательно, основная причина изменения процедур управления
промышленным предприятием, которой является ГАП, определя-
ет и разработку направлений изменения методов и процессов уп-
равления применительно ко всем уровням управления промышлен-
ным предприятием. Первостепенное значение при этом имеет ис-
пользование комплексного подхода к модернизации управления
промышленным предприятием.
Выделим совокупность частных объектов управления на про-
мышленном предприятии и рассмотрим их развитие в условиях
ГАП. Наиболее важные частные объекты управления следующие:
технический уровень производства;
технологичность изделий;
качество продукции;
основные производственные фонды;
промышленно-производственный персонал;
материально-техническое обеспечение;
себестоимость продукции.
В дальнейшем будет показано, что при организации ГАП проис-
ходят изменения не только в содержании каждого объекта управ-
ления, но меняется и их совокупность. Но прежде всего рассмот-
рим изменение каждого из названных частных объектов в усло-
виях ГАП.
Технический уровень производства. Основной вывод по данному объекту
заключается в том, что уровень механизации н автоматизации в традиционном
производстве носит локальный характер. В отдельных видах производства зна-
чительный удельный вес рабочих занят ручным трудом. Это особенно относит-
ся к траиспортпо-складским и погрузочно-разгрузочным работам, сборочно-
монтажному производству, вспомогательным операциям, таким как ручная на-
певна и съем деталей в гальванике, производство печатных плат и др. Доля
автоматизированного труда составляет не более 60%.
Доля типовых технологических процессов, действующих в производстве,
составляет не более 50%. Наблюдается большой перепад в квалификации ра-
бочих в различных видах производства. Техническая подготовка производства
характеризуется низким уровнем автоматизации. Использование вычислитель-
ной техники в оперативно-календарном планировании также характеризуется
невысоким уровнем. В большинстве случаев отсутствуют расчеты оптимальных
партий запуска-выпуска детален и изделий. Основное технологическое обору-
дование загружено неравномерно. Складские операции и транспортные средст-
ва частично механизированы и практически не автоматизированы.
132
Организация ГАП существенно меняет технический уровень производства.
Уровень механизации и автоматизации уже на первых этапах внедрения ГАП
составит не менее 80... 85%. Причем автоматизация носит комплексный сис-
темный характер с широким применением робототехнологических комплексов;
в том числе на вспомогательных операциях. Значительное снижение ручного
труда и труда неквалифицированных рабочих на вспомогательных операциях
осуществляется за счет применения автоматизированных складских комплек-
сов, робокар, роботов по загрузке, выгрузке заготовок и готовой продук-
ции и т. д.
Удельный вес использования типовых технологических процессов и трудо-
сберегающей технологии достигает 85... 90%. Происходит выравнивание ква-
лификации производственного персонала за счет широкого использования обо-
рудования с программным управлением и вычислительной техники во всех сфе-
рах производства. В структуре основных рабочих преобладающей категорией
становятся операторы различных видов производства. Применяются автомати-
зированные склады и робокары, управляемые от ЭВМ. Повышается уровень
автоматизации технической подготовки производства за счет типизации и стан-
дартизации технологических процессов в производстве, широкого применения
САПР «Оснастка», САПР «Технология» на базе АРМов и вычислительной тех-
ники.
На стадии технологической подготовки производства на основе широкого
использования вычислительной техники проводятся расчеты оптимальных пар-
тий запуска-выпуска деталей и изделий, рациональная загрузка оборудования.
Повышается уровень автоматизации и оптимизации управления производством.
Технологичность изделий. На существующем уровне управления частным
объектом адаптация производства изделий к условиям автоматизированного
производства весьма низка. В основе этого лежит ряд причин. Так, уровень
применения унифицированных БНК составляет только 10 ...15%. Уровень стан-
дартизации и унификации конструкторских решений находится в пределах
5О...55%. Уровень применения типовых технологических процессов составля-
ет 50%.
Средний коэффициент технологичности изделий равен 3,2 при принятой
5-балльной оценочной шкале технологичности. Уровень использования в конст-
рукции изделий прогрессивных методов формообразования таких, как порош-
ковая металлургия, точное литье, низок. Коэффициент использования металла
находится в пределах 0,52... 0,65. Уровень использования унифицированных
средств диагностики и контроля узлов, блоков и готовых изделий оценивается
как низкий.
Гибкое автоматизированное производство принципиально меняет эту кар-
тину и прежде всего ставит новые требования по технологичности изделий.
Назовем основные изменения, которые должны предшествовать организации
ГАП и являться в то же время определяющими возможность его функциони-
рования.
Уровень применения унифицированных базовых несущих конструкций дол-
жен быть не менее 70... 75%. Уровень стандартизации и унификации конструк-
торских решений не менее 80... 85%. Уровень применения типовых технологи-
ческих процессов не менее 75... 80%.
Средний коэффициент технологичности изделий должен быть не ниже
4,7... 4,8. При этом в оценку технологичности следует ввести ряд новых пока-
133
зателей, характеризующих адаптацию изготовления изделий в условиях гиб-
кого автоматизированного производства. Широкое применение деталей, изго-
тавливаемых прогрессивными методами формообразования: порошковой метал-
лургии, литья высокопрочных пластмасс, точного литья, что повышает техно-
логичность и одновременно снижает материалоемкость изделий. При этом рас-
тет и коэффициент использования металла.
Качество продукции на современном уровне организации производства ха-
рактеризуется недостаточно высокой надежностью изделий, наличием брака
при производстве деталей, высоким процентом технологических отходов.
Гибкое автоматизированное производство является средством повышения
уровня надежности примерно в 10 раз. При изготовлении изделий в условиях
ГАП технологические отходы сокращаются до 1—1,5%, создаются условия за
счет комплексной автоматизации производства, практически исключить брак
при изготовлении изделий.
Основные производственные фонды. Рассмотрим кратко две части основ-
ных производственных фондов — активную и пассивную.
Активная часть современного производства состоит в основном из
стандартного неавтоматизированного оборудования, в составе которого стан-
ки с ЧПУ и обрабатывающие центры составляют 6... 8%. Используется также
и специальное технологическое, в том числе и автоматизированное оборудова-
ние, как правило, с локальными СУ. В сборочно-монтажном производстве РЭА
доля механизированного труда составляет около 15—20%, в том числе ав-
томатизированного труда 1,5—2,0%, т е. основные фонды в сборочно-монтаж-
ном производстве представ лены главным образом сборочными местами или кон-
вейерами с локальными средствами малой механизации и автоматизации.
Низкий уровень автоматизации производства приводит к тому, что на каж-
дом предприятии присутствует весь набор универсального оборудования по
всем видам производства, необходимых для изготовления изделий РЭА, при
этом сохраняется значительная доля физически и морально устаревшего обо-
рудования. На некоторых предприятиях структура оборудования нерациональ-
на, что приводит к его неэффективному использованию.
Пассивная часть, состоящая из зданий, сооружений и инженерных
коммуникаций, в большинстве своем не отвечает современным требованиям экс-
плуатации программно-управляемого и высокопрецизиоиного оборудования.
При организации ГАП активная часть основных производственных фондов
почти полностью заменяется и должна состоять в основном из автоматизиро-
ванных производственных модулей и робототехнологических комплексов. До-
ля оборудования с программным управлением и обрабатывающих центров воз-
растает до 25—30%. Удельный вес специального технологического оборудова-
ния комплексно-автоматизированного также увеличивается до 20—30%. При
этом возрастает роль автоматизированных складов и складских комплексов в
автоматизированных транспортных средств, которые становятся как бы нерв-
ной системой всего производства, через них задается ритм всей ГПС, поэтому
уровень автоматизации п этой части производства должен быть 70 — 80%.
Все это оборудование через локальные средства управления будет управ-
ляться от интегрированной АСУП 2-го и 3-го уровней.
Сборочно-монтажное производство будет представлять специализированные-
участкн, оснащенные автоматическими сборочными постами и линиями с прог-
раммным управлением. Доля автоматизированного труда возрастет до-
134
20 — 25%, а механизированного — до 70% на первых этапах создания ГПС.
Причем все автоматизированное оборудование и гибкие автоматизированные
модули в этом производстве будут управляться через микропроцессорную тех-
нику, и которая в свою очередь будет вписываться в интегральную АСУП.
В условиях ГАП достигается высокий уровень специализации производства
н специализации основных средств высокого технического уровня, обеспечивая
принцип гибкости в определенной номенклатуре изделий.
Сосредоточение высокопроизводительного оборудования на специализиро-
ванных гибких автоматизированных производствах (предприятиях) приводит к
исключению физически и морально устаревшего оборудования, к рациональной
структуре всего парка, в том числе специализированного оборудования, и вы-
сокому коэффициенту его загрузки до 0,85... 0,90. При этом стоимость обору-
дования (активная часть основных фондов) увеличивается в 3-5 раз при росте
его производительности в 5-7 раз.
'К пассивной части основных производственных фондов предъявляются тре-
бования создания термоконстантных цехов и участков, для создания необ-
ходимых нормальных условий работы современного оборудования и промыш-
ленно-производственного персонала.
Промышленно-производственный персонал. Анализ структуры промышлен-
но-производственного персонала показывает, что рабочие составляют около
73,0% (из них основные около 43%, а вспомогательные около 30%), ИТР —
М%, а служащие — примерно 15%.
Для состава основных рабочих характерен широкий набор профессий (то-
кари, фрезеровщики, литейщики, механосборщики, штамповщики, монтажники,
регулировщики, гальваники и др.) с квалификацией от 2 до 6 разряда. При
этом ежегодно увеличивается дефицит основных рабочих, особенно металлистов.
Падает численность рабочих высшей квалификации. Ряд профессий (слесари,
станочники и др.) становятся малопрестижными. В результате падает общий
квалификационный уровень производства.
Категория вспомогательных рабочих — это, прежде всего, инструменталь-
щики и ремонтники основного оборудования. Труд этой категории характери-
зуется довольно низким уровнем механизации и автоматизации.
Инженерно-технические работники современного производства — это: инже-
неры-конструкторы, инженеры-технологи, инженеры-организаторы производства
инженеры-механики, инженеры-энергетики, инженеры-метрологи, инженеры от-
дела технического контроля и др. По должности — это инженеры, старшие ин-
женеры, мастера, начальники участков, начальники бюро и т. д.
, Создание ГАП включает две важные самостоятельные проблемы: 1) авто-
матизация инженерного труда и 2) автоматизация производственных процес-
сов, т. с. исключение участия людей в выполнении .процесса.
Проведенные исследования и практический опыт подтверждают, что без
автоматизации инженерного труда эффективная гибкая автоматизация производ-
ства невозможна. Так, в первые годы широкого внедрения станков с ЧПУ зна-
чительная часть их не была загружена из-за отсутствия программ обработки,
хотя кадры программистов и были подготовлены. Объяснилось это весьма боль-
шой трудоемкостью разработки управляющих программ. Например, для много-
координатных станков без применения средств автоматизации труда програм-
мистов она достигала для особо сложных деталей тысячи человеко-часов. После
135
внедрения системы автоматизированной подготовки программ один программист
обеспечивает программами 5-6 станков с ЧПУ.
При создании ГАП автоматизация умственного труда затрагивает следу-
ющие категории инженерных кадров: инженеры-конструкторы, проектирующие
объекты производства, специальное техническое оборудование, оснастку и дру-
гие технические средства; инженеры-технологи, разрабатывающие технологиче-
ские процессы и всю сопутствующую им техническую документацию; инжене-
ры-организаторы производства, в обязанности которых входит подготовка, пла-
нирование и организация управления производством.
В перспективе две первые категории инженеров-конструкторов и инжене-
ров-технологов будут сливаться в одну, образуя качественно новую категорию
инженеров-проектировщиков производства. Необходимость слияния двух кате?
горий ИТР возникает и в связи с необходимостью сокращения цикла «разра-
ботка — подготовка производства — серийный выпуск» и обеспечивается ком-
плексной автоматизацией в условиях функционирования ГАП с помощью ши-
рокого использования АРМ разработчиков, механиков, технологов; производи-
тельной техники по распечатке техпроцессов, автоматизации проектирования
инструмента и технологической оснастки. Слияние этих двух категорий ИТР
на базе использования ВТ позволит создавать технологичные, современные из-
делия РЭА, ориентированные для изготовления в ГПС.
Существующая структура основных и вспомогательных рабочих также не
отвечает требованиям ГАП по нескольким причинам:
категория основных рабочих должна состоять в основном из операторов
различных компонентов ГАП (оборудования, роботов, транспортных средств,
складов или в целом гибких производственных модулей, участков и т. д.);
категория вспомогательных рабочих требует также новой квалификации —
это обслуживание и поддержание бесперебойной работы программно-управля-
емого оборудования, управляющих комплексов И систем УВК. своевременного
обеспечения необходимым инструментом и оснасткой.
Прогноз изменения структуры промышленно-производственного персонала
показывает-, что в условиях функционирования ГАП рабочие составляют 76%
всего персонала. Из них: основные рабочие примерно 34-36%, вспомогатель-
ные—-40-42%, инженерно-технические работники 15-16% и служащие около
10%. Вместе с тем абсолютное число всех категорий сотрудников будет посто-
янно сокращаться, так как ГАП повышает производительность труда и откры-
вает путь к безлюдной технологии.
В категории основных рабочих будут преобладать операторы различных
видов производств (механообработки, штамповки, сборки и монтажа, гальвани-
ки, -печатных плат, программисты), Удельный вес рабочих со средним специ-
альным и высшим образованием будет значительным и составит около 55-65%.
Это объясняется сложностью используемой техники в производстве.
В ГАП значительно увеличивается сложность используемого оборудования,
усложняются задачи по его обслуживанию, естественно, и возрастает роль
квалификации и удельный вес категории вспомогательных рабочих, в обязан-
ность которых входит поддержание бесперебойного и ритмичного функциониро-
вания всей ГПС, а следовательно, в условиях ГАП растет число вспомогатель-
ных рабочих по сравнению с основными.
Материально-техническое обеспечение. Целью управления материально-тех-
ническим обеспечением является нормирование, распределение расхода и эко*
136
томное использование материальных ресурсов. Для этого осуществляется рас-
чет материальных нормативов на новые изделия и ежегодное уточнение расче-
тов на освоенные изделия, т. е. осуществляется разработка нормативно-техни-
ческой документации.
На основе нормативно-технической документации определяется годовая по-
требность в сырье, материалах и полуфабрикатах, необходимых для заданно-
го номенклатурного плана; выделение и распределение фондов на годовую
Потребность с разбивкой но кварталам; реализация выделенных фондов с уче-
том централизованного и децентрализованного обеспечения.
Ряд недостатков существующего на практике планирования материально-
технического обеспечения (позднее поступление заявок, несвоевременное вклю-
чение в план дополнительной номенклатуры, которая не была предусмотрена в
заявочной кампании, и др.), а также сами недостатки и трудности в матери-
ально-техническом обеспечении (транзитные нормы перевозки, неритмичное
обеспечение остродефицитными материалами и полуфабрикатами я др.) при-
водят к сбою ритмичности работы, появлению сверхнормативных материаль-
ных запасов, образованию неликвидов, длительному их хранению и порче, а
иногда к невосполнимым потерям.
Планирование и организация материально-технического снабжения находит-
ся на недостаточном техническом уровне с ограниченным примепением средств
'вычислительной техники. Уровень механизации и автоматизации расчетных ра-
бот в материально-техническом снабжении составляет примерно 20%, что при-
водит к отвлечению большого количества людей и ошибкам в расчетах, а а
дальнейшем к сбоям в обеспечении.
Для обеспечения ГАП необходимо выполнить ряд требований как состав-
ляющих элементов комплексной автоматизации.
Автоматизация расчетов материально-технической потребности должна про-
водиться с помощью ЭВМ на базе прогрессивных (эталонных) нормативов, учи-
тывающих применение экономичных раскроев, методов прогрессивного формооб-
разования, минимальных припусков при обработке на станках с ЧПУ, точных
отливок я т. д.
Эта работа проводится параллельно с формированием плана производства
по номенклатуре.
Машина определяет также дефицит материально-технических ресурсов на
каждый планируемый период. По этому дефициту принимаются конкретные ре-
шения по обеспечению с учетом излишков на других предприятиях.
Ход реализации фондов ежегодно заносится в ЭВМ. Предусматривается
расчетное опережающее обеспечение материалами и полуфабрикатами для бес-
перебойной работы ГАП в любой рабочий период и поддержания ритмичной ра-
боты всех его звеньев.
Себестоимость продукции определяется всеми перечисленными объектами
управления, я в первую очередь техническим уровнем предприятия, технологич-
ностью изделий, основными производственными фондами, трудовыми ресурсами,
материально-техническим обеспечением. Среднеотраслевая трудоемкость выпус-
каемых изделий достаточно высока. На величину среднеотраслевой себестоимо-
сти влияет уровень автоматизации и механизации, что определяется количест-
вом рабочих, занятых механизированным и автоматизированным трудом, и,
следовательно, производительность труда. На нее влияет и уровень технологич-
ности изделий. Важными факторами, влияющими на себестоимость, являются
137
производительность основных фондов (станки, оборудование), уровень прог*
рессивности технологии, процент технологического отхода и брака, квалифика-
ция и структура трудовых ресурсов (разряды, коэффициент переработки норм
и ДР-)-
При организации ГАП уровень себестоимости будет определяться двумя
главными взаимосвязанными факторами: 1) производительностью оборудования
ГАП и, следовательно, производительностью груда, которая должна увеличи-
ваться в 5—7 раз; 2) стоимостью основных фондов, часть которых ежегодна
должна переноситься на себестоимость продукции. Стоимость основных фондов
в ГАП возрастает по сравнению с существующим уровнем в 3—5 раз.
Кроме этого в связи с возрастающей прецизионностью оборудования и ав*
томатизации его, а также стабильностью его работы процент технологического-
отхода и брака резко сокращается до 1,5—2.0%.
Как уже было сказано, уровень технологичности изделий, разработанных
для условий ГАП, должен подняться до 4,6—4,8 баллов по 5-балльной шкале.
Уровень автоматизации и механизации возрастает до 80—85%.
Все вышеперечисленные параметры в условиях ГПС, такие как
рост производительности труда, повышение уровня технологичнос-
ти изделий, повышение качества изготовления, механизации и ав-
томатизации труда с учетом высокой стоимости оборудования,
должны обеспечить снижение себестоимости в 2,5—3 раза при
улучшении качества выпускаемой продукции.
4.2. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМ
ПРЕДПРИЯТИЕМ В УСЛОВИЯХ ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОИЗВОДСТВА
Система управления промышленным предприятием представ-
ляет собой совокупность целей, функций, принципов, методов уп-
равляющей системы в статике (органы управления, кадры, техни-
ка), управляющей системы в динамике (процессы управления) [6,
54, 65].
Внедрение ГАП предполагает изменение в содержании каждо-
го из названных элементов системы управления.
Наибольшее изменение претерпевают методы, процессы управ-
ления, управляющая система в статике.
Изменение элементов системы управления в условиях ГАП су-
щественно зависит от структурных элементов, на базе которых
строится ГАП. Как показано в гл. 1, такими структурными эле-
ментами являются ГПМ, ГАЛ, ГАУ, ГАЦ, ГАЗ.
Рассмотрим в общем виде влияние ГАП с указанными выше
свойствами на элементы системы управления и подход к форму-
лированию задач управления по каждому частному объекту уп-
равления.
Влияние гибкого автоматизированного производства на мето-
ды управления. Содержание методов управления промышленным
предприятием находит свое проявление во взаимодействии между
объектом и субъектом управления. Метод управления — это ка-
138
кой-то способ осуществления управленческой деятельности при-
менительно к определенному объекту управления для достижения
некоторой цели — цели управления этим объектом. Можно вы-
делить [54] экономические, административные, правовые, соци-
ально-'психологические методы управления.
Функционирование промышленного предприятия представляет
собой сложный процесс, который состоит из некоторого числа
подпроцессов. Для эффективного функционирования промышлен-
ного предприятия необходимо обеспечить эффективное функцио-
нирование каждого процесса или каждого частного объекта уп-
равления. Каждый частный объект управления имеет свои локаль-
ные цели, а методы управления для частного объекта имеют своя
специфические особенности.
/Методы управления реализуются по каждому из частных объ-
ектов управления в виде комплекса задач управления. Под зада-
чей управления понимается некоторая совокупность операций,
которая осуществляется для достижения цели управления опре-
деленным частным объектом управления в пределах реализации
какой-либо общей функции управления. Задача управления харак-
теризуется наличием некоторого алгоритма решения.
Общая функция управления рассматривается как определен-
ный вид трудовой деятельности, обособившийся в процессе раз-
деления общественного труда в области управления. Могут ис-
пользоваться различные признаки выделения общих функций уп-
равления. В литературе можно найти ряд требований, которым
должны удовлетворять общие функции управления. Основные из
них [40] следующие:
любая задача управления должна относиться только к одной
функции;
процесс управления должен быть представлен в виде одного
связанного комплекса общих функций.
Для формирования совокупности задач управления промыш-
ленным предприятием в условиях функционирования ГАП целе-
сообразно в качестве общих функций управления использовать
следующие: планирование, организация, учет и контроль, регули-
рование.
Совокупность задач управления формулируется для каждого
частного объекта управления применительно к каждой из выде-
ленных функций управления.
Совершенствование методов управления промышленным пред-
приятием в условиях функционирования гибкого автоматизирован-
ного производства и заключается в постановке и решении новых
задач управления.
Во-первых, совершенствование (изменение) методов управле-
ния промышленным предприятием в условиях функционирования
ГАП состоит в постановке и решении задач управления, позво-
ляющих охватить новый круг частных объектов управления (но-
вых процессов, новых видов обслуживания), средств, принципов
и методов управления. В качестве частного объекта управления
139
выделяются и структурные элементы, па базе которых организу-
ется ГАП.
Во-вторых, совершенствование методов управления промыш-
ленным предприятием в условиях ГАП состоит в постановке и ре-
шении принципиально новых задач управления, решение которых
позволяет получить результаты, необходимые для более высокого
уровня автоматизации промышленного производства. При внедре-
нии ГАП и возникает необходимость решать задачи управления-
прогнозирования, оптимизации, учета с принципиально новых по-
зиций. При этом предъявляются новые требования к средствам
управления — вычислительной технике и математическому обес-
печению.
Влияние гибкого автоматизированного производства на прин-
ципы управления. Принципы управления, среди которых выделя-
ются научный подход, комплексность, целевая направленность,
находят свое полное развитие при функционировании ГАП, так
как без использования названных принципов организация ГАП
принципиально невозможна.
Влияние гибкого автоматизированного производства на процес-
сы управления. Содержание процессов управления промышлен-
ным предприятием заключается в последовательном решении за-
дач управления в динамике.
Решение задач управления состоит из двух частей. Первая
часть состоит в переработке информации по заранее установлен-
ным алгоритмам. Как правило, она поддается четкой формализа-
ции. Вторая часть состоит в принятии решения лицом или орга-
ном, принимающим решения. Необходимость управленческой дея-
тельности по принятию решений существует по следующим при-
чинам. Во-первых, это связано с наличием факторов, влияющих
на частные объекты управления, но не отраженных в алгоритмах,
так как существует большое количество факторов, которые не
поддаются формализации или по некоторым отсутствует исходная
информация. Во-вторых, это связано с наличием многовариантных
решений, когда один из вариантов может выбрать только лицо
или орган, принимающий решение. Также принятие решения свя-
зано с таким обстоятельством, как противоречивость целей. По-
этому необходимо выбирать компромиссное решение.
Управленческие решения необходимо принимать и в связи с
тем, что па промышленное предприятие как объект управления
действуют как внешние, так и внутренние возмущающие воздей-
ствия. Они по-разному влияют на частные объекты управления,
изменяют показатели функционирования объектов управления.
Все отмеченное выше говорит о том, что вторая часть решения
задачи управления предъявляет требования к управленческой дея-
тельности, к субъектам управления, генерирующим управленчес-
кие решения.
В понятие «управленческое решение» в литературе [2, 40, 70]
вкладывается различный смысл. В данном изложении в понятие
«управленческое решение» вкладывается выбранный для реализа-
-140
ции вариант достижения цели управления. В соответствии с [44]
под процессом принятия решения понимается весь комплекс эта-
пов, обеспечивающих нахождение рационального управленческо-
го решения.
Процесс управления промышленным предприятием имеет до-
вольно сложную структуру. Различают технологическую, объектно-
функциональную, информационную стороны процесса управления
[3, 8, 41].
Технологическая сторона процесса управления — это совокупность после-
довательных стадий, которые обеспечивают определение управляющих воздей-
ствий и их реализацию.
Обьсктно-функциональная сторона процесса управления отображает реа-
лизацию общих функций управления на выделенных частных объектах уп-
равления.
Информационная сторона процесса управления на промышленном предпри-
ятии характеризуется назначением, составом необходимой информации, источ-
никами ее возникновения, формами обработки и хранения, объемом, степенью
достоверности используемой информации.
Совершенствование процессов управления промышленным пред-
приятием в условиях ГАП заключается в обеспечении более чет-
кого согласования всех этапов, составляющих процесс управления
промышленным предприятием, охвата всех подпроцессов, возни-
кающих в ГАП.
Эффективность принимаемых решений определяется такими
факторами, как способность учесть при принятии решения в каж-
дом из звеньев системы управления возможные последствия,
обусловленные влиянием внешних и внутренних возмущений. Это
приводит к необходимости интеграции процессов управления про-
мышленным предприятием. Наиболее важной для процессов уп-
равления является информационная интеграция, т. е. обеспечение
получения всей необходимой информации для каждого частного
объекта управления из базы данных, в которой находится инфор-
мационное отображение всех частных объектов управления. Не-
обходимо отметить и функциональную интеграцию, т. е. обеспече-
ние возможности решения каждой задачи управления для опре-
деленного частного объекта управления с учетом зависимости ре-
шения каждой задачи от других частных объектов управления.
Решение задачи управления возможно реализовать только на
базе пригодных к использованию современных технических
средств управления и экономико-математических методов. Исхо-
дя из этого модернизация процессов управления осуществляется
на основе создания единого комплекса технических и програм-
мных средств, обеспечивающих информационную и функциональ-
ную интеграцию процессов управления.
Влияние гибкого автоматизированного производства на орга-
низационную структуру управления. Промышленное предприятие
рассматривается как сложная система. Необходимым условием
эффективного функционирования промышленного предприятия яв-
141
ляется согласованность всех процессов, протекающих на пред-
приятии. Такая согласованность осуществляется системой управ-
ления, которая является многоуровневой. Можно выделить нес-
колько видов организационных структур управления по призна-
ку «разделение управленческого труда». К ним относятся линей-
ные, линейно-штабные, функциональные, линейно-функциональ-
ные, матричные, сочетание линейно-функциональной и матричной
[22].
В условиях функционирования ГАП существенно изменяется
организационная структура управления, так как изменяются ча-
стные объекты управления, ставятся и решаются принципиально
новые задачи управления применительно к ГАП, углубляются ме-
тоды управления.
Поскольку причиной изменения организационной структуры уп-
равления является ГАП, изменение организационной структуры
управления следует рассматривать при условии изменения произ-
водственной структуры, изменения профессионального уровня уп-
равленческого персонала.
Для оценки эффективности функционирования системы управ-
ления промышленным предприятием целесообразно применять сле-
дующие показатели:
а) показатели эффективности использования средств управле-
ния;
б) качественный состав управленческого персонала;
в) эффективность затрат управленческого труда;
г) оперативность принятия управленческих решений;
д) точность исходной информации и точность получаемых ре-
шений.
Показатели эффективности использования средств управления
характеризуют использование вычислительных средств, програм-
много обеспечения и всех доступных для решения задач управле-
ния технических средств. Эффективность затрат управленческого
труда характеризуется величиной текущих затрат, приходящихся
на одного управленческого работника. Оперативность принимае-
мых решений характеризуется продолжительностью принятия оп-
ределенных управленческих решений. Показатели точности исход-
ной информации и точности получаемых управленческих решений
отражают точность норматива и плановых показателей, опреде-
ляемых на их основе.
Подход к формулированию задач управления состоит в выде-
лении частных объектов управления на промышленном предприя-
тии в условиях функционирования ГАП и установлению этих за-
дач по каждому частному- объекту.
Необходимость в выделении полного комплекса частных объ-
ектов управления, как отмечалось выше, обусловлена тем, что
управляющие воздействия системы управления необходимо нап-
равлять на все объекты и процессы, которые реализуются на про-
мышленном предприятии. Естественно ожидать снижения эффек-
142
тивности деятельности предприятия, если какой-либо процесс ос-
танется не подверженным управляющим воздействиям.
Промышленное предприятие способно функционировать как
единый целостный организм, если все составляющие части ее дей-
ствуют в соответствии с целями и задачами предприятия, т. е.
цели управления частными объектами вытекают из общей целя
управления промышленным предприятием.
Определение перечня частных объектов управления промыш-
ленного предприятия базируется на необходимости взаимоувязать
функционирование всего предприятия по соответствующим сферам
деятельности. Для этих целей используется системный подход, в
соответствии с принципами которого предлагается от анализа це-
левого объекта переходить к анализу сфер деятельности объекта.
Исходными данными для анализа промышленного предприятия
как объекта управления являются, следовательно, функции, вы-
полняемые промышленным предприятием.
Исследование промышленного предприятия при этом базиру-
ется на принятом определении понятия «система».
В рамках промышленного предприятия, рассматриваемого в
качестве системы, может быть выделена совокупность частных
объектов управления. Их перечень существенно зависит от при-
чин, которые приводят к необходимости изменять организацию
управления. Использование в качестве базы организации управ-
ления различных структурных элементов, на которых строится
ГАП, позволяет выделить следующую основную совокупность
частных объектов управления на промышленном предприятии:
1. Гибкое автоматизированное производство как системный
объект.
2. Интегрированная автоматизированная система управления
предприятием.
3. Интегрированный банк данных промышленного предприятия.
4. Автоматизированная система технологической подготовки
производства.
5. Автоматизированные склады предприятия.
6. Автоматизированная транспортная система предприятия.
7. Автоматизированная система управления цехом.
8. Банк данных цеха.
9. Автоматизированная транспортно-складская система цеха.
10. Автоматизированная система управления участком .(ли-
нией).
11. .Автоматизированная система управления группой обору-
дования цеха.
12. Модули цеха (гибкие производственные модули).
:13. Технический уровень производства.
14. Материально-техническое обеспечение.
15. Промышленно-производственный и управленческий персо-
нал.
16. Технологичность и качество изделий.
17. Себестоимость продукции.
143
Рассмотрим некоторые из названных частных объектов управ-
ления.
Гибкое автоматизированное производство как системный объ-
ект. Экономическое содержание процесса управления функциони-
рованием ГАП заключается в осуществлении отношений, возни-
кающих при координации действий различных уровней управления
функционированием ГАП как объекта.
Принципы управления функционированием ГАП вытекают из
общих закономерностей и принципов управления в социалистиче-
ском обществе.
Интегрированная автоматизированная система управления
предприятием. Экономическая сущность процесса управления
функционированием АСУП состоит в выполнении общих функций
управления при координации действий подразделений всех уров-
ней управления для решения задач функционирования АСУП.
Принципы управления функционированием АСУП вытекают
из общих принципов управления и являются их конкретизацией
для данного частного объекта управления.
Анализ структуры процесса управления функционированием
АСУП в условиях ГАП по признаку целевой направленности поз-
воляет выделить, в чем конкретно выражается реализация каж-
дой функции управления. После этого необходимо определить мо-
дули управления процессом функционирования АСУП и перечень
решений в разрезе основных функций управления, с указанием
группы решений, уровня принятия решения и необходимости сог-
ласования решения на внешних уровнях управления.
Решения, принимаемые в процессе управления, делятся на
стандартные и возможные. Стандартные решения принимаются в
условиях необходимости.
Аналогичное содержание процесса управления имеют такие
частные объекты управления, как автоматизированная система
технологической подготовки производства, автоматизированные
склады предприятия, автоматизированная транспортная система
предприятия, автоматизированная система управления цехом и
другие, образуя группу частных объектов, имеющих общее содер-
жание. В одну группу можно объединить также следующие част-
ные объекты управления: материально-техническое обеспечение,
информационное обеспечение, финансовое обеспечение. Особую
группу образует объект — промышленно-производственный и уп-
равленческий персонал.
В качестве примера рассмотрим содержание управления таким
объектом, как информационное обеспечение. Содержание процес-
са управления информационным обеспечением заключается в реа-
лизации процедур, протекающих во времени и пространстве при
координации действий подразделений различных уровней управ-
ления для решения задач удовлетворения потребности предприя-
тия и цехов в информации в условиях гибкого автоматизирован-
ного производства.
144
Анализ структуры процесса управления информационным обес-
печением по признаку целевой направленности позволяет выде-
лить основные модули: планирование информационного обеспече-
ния, организация информационных потоков, хранение и подготов-
ка информации к использованию.
В качестве примера в табл. 4.1 дан перечень основных реше-
ний, принимаемых в процессе управления процессом информаци-
онного обеспечения.
Улучшение информационного обеспечения включает следую-
щий ряд наиболее важных вопросов: создание системы интегри-
рованного использования информации, унификацию форм доку-
ментов для однородных функциональных звеньев, автоматизацию
информационно-технических операций (сбор, обработка, хранение,
поиск, передача, использование), создание системы повышения
достоверности информации.
ТАБЛИЦА 4.1
Группа решения Наименование решения - Периодич- ность приня- тия решения
Планирование Стан- дартная Вид информационного обеспечения: нор- мативно-справочная информация, содер- жательная информация, статистическая информация и друг,ис виды База данных Схема документооборота в процессе информационного обеспечения Схема взаимосвязей структурных под- разделений Инструкция по составлению форм ста- тистической отчетности Источники получения информации Один раз 3 ГОДУ'
Организация Форма и частота аоуществлсния связей с источниками информации Организация информационных потоков по видам информационного обеспечения и целевому назначению Организация обработки и накопления аналитической информации о кадрах, материально-технической базе По мерс необходи- мости
Учет и конт- роль Учет и контроль информационных по- токов Учет « контроль обработки и накопле- ния информации Один .раз в году
Регулирование Вояиож- Регулирование хода информационного По мере
процесса ин- формационного обеспечения ная обеспечения Регулирование процессов приемки и хра- нения информации Регулирование качества информации Корректировка информации по резуль- татам выполнения работ необходи- мости
145
4.3. ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ
УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ В УСЛОВИЯХ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГАП
Организационная структура управления промышленным пред-
приятием включает уровни управления, управленческие подразде-
ления на каждом уровне, перечень и объем функций, выполняемых
каждым управленческим подразделением, связи между управлен-
ческими подразделениями. Организационная структура управле-
ния зависит от частных объектов управления и задач управления
по каждой функции управления.
В экономической литературе предложения по разработке и со-
вершенствованию организационных структур управления промыш-
ленным предприятием весьма разнообразны и нередко противоре-
чат друг другу. Так, некоторые авторы высказываются за умень-
шение числа уровней управления. Причем по их предположениям
должна относительно увеличиться численность управленческого
персонала па высшем уровне управления. Другие авторы предска-
зывают рост числа уровней управления и относительный рост уп-
равленческого персонала на всех уровнях управления. Кроме наз-
ванных выше двух крайних точек зрения, имеются предположения
специалистов, которые полагают, что существующая наиболее рас-
пространенная традиционная линейно-функциональная структура
управления не претерпит серьезных изменений.
При создании новых промышленных предприятий, при внедре-
нии ГАП на существующих предприятиях необходимо для конк-
ретного случая количественно оценить параметры оргструктуры
управления промышленным предприятием. Решение этих вопросов
предусматривает обязательную разработку методического подхо-
да, позволяющего дать ответ на ряд вопросов. Следует отметить,
что в литературе .пока нет научно-методических рекомендаций по
формированию и развитию оргструктуры управления промышлен-
ным предприятием в условиях функционирования ГАП. Сущест-
вующие методические положения по разработке оргструктур уп-
равления относятся к совершенствованию оргструктур управления
производственными предприятиями в условиях внедрения некото-
рых управленческих новшеств. Так, .в Г54, 60] обобщены подходы
к совершенствованию оргструктуры управления именно при внед-
рении некоторых управленческих новшеств.
При проектировании оргструктуры управления обычно исполь-
зуют три подхода: нормативно-функциональный, функционально-
технологический, системно-целевой-
Нормативно-функциональный подход характеризуется использованием ста-
тистических данных по линейно-функциональным структурам управления, соб-
ранным на предприятиях, для нахождения укрупненных нормативов численно-
сти управленческого персонала по каждой функции управления. Подобный под-
ход нс учитывает качественно новых изменений в оргструктуре управления в
зависимости от каких-либо факторов, влияющих на организационную структу-
ру управления промышленным предприятием.
146
Функционально-технологический подход основывается на исследовании тех-
нологических и функциональных связей в системе управления. Он широко ис-
пользуется при обосновании необходимости разработки и внедрения автоматн-
вированных систем управления предприятием.
Системно-целевой подход состоит в выделении системы целей предприятия
И формулировке функций управления в соответствии с поставленными целями.
В работе [60] рассматриваются методологические и методиче-
ские основы подхода к проектированию структуры управления
предприятием, названного автором как «комплексное организаци-
онное проектирование производственных систем».
Анализ различных методических подходов, используемых при
совершенствовании организационной структуры управления, пока-
зывает, что при этом используется ряд методических приемов. На-
зовем следующие приемы: аналогий, экспертно-аналитический, ор-
ганизационного моделирования, декомпозиции цели. Они исполь-
зуются каждый в отдельности или в сочетании. Анализ теории и
практики построения оргструктур управления предприятием пока-
зывает также, что универсального алгоритма проектирования орг-
структур управления не существует. Некоторые исследователи
[71] считают, что типовых решений для разработки оргструктур
управления и не должно существовать, так как цели и задачи
каждой системы различны.
На наш взгляд, типовые решения могут существовать для от-
дельных классов предприятий. К одной группе относятся, напри-
мер, определенные предприятия радиоэлектронных отраслей. Ес-
тественно, что предприятия различных отраслей, да и в пределах
•одной отрасли, отличаются характером целей, объемами выпуска
продукции и другими свойствами. Поэтому для предприятий ра-
диоэлектронных отраслей будут характерны типовые решения з
общей постановке, но количественные свойства их будут отличать-
ся.
Применение принципов системного подхода к созданию или со-
вершенствованию оргструктуры управления позволяет разработать
методический подход для разработки оргструктуры управления
предприятием.
Предлагаемый подход предусматривает следующие основные
этапы процесса разработки оргструктуры управления промышлен-
ного предприятия в условиях функционирования ГАП.
1. Исследование объекта управления, уточнение показателей
функционирования объекта управления, выделение частных объ-
ектов управления (процессов, видов обслуживания), формулиров-
ка общей цели управления и целей управления частными объекта-
ми управления, определение числа уровней системы управления.
Отметим, что объектом управления является ГАП, а частными
объектами управления взаимосвязанные подпроцессы и виды об-
служивания, составляющие в совокупности процесс автоматизиро-
ванного изготовления продукции и поддерживающие его эффек-
тивное функционирование.
147
. . 2. Выяснение содержания функций управления для частных
объектов управления в рамках реализации некоторой цели уя«-
равления этим объектом.
3. Разработка общих принципов использования методов управ-
ления различных типов (экономических, административных, пра-
вовых, социально-психологических) к частному объекту управле-
ния в рамках реализации цели управления этим объектом к функ-
ции управления. Конкретная программа совершенствования мето-
дов управления разрабатывается для каждого отдельного частно-
го объекта управления, причем метод управления обеспечивает
достижение поставленных целей управления,
4. Формулировка совокупности задач управления по каждому
из частных объектов управления для определенного метода уп-
равления. Под задачей понимается последовательность операций,
ориентированных на достижение цели конкретным частным объек-
том и реализуемую в рамках одной из функций управления. Для
задачи разрабатывается алгоритм решения, входные и выходные
данные.
5. Формирование функциональных подразделений, системы уп-
равления, профессионально-квалифицированного состава управ-
ленческого персонала, положений о функциональных обязанностях.
Важным моментом при разработке организационной системы
управления промышленным предприятием является выяснение
факторов, препятствующих повышению уровня управления. Это
позволяет на всех перечисленных выше этапах процесса разработ-
ки оргструктуры управления обосновать направления по соверше-
нствованию методов, процессов, задач управления.
Коротко рассмотрим наиболее существенные факторы, влияю-
щие на оргструктуру управления.
Во-первых, организация ГАП заставит'пересмотреть содержа-
ние функций в различных функциональных службах и на разных
уровнях управления промышленным предприятием.
Во-вторых, для планирования, анализа, контроля за различны-
ми процессами, составляющих частные объекты управления, тре-
буется расширить применение ЭВМ, что заставит перегруппиро-
вать процедуры, выполняемые в различных функциональных служ-
бах.
В-третьих, использование ЭВМ для автоматизации управления
характеризуется все большим использованием ЭВМ для принятия
обычных управленческих решений, Обычные управленческие ре-
шения, как правило, принимаются на средних и низших уровнях
управления. Напрашивается вывод, что работа управленческого
персонала среднего и низшего уровня управления будет полностью
автоматизирована. Некоторые ученые делают интересный вывод:
работу многих инженерно-технических работников легче автома-
тизировать, чем работу грузчика. Все это требует от управленчес-
кого персонала больших знаний и способностей.
Можно сделать общий вывод, что внедрение ГАП и, следова-
тельно, необходимость более широкого применения ЭВМ, создание
148
информационных систем для принятия решений радикальным об-
разом изменят организационную структуру управления промыш-
ленного предприятия. При этом уменьшается число уровней уп-
равления, относительно уменьшается численность управленческо-
го персонала на низших и средних уровнях управления, относи-
тельно увеличится численность управленческого персонала на выс-
шем уровне, повысится квалификационно-профессиональный уро-
вень управленческого персонала высшего уровня управления. Это
вытекает из того, что на высшем уровне управления определяет-
ся стратегия развития промышленного предприятия. Исходя из
этого, можно сделать вывод, что в условиях внедрения ГАП наи-
более перспективным направлением совершенствования системы
управления предприятием является разработка и внедрение ин-
тегрированных систем автоматизированного управления предприя-
тием.
Сущность интеграции в управлении заключается в совершенст-
вовании связей нескольких процессов: автоматизированного про-
ектирования изделий, автоматизированной подготовки производст-
ва, автоматизированного производства изделий, автоматизирован-
ного управления проектированием, подготовкой производства и
собственно производством.
Внедрение интегрированной АСУ предприятием должно обес-
печить более рациональное распределение функций, прав и ответ-
ственности между подразделениями управления предприятием.
Внедрение интегрированной системы управления является заклю-
чительным этапом изменения организационной структуры управ-
ления промышленным предприятием.
Значительные изменения при функционировании ГАП проис-
ходят также в системе управления па уровне цеха. Так, в ГАЦ
создаются управляющие вычислительные комплексы (УВК), вхо-
дящие в состав единой интегрированной автоматизированной сис-
темы управления предприятием. Управляющие вычислительные
комплексы обслуживаются специальной группой операторов, ко-
торая вместе с планово-экономической группой подготовки и ве-
дения машинных носителей входит в состав производственно-эко-
номического бюро (ПЭБ).
В условиях функционирования ГАП еще большее значение для
бесперебойной работы цеха приобретает функция технической
подготовки производства. В связи с этим в ГАЦ создается бюро
технической подготовки производства, в состав которой входят:,
группа ремонта, группа технолога, группа инструмента.
В условиях работы ГАЦ целесообразно на уровне участков1
создавать комплексные бригады в составе группы операторов1
ГПМ и ТС, группы обслуживания комплекса технических средств;
управляющих вычислительных комплексов. Такая комплексная
бригада может обслуживать модули ГАП. В зависимости от коли-
чества участков комплексных бригад может быть одна или
несколько. Бригадиром комплексной бригады является мастер,
который подчиняется начальнику смены.
149
Интеграция управления требует, в первую очередь, широкого
внедрения в процесс управления предприятием современной элект-
ронно-вычислительной техники и средств связи. В связи с этим
возникает необходимость выбора средств связи и ЭВТ и их увяз-
ки с организационной структурой управления предприятием в ус-
ловиях ГАП.
4.4. УПРАВЛЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ
В УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ
СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГАП
В соответствии с уровнями организационной структуры в ГАП
выделяются структурные элементы или ГПС, а именно: гибкие
производственные модули ГПМ, гибкие автоматизированные ли-
лии и гибкие автоматизированные участки, гибкие автоматизиро-
ванные цеха (ГАЦ); гибкие автоматизированные заводы или за-
воды-автоматы (см. гл. 1).
Названные ГПС по-разному влияют на организацию управле-
ния на промышленном предприятии на процессы, виды обслужи-
вания, т. е. па частные объекты управления.
Рассмотрим специфику управления промышленным предприя-
тием при организации названных видов ГПС.
Управление промышленным предприятием в условиях ГАП на
основе ГПМ. Производственная структура промышленного пред-
приятия состоит из ГПМ., робототехнологических комплексов, ав-
томатизированных транспортных модулей, автоматизированных
складских модулей.
В состав таких ГПМ, как обрабатывающие, контрольно-измерительные,
сборочные, входят специальное технологическое оборудование с ЧПУ, контроль-
но-измерительная аппаратура, промышленные роботы и манипуляторы, средст-
ва автоматизации технологического процесса, средства идентификации деталей,
заготовок, инструмента, оснастки. Причем все указанные элементы объедине-
ны. Внутри каждого ГПМ управление осуществляется локальной системой уп-
равления, представляющей собой автоматизированное устройство программного
управления. Частным случаем гибкого автоматизированного Производственного
модуля является робототехнологический комплекс, в котором промышленный
робот выполняет основную технологическую операцию.
Автоматизированный транспортный модуль включает автоматическое тран-
спортное средство, оборудование транспортных путей, средства автоматизации
транспортных процессов, объединенных и управляемых внутри модуля локаль-
ной системой управления. В составе автоматизированного транспортного мо-
дуля имеются средства для идентификации элементов материального потока.
Автоматизированный складской модуль состоит из автоматического транс-
портирующего устройства (штабелера, промышленного робота), устройства на-
копления и хранения (стеллажи, накопители, секции склада), средства автома-
тизации складских процессов н локальной системы управления, которая обес-
печивает централизованное управление внутри модуля.
150
Процесс функционирования промышленного предприятия при
этом представляется в виде функционирования нескольких про-
цессов и объектов, среди которых основные следующие:
1. Технологическая подготовка производства (ТПП), включа-
ющая в себя разработку техпроцессов, проектирование технологи-
ческого оснащения, разработку инструмента, разработку управ-
ляющих программ, разработку планировок и мощностей.
2. Экономико-организационная подготовка.
3. Финансовое обеспечение.
4. Материально-техническое снабжение, представляющее со-
вокупность таких процессов, как снабжение материалами, инстру-
ментом, комплектующими изделиями.
5. Поддержание работоспособности оборудования, состоящее из-
таких процессов, как эксплуатация, ремонт и воспроизводство.
6. Качество продукции.
7. Промышленно-производственный персонал как частный объ-
ект управления, состоящий из таких процессов, как организация
труда, социально-бытовое обеспечение.
8. Сбыт продукции.
9. Капитальное строительство.
Система управления промышленным предприятием является
иерархической. Функции управления объектами и отдельными
процессами в такой системе распределены между различным!*
уровнями иерархии, и некоторые из функций управления полно-
стью централизованны на определенном уровне управления.
Рассмотрим, например, процесс ТПП, целью которого является
получение новых техпроцессов, технологического оснащения, инст-
румента, управляющих программ, планировок. Задача управле-
ния процессом — предупреждение потери трудовых, материаль-
ных и временных ресурсов при достижении названной цели путем
поддержания строгой пропорциональности между всеми эле-
ментами этого процесса. Для этого используются методы плани-
рования, организации, контроля и регулирования.
Функция планирования процесса ТПП может быть централи-
зованна на заводском уровне системы управления, а может вы-
полняться и на более низком уровне системы управления. Анало-
гично можно поступить и с другими процессами, видами обслужи-
вания, объектами управления. Исходя из этого число вариантов
организационных структур управления может быть огромным.
Можно считать, что организация ГАП на базе ГПМ является
первым этапом комплексной автоматизации производства. На
крупных промышленных предприятиях, производственных объеди-
нениях для комплексной автоматизации производства создаются
подразделения технического оснащения. Такое подразделение
обеспечивает разработку проектов робототехнических комплексов-
и гибких автоматизированных линий, участвует в изготовлении:
гибких автоматизированных модулей, ведет разработку и отра-
ботку управляющих программ. В некоторых случаях такое под-
разделение является отдельным комплексным производством д
151
обеспечивает предприятие деталями и сборочными узлами по за-
крепленной номенклатуре. Возникновение таких подразделений —
это эволюционный путь развития автоматизации от традиционно-
го производства до ГАП. Естественно, что в чистом виде ГАП,
организованного только на основе ГПМ, не существует. Наряду
с ГПМ существует и функционирует «традиционное», технологи-
ческое оборудование. Поэтому представленные ниже рассужде-
ния являются скорее иллюстрацией того, в каком направлении не-
обходимо двигаться при организации ГАП, а не отражает кар-
тину, которая должна существовать.
Рассмотрим производственную структуру, в которой действу-
ют ГПМ. Для эффективной деятельности подразделения, в кото-
ром функционируют ГПМ, необходимо предусмотреть следующие
виды обслуживания и выделить некоторые частные объекты уп-
равления:
1. Подготовка инструмента для ГПМ, его контроль и настрой-
ка. 2. Ремонт функциональных электронно-вычислительных ус-
тройств. 3. Ремонт ГПМ. 4. Технологическая подготовка произ-
водства для ГПМ. 5. Экономико-организационная подготовка и
ход производства на ГПМ.
Управление экономико-организационной подготовкой и ходом
производства заключается в оперативном планировании произ-
водственным процессом, диспетчировании и текущем контроле
хода производства, формировании и выдаче отчетных данных о
выполнении плановых заданий (сменных, суточных, месячных).
Гибкие производственные модули и процессы, необходимые
для их эффективного функционирования, могут быть выделены в
специализированное подразделение. Функции управления назван-
ными процессами централизованны на уровне выделенного специ-
ализированного подразделения (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Оргструктуры специализированного подразделения
152
В состав специализированного подразделения входят ГПМ,
управляемые ЭВМ, группа программистов, группа подготовки ин-
струмента, группа управления технологическими процессами,
бригады основных и вспомогательных рабочих, группа управле-
ния производством. Форма организации труда в специализирован-
ном подразделении — бригадная.
Для всех категорий рабочих, занятых обслуживанием ГПМ,
установлена сдельно-премиальная система оплаты труда с вы-
платой премий от сдельного заработка. Оплата труда вспомога-
тельных рабочих — повременно-премиальная с выплатой премия
от тарифной ставки. Инженерно-технические работники и служа-
щие в бригады не входят, оплата их труда осуществляется по ус-
тановленным должностным окладам, а премия выплачивается за
выполнение плановых показателей специализированного подраз--
деления.
Управление промышленным предприятием в условиях органи-
зации ГАП на основе гибких автоматизированных линий и участ-
ков. Производственная структура промышленного предприятия в
этих условиях представляет собой совокупность некоторого числа
цехов, в состав которых входят гибкие автоматизированные уча-
стки, гибкие автоматизированные линии, автоматизированная
транспортно-складская система, вспомогательные участки (сек-
ции). При этом автоматизированная система технологической
подготовки производства и автоматизированная система управ-
ления производством функционируют в «традиционном режиме».
Дадим краткую характеристику указанных элементов ГАП.
Гибкая автоматизированная линия включает гибкие производственные мо-
дули, робототехнологические комплексы, а также отдельные единицы специ-
ального технологического оборудования и контрольно-измерительную аппарату-
ру, автоматизированный транспортный модуль, автоматизированный складской
модуль, объединенные автоматизированной системой управления гибким авто-
матизированным участком. Можно изменять последовательность использования
технологического оборудования в пределах технологических процессов, закреп-
ленных за каждым из участков.
Автоматизированная транспортно-складская система состоит из автомати-
зированных транспортных модулей и складских модулей, объединенных авто-
матизированной системой управления автоматизированной транспортно-складской
системы.
К вспомогательным участкам (секциям) относятся участки загрузки и вы-
грузки, участки кодготевки базовых поверхностей, отделение мойки и сушки
деталей и др. Вспомогательные участки оборудованы терминальными устрой-
ствами.
Гибкие автоматизированные участки и линии, автоматизиро-
ванные транспортно-складские системы входят в состав «тради-
ционных» подразделений, называемых цехом. Существует много
вариантов построения организационной структуры управления це-
хом, которые зависят от уровня централизации функций управ-
ления: предприятие или цех. Например, можно строить оргструк-
155
туру управления цеха, когда на уровне предприятия функциями
централизованного управления являются следующие процессы:
]. Технологическая подготовка производства, т. е. разработка
технологического процесса, оснастки, инструмента, которая осу-
ществляется с использованием АСТПП.
2. Подготовка управляющих программ для ГПМ, робототехни-
ческих комплексов, автоматизированных транспортных модулей,
автоматизированных складских модулей, автоматизированной
транспортно-складской системы.
3. Экономико-организационная подготовка производства, т. е.
определение план-графиков выпуска продукции для отдельных
цехов, что осуществляется в АСУП.
4. Ремонт (внеплановый, капитальный и текущий) производ-
ственно-технологических функциональных и электронно-вычисли-
тельных функциональных злементов гибких автоматизированных
участков, линий, автоматизированной транспортно-складской си-
стемы.
5. Изготовление инструмента, технологической оснастки, их
контроль и настройка.
При централизации перечисленных функций управления на
уровне предприятия в цехе остается только служба управления
технологическим процессом и диспетчерская служба. В свою оче-
редь эти службы могут быть организованы на уровне цеха или
каждого гибкого автоматизированного участка, линии (рис. 4.2).
.Другой вариант организационной структуры управления це-
хом может базироваться на централизации большинства функ-
ций управления на уровне цеха. Управляемыми будут следующие
процессы:
Рис. 4.2. Оргструктуры убавления цехам в условиях функционирования ГАУ
154
1. Подготовка управляющих программ для ГПМ, робототехно-
логических комплексов, автоматизированных транспортных мо-
дулей, автоматизированных складских модулей, автоматизирован-
ной транспортно-складской системы.
2. Обслуживание и ремонт производственно-технологических и
электронно-вычислительных элементов гибких автоматизирован-
ных участков, линий, автоматизированной транспортно-складской
системы.
3. Подготовка инструмента, контроль и настройка инструмен-
та.
На уровне завода централизована функция управления, та-
кая как экономико-организационная подготовка, которая харак-
теризуется тем, что все задачи планирования решаются в АСУП.
При таком варианте система управления гибкой автоматизиро-
ванной линией, участком выполняет следующие функции:
непосредственное управление производственно-технологически-
ми функциональными элементами гибкой автоматизированной
линии, участка:
учет и анализ простоев производственно-технологических функ-
циональных элементов;
оперативный учет и контроль динамического состояния авто-
матизированного транспортного модуля и автоматизированного
складского модуля;
ведение банка технологических программ для станков с ЧПУ.
Основываясь на изложенных рассуждениях, можно предложить
последовательность разработки организационной структуры уп-
равления цехом. Опа состоит из пяти стадий.
1. Разработка технологической части, которая включает следу-
ющие этапы:
подбор номенклатуры и уточнение годового объема выпускае-
мых деталей;
определение трудоемкости годового объема выпускаемых де-
талей, в том числе по видам работ;
планировка цеха в соответствии с существующими нормами
технологического проектирования с учетом геометрических харак-
теристик ГПМ (ГПМ и другое специальное технологическое обо-
рудование расставляется в технологической последовательности
согласно технологическому процессу, разработанному на типовые
представители деталей);
планировка автоматизированного склада для хранения загото-
вок, инструмента, оснастки, готовых изделий;
выбор автоматизированной транспортной системы.
2. Выявление частных объектов (видов обслуживания или про-
цессов), которыми необходимо управлять для обеспечения бес-
перебойной деятельности цеха. К таким видам обслуживания, в
частности, могут относиться хозяйственное, ремонтное, энергети-
ческое, контрольное, метрологическое, программное, производст-
венное, техническое обслуживание гибких производственных мо-
дулей.
155
Хозяйственное обслуживание заключается в уборке рабочих
мест, территории участков, складских помещений и т. п.
Ремонтное обслуживание — это осмотр оборудования, устране-
ние его неисправностей.
Контрольное обслуживание состоит в проверке деталей на со-
ответствие чертежу и выявлении причин возникновения брака.
Производственное обслуживание рабочих мест заключается в
комплектовании предметов труда, инструмента, технологической
оснастки, выдаче сменного задания и техдокументации, проведе-
нии инструктажа рабочего, в доставке на рабочее место необхо-
димых материалов, заготовок, инструмента, технологической ос-
настки, удалении с рабочих мест готовых партий деталей, исполь-
зованного инструмента, оснастки, отходов производства.
Техническое обслуживание ГПМ включает в себя такие опера-
ции, как подготовка модуля к работе, контроль его работы в ав-
томатическом режиме и па холостом ходу, наладка модуля в ре-
жиме обучения, контроль деталей -в автоматическом режиме рабо-
ты модуля, уборка технологического оборудования, профилакти-
ческая чистка и смазка оборудования.
Для каждого ГПМ разрабатывается карта организации труда
по техническому обслуживанию, которая содержит следующую
информацию: характеристику модуля, перечень оборудования,
входящего в состав модуля и его планировку, затраты рабочего
времени на техническое обслуживание модуля в зависимости от
сложности изготавливаемых деталей.
Программное обслуживание заключается в подготовке управ-
ляющих программ для ГПМ, доставке их на рабочее место, уда-
лении управляющих программ с рабочего места после обработки
деталей (после выполнения задания).
3. Определение профессионально-квалификационного состава
и расчет численности рабочих цеха (участка). Расчет осуществля-
ется в соответствии с положениями по организации труда на ГПМ
и включает следующие этапы:
расчет численности основных рабочих по видам работы;
расчет численности вспомогательных рабочих;
разработка материалов по организации комплексных бригад
на участках, предусматривающих варианты совмещения профес-
сий.
4. Организация каждого рабочего места на ГПМ, что преду-
сматривает:
разработку таких документов, как карты организации и об-
служивания рабочих мест, оснащение рабочих мест технологичес-
кой оснасткой, инструментом общего применения, специальным
инструментом, организационной оснасткой, производственной та-
рой;
разработку принципов организации трудового процесса на ра-
бочих местах, что включает в себя разработку организации мате-
риальных потоков и потоков информации между рабочим местом
и местом мастера, между рабочим местом и обслуживающими
156
подразделениями, между рабочим местом и функциональными
службами цеха и завода.
Организация материальных потоков предусматривает доставку
на рабочие места комплекта заготовок, оснастки, инструмента и
удаление с рабочих мест готовых деталей, отработанного инстру-
мента и оснастки, и доставку их гибким транспортным модулем
,на автоматизированный склад.
Организация информационных потоков предусматривает пред-
ставление на рабочее место сменного задания в форме определен-
ного документа, связь рабочего с обслуживающими службами и
мастером участка, контроль работы ГПМ, передачу информации
о фактическом выполнении сменного задания.
5. Разработка организационной структуры управления цехом,
что предусматривает выполнение следующих этапов:
определение уровня централизации функции управления по со-
ответствующим видам обслуживания, процессам и частным объек-
там управления;
разработка схемы оргструктуры управления цехом;
разработка положения о мастере участка, положения о функ-
циональных службах цеха;
разработка проекта организации рабочих мест мастера и ра-
ботников функциональных служб цеха.
Рассмотрим оргструктуру управления цехом в условиях функ-
ционирования гибких автоматизированных участков.
Б табл. 4.2 приведены процессы, обеспечивающие функцио-
нирование цеха и иерархический уровень, на котором выполняют-
ся основные функции управления этими процессами. В соответ-
ствии с установленным иерархическим уровнем выполнения функ-
ций управления выделенными видами обслуживания, процессами,
частными объектами в структуре цеха необходимо предусмотреть
организацию обслуживающих подразделений и функциональных
служб цеха.
К обслуживающим подразделениям относятся: бюро техничес-
кого обслуживания и ремонта производственно-технологического
оборудования, бюро техобслуживания и ремонта функциональных
электронно-вычислительных устройств, бюро инструментального
хозяйства, бюро технического контроля. К функциональной служ-
бе цеха относится АСУ цеха, в составе которой организуются
группы: планово-диспетчерская, труда и заработной платы, груп-
па оперативной подготовки производства и другие в зависимос-
ти от специфики участков цеха.
В составе АСУ цеха находятся следующие подразделения:
бюро оперативной подготовки и управление производством;
бюро технического обслуживания и ремонта функциональных
электронно-вычислительных устройств.
Группа оперативной подготовки и управления производством
на основании массивов месячного плана следят за выполнением
задач, касающихся:
151
Рис. 4.3. Порядок обслуживания
гибких автомат
158
159
ТАБЛИЦА
Основные фу Кини упоавлен я и уровень централизации
Вид обслуживания, процесс, частный объект Планирование учет и кон- Регулирова-
троль ние
Хозяйственное Ремонтное Энергетическое Контрольное Метрологическое Программное Производственное Техническое Инструментальное Материально-техническое Номенклатура изделий и объем выпуска изделий Производственный персонал Техническое перевооруже- ние Технологическая подготовка Цеховой Заводской Цеховой Заводской Цеховой Участок Заводской Цеховой Заводской Цеховой Заводской Цеховой Участок Заволокой » Цеховой Заводской Цеховой Заводской Цеховой Участок Заводской » Цеховой Заводской Цеховой Заводской Цеховой Участок Заводской »
календарного план-графика изготовления изделий (на месяц,
декаду);
количества необходимых материалов, полуфабрикатов, осна-
стки, инструмента, комплектующих изделий:
сменного задания каждому участку и его выполнения;
отклонения изготовления деталей от графика;
корректировки массива план-графика на месяц.
Порядок управления ГПМ гибкого автоматизированного уча-
стка показан на рис. 4.3. Наименование полученных при этом ре-
зультатов приводится в табл. 4.3.
Управление промышленным предприятием в условиях орга-
низации ГАП на основе гибких автоматизированных цехов. Про-
изводственная структура предприятия в условиях ГАП на основе
гибких автоматизированных цехов включает в себя также гибкий
автоматизированный склад.
Гибкий автоматизированный цех содержит гибкие автоматизированные уча-
стки, гибкие автоматизированные линии, отдельные ГПМ, автоматизированную
транспортно-складскую систему, вспомогательные участки, объединенные авто-
матизированной системой управления гибким автоматизированным цехом.
Автоматизированный оклад состоит из участка входного-выходного конт-
роля, участков комплектации и упаковки, участков хранения, автоматизирован-
ных транспортных модулей, объединенных автоматизированной системой уп-
равления автоматизированным складом.
Организационная структура управления про-
мышленным предприятием разрабатывается в следую-
щем порядке:
1. Разработка производственной (технологической) структуры
каждого из цехов, которая включает следующие этапы:
160
ТАБЛИЦА 4.3
Шифр
действия
4,8
6,7
8,9
9,10
10,11
4,26
12,13
13.15
13,24
24,25
15,16
16,17
17,18
17,21
18,19
19,20
20,27
21,22
22.23
27,28
28,29
27,30
29,31
31,32
Смемно-оуточное задание, в том числе подготовлены управляющие
программы для ГПМ
Сменно-суточное задание передано в автоматизированный склад
Технологический комплект (материалы, комплектующие изделия,
инструмент, оснастка) скомплектован в автоматизированном складе
Сменно-суточное задание мастеру участка
Информация о готовности технологического комплекта передана
мастеру
В систему управления транспортом введено задание на доставку
технологического комплекта на рабочее место
Мастер распределил задание между рабочими местами
Технологический комплект доставлен на входную позицию перегру-
жающего устройства
Сигнал системе управления автоматизированной транспортной си-
стемы на формирование маршрута доставки технологического комп-
лекта выдан
Система управления автоматизированной транспортной системы
сформулировала задание на транспортировку технологического комп-
лекта к месту назначения
Информация в АСУ цеха о готовности технологического комплекта
деродана
Технологический комплект на рабочее -место выдан
Наладчик на рабочее место вызван
Технологический комплект на рабочее место автоматизированной
транспортной системой подан
Энергопитание гибкого производственного модуля включено
Информация в АСУ цеха о начале работы ГПМ подана
Работа оборудования учтена
Наладчик произвел наладку и обработал первую деталь
Обработка деталей завершена
Сигнал об отправке деталей на рабочее место контролера подан
Сигнал о выполнении задания подан
Система управления автоматизированной транспортной системой
сформировала задание на отправку деталей
Детали на рабочем месте контролера
Детали проверены
Технологический комплект доставлен в автоматизированный склад
Информация о доставке технологического комплекта на автомати-
зированный склад введена в АСУ цеха
Транспортное устройство для доставки деталей к месту хранения
прибыло
Детали на месте хранения
Информация о годных деталях введена в АСУ цеха
Информация о доставке деталей к месту хранения введена в АСУ
цеха
Массив в АСУ цеха скорректирован
подбор номенклатуры и объема выпускаемых изделий;
рассмотрение вопросов внутри заводской специализации и ко-
оперирования;
определение трудоемкости годового объема выпускаемых из-
делий;
6-99
161
планировку цехов;
планировку автоматизированного склада.
2. Выявление процессов, видов обслуживания, частных объек-
тов управления, составляющих в совокупности слаженный меха-
низм функционирования предприятия.
Функционирование промышленного предприятия, организуе-
мого на базе ГАЦ, обеспечивается нормальными условиями про-
текания процессов, видов обслуживания и работоспособностью
частных объектов, к которым относятся:
поддержание в работоспособном состоянии основных производ-
ственных фондов;
обслуживание промышленно-производственного персонала
(бытовое, культурное, медицинское);
снабжение материалами, инструментом;
снабжение энергией;
автоматический контроль качества продукции;
метрологическое обеспечение производства.
3. Разработка организационной структуры управления пред-
приятием, включающая решение следующих задач:
определить уровень централизации функций управления по
выделенным процессам, видам обслуживания, частным объектам;
разработать задачи управления по каждой функции в разрезе
выделенных процессов, видов обслуживания, частных объектов;
сформировать управленческие подразделения па каждом из
выделенных уровней управления;
определить профессионально-квалификационный состав и чис-
ленность для каждого управленческого подразделения;
разработать положение об управленческих подразделениях.
В табл. 4.4 представлены функции управления названными
процессами, видами, обслуживания, частными объектами управ-
ления и уровень их централизации.
Организационная структура управления для случая, когда про-
изводственная структура состоит из ГАЦ, схематически показа-
на. на рис. 4.4.
Управление промышленным предприятием в условиях ГАП
на основе завода-автомата. Производственная структура промыш-
ленного предприятия в этих условиях состоит из гибкого автома-
тизированного завода (ГАЗ) и средств автоматизированного про-
ектирования.
Гибкий автоматизированный завод содержит гибкие автоматизированные
цеха заготовительного производства, обрабатывающие, сборочные, автоматизи-
рованные склады материалов, заготовок, комплектующих изделий, готовых де-
талей и изделий, автоматизированную систему управления технологической
подготовкой производства, автоматизированную систему управления производ-
ством, объединенных интегрированной системой управления ГАЗ.
Автоматизированная межцеховая транспортная система включает автомати-
зированные транспортные модули, механизированный транспорт, внешний тран-
162
ТАБЛИЦА 4.4
Основные функции управления и уровень централизации
Процесс, вид обслуживания, частный объект Планирование) Организация | Учет и копт-1 роль Регулирова- ние
Производство продукции (производственный про- цесс): формирование годовых заданий формирование месячных заданий формирован и с суточных заданий Поддержание в работоспо- собном состоянии основных производственных фондов: замена основных произ- водственных фондов капитальный .ремонт про- изводственных фондов текущий ремонт произ- водственных фондов Обслуживание промышлен- но-производственного пер- сонала: бытовое обслуживание медицинское -обслужива- ние Обеспечение -материалами Обеспечение инструментом: снабжение -инструментом контроль инструмента ремонт -инструмента Обеспечение энерпией Контроль качества продук- ции Метрологическое обеспече- ние Технологическая подготовка производства: разработка новых тех- процессов конструирование техно- логической оснастки •разработка управляю- щих программ для ГПМ введение банка управля- ющих программ для ГПМ Заводской Цеховой Заводской Цеховой Заводской Цеховой Заводской ъ Цеховой Заводской Цеховой Заводской Цеховой Заводской » Цеховой Заводской Цеховой Заводской Цеховой Заводской Цеховой Заводской » Цеховой Заводской Цеховой Заводской Цеховой Заводской » Цеховой Заводской » > Цеховой Заводской » Цеховой
спорт, объединенные автоматизированной системой управления автоматизиро-
ванной транспортной системой.
Интегрированная АСУ гибким автоматизированным заводом
обеспечивает реализацию всех функций управления.
Средства систем автоматизированного проектирования состав-
ляют внешнюю системную среду по отношению к ГАЗ.
6* 163
Рис. 4.4. Оргструктура управления промышленным предприятием в условиях
функционирования гибких автоматизированных цехов
При интеграции -всех фаз создания изделия осуществляется
интеграция средств САПР с интегрированной АСУ гибким авто-
матизиров(анным заводом.
На промышленном предприятии в рассматриваемых условиях
выделяются следующие процессы, виды обслуживания и частные
объекты управления/
1) гибкое автоматизированное производство продукции;
2) поддержание в работоспособном состоянии завода-автома-
та;
3) обслуживание промышленно-производственного персонала;
4) обеспечение материалами;
5) обеспечение комплектующими изделиями;
6) обеспечение энергией.
Управление гибким автоматизированным производством про-
дукции заключается в выполнёнии функций планирования, орга-
низации, учета и контроля, регулирования применительно к про-
изводственному процессу. Выполнение всех функций автоматизи-
ровано и выполняется интегрированной АСУП.
Управление поддержанием в работоспособном состоянии заво-
да-автомата заключается в выполнении всех функций управле-
ния ремонтом, возмещением и развитием элементов ГАЗ. В каче-
стве показателей эффективности управления поддержанием в ра-
ботоспособном состоянии завода-автомата можно применить по-
казатели эффективности управления основными производствен-
ными фондами [26, 32]. Совокупность показателей эффективности
управления ГАЗ приводятся в табл. 4.5.
Все функции управления процессом поддержания в работо-
способном состоянии за вода-автомата централизованны на уров-
не промышленного предприятия.
164
Сфера управления Наименование показателя
Использование элементов гибкого автоматизированно- го завода Возмещение и обновленке элементов ГАЗ Фондоотдача, производительность, простои, коэф- фициент экстенсивного и интенсивного использо- вания гибкого автоматизированного завода Стоимость, затраты на эксплуатацию, затраты на ремонт, фактический и моральный износ, срок
Развитие элементов ГАЗ службы, межремонтный цикл Капиталовложения на единицу мощности вновь создаваемых элементов ГАЗ, срок освоения (нор- мативный срок освоения)
Задачи управления использованием, возмещением и развитием
элементов ГАЗ решаются на основе информации, отображающей
все стороны данного частного объекта и находящейся в интегри-
рованном банке данных. В интегрированном банке данных содер-
жится два вида информации — нормативная и учетная. Норматив-
ная содержит нормативные величины производительности, срока
службы, надежности, затрат на ремонт и т. п. по каждому эле-
менту ГАЗ. Учетная информация поступает в банк данных еже-
дневно и отображает фактическую работу элементов ГАЗ, что
позволяет оперативно выполнять функции управления элементами
ГАЗ. В табл. 4.6 приведены некоторые задачи управления эле-
ментами ГАЗ.
Содержание процесса управления другими выделенными част-
ными объектами совпадает с управлением ими в условиях ГАП
на базе ГАЦ.
В условиях ГАЗ все подразделения на промышленном пред-
приятии делятся на три группы:
управленческие подразделения;
подразделения, обеспечивающие функционирование ГАЗ;
подразделения, обеспечивающие функционирование интегриро-
ванной АСУП.
ТАБЛИЦА 4.6
Планирование Организация Учет и контроль Регулирование
Расчет загрузки всех элементов на календар- ный период (квартал, месяц, смену) j Составление плана ре-’’| монта г. Расчет плана обновле- 1 иия элементов Разработка плана разви- тия элементов ГАЗ Организа- ция выпол- нения при- нятых ре- шений Учет работы каждого элемента Учет выполнения плана ремонта Учет выполнения плана обновления Учет выполнения плана развития Принятие рс' шений при из- менении хода процесса
IK
К персоналу подразделений первой группы относятся работ-
ники административно-управленческого аппарата. Персонал под-
разделений, обеспечивающих функционирование автоматизирован-
ного завода, — это сменные инженеры межцехового уровня, авто-
матизированных цехов и складов; инженеры-технологи и операто-
ры автоматизированных цехов; операторы автоматизированных,
складов. Персонал подразделений, обеспечивающий информацией-
и функционирование программно-технических средств интегриро-
ванной АСУП, организационно объединен в центр управления,
производством.
В состав ц ен т р а управления производством вхо-
дят подразделения оперативного управления, программного и
информационного обеспечения, технического обеспечения ЕС ЭВМ.
и электромеханических устройств СМ ЭВМ и микроЭВМ; подраз-
деление технического обеспечения электронных устройств СМ
ЭВМ и микроЭВ1М,
Функции подразделения оперативного управления следующие:
организационное сопровождение вычислительного процесса, при-
нятие решения по изменению хода вычислительного процесса, вос-
становление работоспособности системы при возникновении сбой-
ных ситуаций.
Подразделение программного и информационного обеспечения
осуществляет эксплуатацию программных средств, создает и
ведет информационный фонд, готовит данные на машинных носи-
телях.
Подразделение технического обеспечения ЕС ЭВМ и электро-
механических устройств СМ ЭВМ и микроЭВМ обеспечивает фун-
кционирование устройств, входящих в состав СМ ЭВМ и мик-
роЭВМ.
Подразделение оперативного управления содержит службу си-
стемных операторов и программистов.
Подразделение программного и информационного обеспечения
включает службы: сопровождения программного обеспечения ЕС
ЭВМ, СМ ЭВМ и микроЭВМ; создания и ведения информацион-
ного фонда; оперативной подготовки данных и ведения архива.
Подразделение технического обеспечения ЕС ЭВМ и электро-
механических устройств СМ ЭВМ и микроЭВМ имеет службы
обслуживания электронных устройств ЕС ЭВМ и устройств внеш-
ней памяти, устройств подготовки данных и ввода-вывода.
Подразделение технического обеспечения электронных уст-
ройств СМ ЭВМ и микроЭВМ содержит службу обслуживания
электронных устройств СМ ЭВМ, службу обслуживания элект-
ронных устройств микроЭВМ.
Тип структурных единиц (отдел, бюро, сектор и т. д.) интег-
рированной АСУП определяется при разработке структуры инте-
грированной АСУП с учетом норм управляемости. При этом раз-
рабатывается положение о подразделениях. В положениях долж-
ны быть определены структура подразделения, функции, права н
обязанности персонала.
166
ТАБЛИЦА 4.7
Рабочие
Адмии истративн> управленческий Инженерно-технический Служащие
Начальник центра управления произ- водством Начальники под- разделений и служб центра уп- равления произ- водством Системные операторы Системные программисты Программисты, сопровож- дающие программное обес- печение, администраторы баз данных Инженеры по велению фонда нормативно-спра!поч- ной информации Инженерно-технические ра- ботники, осуществляющие обслуживание устройств вы- числительной техники Работники архива Операторы подготовки данных Лица, занятые ре- гулировкой и ре- монтом комплекса технических средств
Примерный перечень персонала, которым должен комплекто-
ваться центр управления производством с указанием их квалифи-
кации и должности, приведен в табл. 4.7.
Рассмотрим функции, выполняемые перечисленными служба-
ми.
Служба системных операторов осуществляет постоянное де-
журство за пультами операторов вычислительных комплексов, осу-
ществляет инициализацию обслуживаемой системы, отрабатывает
сбойные ситуации, заменяет ход вычислительного процесса при
получении директив, корректирует системные таблицы, взаимо-
действует со сменным инженером при возникновении нештатных
ситуаций, определяет неисправности комплекса технических
средств на уровне устройств.
Служба системных программистов принимает решения при
возникновении сбойных ситуаций, требующих вмешательства спе-
циалистов высокой квалификации, восстанавливает работоспособ-
ность системы при возникновении аварийных ситуаций.
Служба сопровождения программного обеспечения ЕС ЭВМ со-
провождает эксплуатацию программного обеспечения, модифици-
рует программное обеспечение по результатам эксплуатации сис-
темы, осуществляет генерацию программного обеспечения, копи-
рование и восстановление библиотеки программы. Аналогичные
функциональные обязанности выполняются и в службе сопровож-
дения программного обеспечения СМ ЭВМ и микроЭВМ.
Служба создания и ведения информационного фонда (базы
данных) осуществляет ввод данных в ЭВМ, создает массивы баз
данных, вносит изменения в базы данных, восстанавливает масси-
вы баз данных, заполняет документы нормативно-справочной ре-
альной информацией, вносит изменения в документы и мае-
167
сивы нормативно-справочной информации, осуществляет, контроль
за информацией справочного характера, поступающей от опреде-
ленного уровня объединения, создает и ведет массивы и справоч-
ники, необходимые для решения задач, ведет проект но-эксплуата-
ционную документацию по информационному обеспечению в част»
нор м атив но-спр а войной инфор м а ции.
Служба оперативной подготовки данных и ведения архива пе-
реносит необходимые данные на машинные носители, осуществ-
ляет контроль подготовленных данных, принимает и выдает до-
кументы, принимает и выдает машинные носители, осуществляет
хранение документов и машинных носителей, вносит изменения в.
документы, ведет архив программ и программных систем (копии,,
документация).
В функциональные обязанности службы обслуживания элек-
тронных устройств ЕС ЭВМ входит обеспечение функционирова-
ния центральных устройств ЕС ЭВМ, выполнение ремонтных ip
профилактических работ.
ТАБЛИЦА 4.8
Подразделение
Оперативного управ- ления Программного и ин- формационного обес- печения Технического обеспе- чения ЕС ЭВМ и эл ок громе хан ичеосих устройств С.М ЭВМ и микроЭВМ Технического обеспе- чения элсктрони ы х устройств СМ ЭВМ и микроЭВМ Системных операторов Системных програм- мистов Сопровождение про- граммного обеспече- ния ЕС ЭВМ Сопровождение про- граммного обеспече- ния СМ ЭВМ и мик- роЭВМ Создание и ведение информационного фонда Оперативной подго- товки даных и веде- ние архива Обслуживание элек- тронных устройств ЕС ЭВМ Обслуживание уст- ройств внешней па- Обслуживание элект- ронных устройств СМ ЭВМ Обслуживание элек- тронных устройств микроЭВМ Обслуживание средств системного интерфей- Системный оператор Системный програм- мист Программист Программист Администратор базы данных Специалист по веде- нию фонда норматив- но-справочный базы Оператор подготовки данных Работник архива Инженер-электроник Монтажник Инженер-электроник Инженер-механик Слесарь КИП и А Монтажник Ин женер-элект роник Монтажник Инженер-электроник Инженер-электроник Молта жник Инженер-электроник Монтажник Ведущий .инженер Старший инженер Инженер Ведущий инженер Старший инженер Инженер Слесарь Ведущий инженер Старший инженер Инженер Слесарь
168
Служба обслуживания устройств внешней памяти обеспечива-
ет функционирование устройств внешней памяти и выполнение ре-
монтных и профилактических работ.
Служба обслуживания устройств ввода обеспечивает функцио-
•яирование устройств ввода-вывода и выполнение ремонтных ра-
бот.
Служба обслуживания устройств подготовки данных обеспе-
чивает функционирование устройств подготовки данных и выпол-
.«ение ремонтных и профилактических работ.
Службы обслуживания электронных устройств СМ ЭВМ и
электронных устройств микроЭВМ обеспечивают функционирова-
ние электронных устройств СМ ЭВМ и микроЭВМ, а также вы-
полняют ремонтные и профилактические работы.
Служба обслуживания средств системного интерфейса обеспе-
чивает функционирование средств системного интерфейса и вы-
полняет ремонтные и профилактические работы.
Персонал центра управления производством делится на сле-
.дующие категории: административно-управленческую, инженерно-
техническую, служащих, рабочих. В табл. 4.8 приводятся должно-
сти, относящиеся к каждой из названных категорий.
5. СОЗДАНИЕ РЭА В УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
САПР-ГПС
®Д. НАЗНАЧЕНИЕ И СТРУКТУРА СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭА
Создание технологичной РЭА невозможно в настоящее время
без широкого использования электронно-вычислительной аппа-
ратуры.
Расширение функциональных возможностей, усложнение элек-
тронно-вычислительной аппаратуры, а также развитие специаль-
ного математического и программного обеспечения дали ученым
и инженерам возможность использования новых принципов кон-
струирования и коренного изменения методики конструирования
на основе использования современных технических средств вычи-
слительной техники.
Конструирование уже сейчас и в будущем — это непрерывный
творческий процесс, основанный на диалоге человека с вычисли-
тельной машиной, которая выполняет большую часть «рутинной»
конструкторской работы.
Система автоматизированного проектирования (САПР) прев-
'ращается в органическую часть ГАП.
Без автоматизации проектирования практически невозможно
(развитие микроэлектроники по пути повышения степени интегра-
169
ции, трудновыполнимо создание ЭВМ новых поколений и их опе-
рационных систем. Высокая эффективность автоматизации про-
ектирования уже подтверждена в процессе эксплуатации сущест-
вующих САПР.
Развивается автоматизированное проектирование на базе до-
стижений, математики, вычислительной техники, системного про-
граммирования и специальных технических дисциплин. Но как
новое научно-техническое направление оно пе только использует
достижения этих дисциплин, но и оказывает заметное влияние на
их развитие. Потребность автоматизации проектирования в поста-
новке и численном решении задач высокой размерности в крат-
чайшие сроки является стимулом для прогресса многих разделов
вычислительной математики, расширяет области применения вы-
сокопроизводительных ЭВМ и технических средств оперативного
взаимодействия человека и ЭВМ.
Перед автоматизацией проектирования стоят задачи распро-
странения машинных методов на новые проектные операции и
процедуры, повышения быстродействия, универсальности и алго-
ритмической надежности этих методов.
В 60-с гг. автоматизация конструкторского проектирования была областью
экспериментальных исследований и пробных разработок, внедряемых на одной
или нескольких предприятиях; в 70-с гг. велась разработка САПР, удовлетво-
ряющих современным потребностям производства узлов РЭА с широким внед-
рением, а в середине 8С-х го-, появились некоторые качественные изменения, оче-
виден окончательный переход к разработке комплексных многоцелевых САПР,
учитывающих тенденции развития методов конструирования и технологии, тре-
бования автоматизации производства [10].
Наряду с разработкой перспективных САПР, второй, задачей
является совершенствование сервисных средств САПР, направ-
ленных на повышение эргономических характеристик. Это направ-
ление выражено в развитии диалоговых средств, использующих
цветные графические дисплеи, автоматизированные рабочие мес-
та (АРМ) конструкторов и технологов.
Повышение качества программного обеспечения — третье на-
правление в разработке САПР — становится особенно актуаль-
ным в связи с повышением степени интеграции и расширением
технологических решений проектируемой РЭА.
Предпосылками для появления САПР являются: возникшее
противоречие между быстрым развитием науки и крайне медлен-
ной реакцией производства на научные достижения; повышение
требований людей к характеру своей трудовой деятельности; не-
прерывно возрастающее предпочтение рабочих трудиться в сфере
обслуживания, а не на производстве; повышение вычислительной
мощности ЭВМ.; упрощение эксплуатации ЭВМ; признание прак-
тичности автоматизированных производств.
Автоматизация играет огромную роль в повышении культуры1
труда. В автоматизированных КБ пе кульман, а экран дисплея
является главным элементом рабочего места проектировщика.
170
В условиях автоматизации труд на производстве становится нс
только более производительным, но и более привлекательным.
В индустриально развитых странах давно признали, что бе;
.автоматизации и широкого внедрения компьютеров немыслимс
увеличение производительности труда.
Опыт автоматизации проектирования в радиоэлектронных фирмах С1Ш
показывает, что применение САПР в конструкторско-технологическом проек
тировании позволило увеличить производительность труда в 4 раза, при техно
логической подготовке и производстве ПП — в 17 раз. Особенно большой эф
фект дает сквозной никл «проектирование — производство». Например, автома
газированный комплекс MPN фирмы Hewlett-Packard изготавливает просты
Т1П за 5... 7 дней, сложные за 6... 12 дней, многослойные ПП за 14 дней. Hi
предприятии работают 11 человек, 8 из них служащие управленческого аппарата
Па обычном производстве изготовление ПП занимает 8... 16 недель.
Передовые предприятия добиваются высоких результатов в использовани.
вычислительной техники: инженерные расчеты и моделирование автоматизирс
.ваны на 80 ... 100%; проектирование и производство ПП на 90... 100%, проек
тировапие и производство микросборок — на 70... 100%. В результате произве
дительность труда в отрасли повысилась в 2—2,5 раза.
В 19&2 г. достигнута автоматизация в проектировании: системотехниче
«ком — на 8%; схемотехническом — па 14%; конструкторском — на 41%; тех
дологическом — на 19%.
На большинстве предприятий действует программа ПРАУ
(Проектирование радиоаппаратуры автоматизированными мето
_дами), что позволяет организовать сквозной цикл «проектирбва
ние — производство» РЭА.
Основные задачи, решаемые системами ПРАМ: анализ и опти
мизация аналоговых схем; функциональный синтез цифровы:
-схем; расчет микрополосковых СВЧ-схем, расчет волноводны;
'трактов и устройств; проектирование магнитных отклоняющие
систем и электромеханических устройств; проектирование много
уровневых аппаратно-программных цифровых систем; схемомик
ропрограммное проектирование цифровых устройств; синтез тес
тов для цифровых устройств; моделирование аналоговых уст
ройств; проектирование нелинейных аналоговых схем; программа
рование микропроцессоров; проектирование схем НЧ- и ВЧ-диа
пазолов; проектирование устройств функциональной электроники
моделирование тепловых режимов; проектирование ПП; конструк
'горские расчеты; проектирование механических конструкций, про
актирование проводного монтажа; проектирование микросборок
проектирование печатно-проводных плат; технологические расче
ты; проектирование нестандартной технологической оснастки
проектирование технологических процессов изготовления узло
РЭА; подготовка УТП для станков с ЧПУ; проектирование тех
нологических процессов изготовления ПП и др.
Сейчас основное направление в автоматизации проектарова
иия — техническое переоснащение предприятий, создание роботе
технических комплексов и малолюдных технологий, а также ши-
рокое внедрение САПР.
Автоматизация проектирования характеризуется систематичес-
ким применением ЭВМ для выполнения проектных операций в
процедур при рациональном использовании творческих способно-
стей человека и вычислительных возможностей машины, призва-
на обеспечить принципиальную возможность проектирования но-
вых сверхсложных систем, а при разработке объектов умеренной
сложности — получить более высокие показатели, чем при тради-
ционном ручном проектировании.
При правильном использовании САПР имеет следующие потен-
циальные возможности:
сокращение сроков и снижение стоимости разработки аппара-
туры;
анализ нескольких вариантов проектных решений и выбор луч-
шего;
создание конструкции, оптимально учитывающей предъявляе-
мые к ней требования;
повышение качества проектной конструкторской и технологи-
ческой документации;
уменьшение количества ошибок в документации;
использование более точных методов расчета и проектирова-
ния, сводящих к минимуму подстроечные операции и регули-
ровки;
значительное расширение класса принципиально осуществи-
мых по сложности проектов;
получение необходимой информации для автоматизации изго-
товления и контроля при проектировании;
исключение из проектирования трудоемких и рутинных работ;
замена физических макетов исследованием математической
модели объекта на ЭВМ.
Основное назначение САПР — решение задач эскизного и тех-
нического проектирования.
Использование ЭВМ для решения задач этапа НИР по своему
характеру ближе к решению научных задач. Здесь чаще, чем на
других этапах, возникает необходимость использования нетипо-
вых постановок задач, оригинальных математических модулей»
больше уделяется внимания вопросам управления научными эк-
спериментами и обработки их результатов. Поэтому для этапа
НИР целесообразно использование специальных систем автомати-
зации научных исследований и экспериментов.
Высшей формой автоматизированного проектирования являет-
ся многофункциональная САПР, которая позволяет выполнить
четыре этапа проектирования РЭА; системотехническое проекти-
рование; схемотехническое проектирование; конструкторское про-
ектирование; технологическую подготовку производства (ТПП)..
Укрупненная структура САПР показана на рис; 5.1.
172
Рнс. 5. Г. Структура САПР
Техническое обеспечение проектирования включает в себя те.
нические средства (ТС): ЭВМ, периферийное оборудование, с п<
мощью которых решаются задачи проектирования.
Математическое обеспечение — это математические модел
методы и алгоритмы для решения проектных задач.
Программное обеспечение — совокупность программ для ре;
лизации автоматизированного проектирования — может быть сп-
циальным и общим. Специальное программное обеспечение вклв
чает в себя пакеты прикладных программ (ППП), предназначь
ных для решения конкретных проектных задач; общее предна
качено для управления вычислительным процессом в САПР и по,
готовки программ из ППП к исполнению на ЭВМ. В общее пр'
граммное обеспечение включаются операционные системы ЭВ?
а также программы, не входящие в состав операционных систе:
но выполняющие сходные функции (управление заданиями, да)
ными, редактирование, трансляция и т. п.) в конкретной САПР.
Лингвистическое обеспечение выражается совокупностью яз!
ковых средств, используемых в САПР, и содержит общеизвестнь
алгоритмические языки для записи программ САПР и входнь
языки, служащие для описания объектов проектирования и зад
ний на выполнение проектных работ (процедур). Входные язьи
представляют для пользователя САПР наибольший интерес, со
давая удобство общения инженера с ЭВМ в процессе проектиро-
вания.
Информационное обеспечение — это совокупность сведений,
необходимых для выполнения проектирования. Основную его
часть составляет база данных — информационные массивы, ис-
пользуемые более чем в одной программе проектирования. Иног-
да к базе данных относят массивы только данных справочного
характера, а также массивы результатов выполнения этапов про-
ектирования, используемых на других этапах в качестве исходных.
Такие базы данных в некоторых системах называют архивами.
База данных в процессе проектирования должна пополняться, в
ней возможны корректировка содержимого, исключение уста-
ревших и ненужных сведений. Доступ к базе данных следует обе-
спечить только определенному кругу лиц. Все перечисленные
функции по работе с базой данных обеспечиваются системой уп-
равления базой данных (СУБД). База данных вместе с СУБД
называется банком данных.
Методическое и организационное обеспечения представляют
собой совокупность документов, устанавливающих состав и пра-
вила функционирования средств САПР и подразделений проект-
ного предприятия.
САПР — человекомашннная система. Коллектив разработчи-
ков является составной частью проектирования, выполняющий
проектные работы во взаимодействии с ЭВМ. При проектирова-
нии РЭА, наряду с процедурами, выполняемыми в автоматичес-
ком режиме работы ЭВМ, имеются процедуры, частично или пол-
ностью не формализуемые и поэтому выполняемые при определя-
ющем участии человека. Об автоматическом проектировании мож-
но говорить лишь в отношении отдельных несложных изделий.
Традиционная форма использования ЭВМ, сконцентрирован-
ных в вычислительном центре и работающих только в пакетном
режиме, нс годится для САПР. ЭВМ. лишь тогда станет регу-
лярно используемым инструментом проектирования, когда инже-
нер сможет оперативно обращаться к машине и также оператив-
но получать результаты решения. Поэтому в комплексе ТС долж-
на быть развита группа внешних устройств ввода-вывода инфор-
мации. При этом эффективное взаимодействие инженера с ЭВМ
будет обеспечено только в случае, если форма вводимой и выво-
димой информации удобна для человека и не приводит к необхо'
димости вручную выполнять обременительные и чреватые ошиб-
ками операции по кодированию или расшифровке сообщений. В
зависимости от характера задач удобными формами представле-
ния информации могут быть таблицы, чертежи, графики, тексто-
вые сообщения и т. п.
Для решения этих задач в помещении проектного подразде-
ления устанавливается комплект внешних устройств, называе-
мый автоматизированным рабочим местом (АРМ) проектиров-
щика. Разработано несколько типов серийно выпускаемых АРМ
для различных отраслей промышленности, например комплекс
174
АРМ-М, предназначенный для использования в машиностроении,
и комплекс АРМ-Р, ориентированный на использование в систе-
мах проектирования РЭА.
В , АРМ-Р входят: устройства ввода-вывода информации на
перфоленты; ввода информации с перфокарт; накопители на маг-
нитных дисках (НМД) и на магнитной лепте (НМЛ); пишущая
машинка для обмена короткими сообщениями между оператором
и ЭВМ; алфавитно-цифровой и графический дисплей; графопост-
роитель рулонного типа; кодировщик графической информации
(считыватель координат); алфавитно-цифровое печатающее уст-
ройство (АЦПУ).
5.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭА
На пути к использованию созданной САПР стоят немалые
трудности, как и перед внедрением любой системы. Одна из них
заключается в том, что САПР внедряется в установившуюся си-
стему проектирования РЭА, нарушая привычные связи и проце-
дуры. Сложность внедрения САПР усугубляется еще тем, что про-
цесс это оказывается длительным и трудоемким.
На этапе внедрения САПР происходит согласование разрабо-
танной системы математического обеспечения с техническими
средствами. САПР должна быть адаптивной. Это ее свойство ис-
пользуется, в частности, на этапе внедрения. Оно позволяет осу-
ществить настройку математического обеспечения с учетом кон-
кретных условий у пользователя. При настройке определяются
схемы адресования информации, выбираются определенные раз-
меры информационных массивов и задаются значения парамет-
ров этих массивов, т. е. пополняются и создаются новые архив-
ные наборы данных.
В процессе проектирования выполняется до нескольких мил-
лионов элементарных операций (команд), а объем архивных на-
боров данных измеряется миллионами параметров, т. е. САПР
является сложным логическим объектом.
Для получения результатов проектирования заданного качест-
ва в приемлемые сроки необходимы технические средства вычис-
лительной техники достаточной производительности и с большим
объемом оперативной памяти. Кроме того, необходим определен-
ный набор периферийных устройств.
К процессорам САПР относятся технические средства, обеспе-
чивающие широкие возможности решения задачи на этапах схе-
мотехнического проектирования, разработки топологии, задачи
информационного обслуживания разработчика и тому подобные,
связанные со значительным потреблением ресурсов по быстродей-
ствию и памяти (оперативной и внешней). Процессоры САПР
требуют наличия мультипроцессорного управления, обеспечиваю-
щего повышение надежности процессора САПР. Прямое управ-
ление между двумя процессорами обеспечивает параллельную ра-
i 175
боту, создающую общее поле оперативной памяти, а также расши-
рение адресного поля.
Возможно также применение сети ЭВМ, подключение к/кото-
рой позволит решить предполагаемые задачи.
Кроме того, важен вопрос наличия диалоговых и графических
средств САПР, обеспечивающих диалог пользователя с вычисли-
тельной техникой и выдачу требуемой пользователю документа-
ции.
Таким образом, на этапе внедрения должна быть решена про-
блема наличия необходимого количества технических средств
САПР достаточной производительности и достаточного объема
памяти.
От успешного решения этой проблемы зависит нормальное
функционирование САПР и даже всего комплекса ГАП в целом,
хотя на первых этапах ГАП, как исключение, может существо-
вать без САПР.
Одной из проблем внедрения является вопрос, кто должен
внедрять математическое обеспечение и пакеты прикладных про-
грамм САПР.
Естественно напрашивающийся ответ, что внедрять должен
коллектив авторов-разработчиков — не есть единственное реше-
ние. Попытки возложить па авторский коллектив все работы, свя-
занные с внедрением созданных им подсистем САПР, не всегда
приводят к успеху.
По мнению специалистов [51], необходимо создавать специ-
альные коллективы, которые будут внедрять подсистемы матема-
тического и программного обеспечения. Тем не менее необходи-
мо активное участие пользователя (коллектива пользователей) во
внедрении подсистем САПР.
На пути внедрения подсистем САПР в практику проектирова-
ния, естественно, возникает психологический барьер.
Первая причина — привычка к определенным формам и мето-
дам работы. После первых успешных шагов использования новых
форм новые понятия станут привычными, традиционными. Луч-
шим способом преодоления отрицательного влияния этого субъ-
ективного фактора является обучение и переподготовка кадров и
руководителей подразделений на специальных курсах, где они
смогут получить (пополнить) необходимые специальные знания.
Вторая причина — определенная степень недоверия и чувство
«ущемления» собственного достоинства разработчиков, особенно
высокой квалификации, по отношению к результатам работы
САПР. Это вызвано «вторжением» САПР в область высшей твор-
ческой деятельности человека. Первое время разработчик будет
относиться к полученным результатам с недоверием, постарается
найти пути их перепроверки и опровержения. Это недоверие бу-
дет усиливаться любым обнаруженным недостатком. Уверенность
в правильной работе САПР придет к пользователю с практикой
и опытом «взаимной» работы.
176
третья причина — несовершенство САПР, которое является
•следствием принципиальных недоработок, ошибок, недостаточно-
го учета эргономических требований и обнаруживается особенно
в первое время эксплуатации каждой подсистемы. Естественно,
что проявление этих недостатков в процессе использования САПР
неизбежно повлечет отрицательные оценки пользователя и внед-
рение будет затруднено. Устранению этих отрицательных факто-
ров в значительной степени содействует возможность модифика-
ции математического и программного обеспечения в процессе его
использования. Недостатки, обнаруженные в подсистемах САПР,
можно исправлять и по мере их выявления. Отсюда следует, что
подсистемы САПР должны обслуживаться группами сопровожде-
ния, особенно в первый период внедрения.
Для нормальной работы САПР необходим:© осуществить спе-
циальную подготовку той части коллектива пользователей, кото-
рая должна будет выполнять работы по формированию значе-
ний параметров исходных данных, данных для информационных
подсистем. Этим работникам необходимо глубоко знать сущность
информационных и математических моделей, уметь анализировать
вырабатываемые подсистемой реализации, разбирать конфликт-
ные ситуации, возникающие в процессе использования подсисте-
мы, поддерживать материальные подсистемы программных моде-
лей в рабочем состоянии.
Различие в этих видах работ приводит к необходимости фор-
мирования различных групп специалистов для обеспечения ис-
пользования и эксплуатации подсистем. Одна группа должна со-
стоять из специалистов в области количественных методов обос-
нования решений, — фактически, это группа консультантов, до-
статочно глубоко знающих аппарат подсистем САПР. Другая
группа должна состоять из специалистов программного обеспече-
ния технических средств САПР. Подготовка всех специалистов
может осуществляться как на специальных курсах, так и силами
авторского коллектива или коллектива, осуществляющего внед-
рение.
Проблеме подготовки кадров должно быть уделено достаточ-
но большое внимание. Возможна и комплексная проверка подго-
товленности коллектива.
Можно выделить две ситуации при внедрении подсистем
САПР: внедрение их в конструкторских подразделениях, где
САПР до этого не использовалась совсем, и в тех, где использо-
вались другие ее подсистемы.
В первом случае задача внедрения усложняется отсутствием
необходимого опыта и подготовленных кадров, но и упрощается,
так как отпадает необходимость согласования внедряемой под-
системы с уже используемыми.
Во втором случае в соответствующих службах имеется опре-
деленный опыт и подготовленные кадры, но задача внедрения
подсистемы САПР осложнена необходимостью осуществлять со-
гласование новой подсистемы с уже функционирующими.
177
Основные узлы, в которых должно осуществляться согласова-
ние: точки диалога, источники информации, информационна^ ба-
за, алгоритмы подсистем.
В точках диалога согласование новой подсистемы с уже функ-
ционирующими заключается в уточнении режима работы системо-
техников, схемотехников, конструкторов и технологов в разработ-
ке новых инструктивных документов, регламентирующих их ра-
боту.
Если новая подсистема нуждается в информационных сведени-
ях, отсутствующих в информационных базах данных, то в орга-
низацию работы источников информации должны быть внесены
изменения. Расширение информационной базы данных может ска-
заться и па размещении массивов информационной базы в памя-
ти вычислительных средств САПР.
Кроме того, сопряжение включает в себя организацию исполь-
зования повой подсистемой данных, уже имеющихся в информа-
ционных базах данных. Для такой организации требуется не
только параметрическая настройка новой подсистемы САПР, но
и реализация доступа новых подпрограмм к имеющимся данным
и контроля правильности обращения новых подпрограмм к базам
данных (существующих).
Согласование алгоритмов функционирующей САПР с новой
подсистемой заключается в организации их совместной работы,
поэтому подсистемы, действующие и внедряемые, должны быть
совместимы.
В процессе опытной эксплуатации завершается подготовка
кадров к самостоятельной работе с подсистемами САПР в реаль-
ных условиях. Вазы данных, как правило, не могут быть состав-
лены «мгновенно», поэтому на этапе опытной эксплуатации все
источники информации должны работать непрерывно и в какой-
то момент повые базы данных будут готовы к использованию.
В процессе опытной эксплуатации корректируются документы,
регламентирующие деятельность служб и должностных лиц, ис-
пользующих в своей работе подсистемы САПР.
Опытная эксплуатация сопровождается устранением выявлен-
ных в ее ходе недостатков п выполняется это обязательно сила-
ми коллектива, осуществившего его внедрение, о чем должен
быть уведомлен коллектив, разработавший САПР.
Организацию опытной эксплуатации подсистем САПР затруд-
няет возможное несовпадение существующей структуры проектно-
копструкторских и технологических служб и подразделений и
той ее целесообразной формой, которая необходима при исполь-
зовании новых подсистем САПР.
Высвобождаемые или перемещаемые сотрудники могут исполь-
зоваться в качестве резерва для осуществления опытной эксплуа-
тации остальных частей.
Функции пользователей, авторского коллектива, персонала,
обслуживающего технические и программные средства САПР, из-
вестны. Большое значение при автоматизированном проектирова-
на
Рис. 5.2. Организация эксплуатации САПР
иии имеет служба сопровождения САПР, которая является связу-
ющим звеном между САПР и остальными звеньями (рис. 5.2).
Функции службы сопровождения САПР заключаются в следу-
ющем:
анализ потребностей пользователей и поиск средств, удовлет-
воряющих этим потребностям;
выбор средств автоматизации;
постановка задачи внедрения средств автоматизации на пред-
приятиях;
опытная эксплуатация совместно с пользователем;
отработка технологии эксплуатации и разработка методичес-
ких документов, создание баз данных;
закрепление части сотрудников службы сопровождения за при-
обретенными программно-информационными средствами;
консультация пользователей;
выработка замечаний и предложений и отработка их с разра-
ботчиками программных средств;
тестирование новых или модифицированных программных
средств, то есть проверка эксплуатационных характеристик про-
граммных средств;
установка и изменения конфигурации системы по потребностям
пользователей;
администрирование баз данных и поддержание их в работо-
способном состоянии;
поддержание в работоспособном состоянии программных
средств САПР.
Внедрение САПР или ее отдельных подсистем начинается ча-
ще всего задолго до завершения разработки САПР в целом. Фак-
тически оно начинается с этапа создания информационной и ма-
тематической модели, когда в состав авторского коллектива вклю-
чается представитель, знающий особенности описываемого про-
цесса.
179
Большого внимания при внедрении подсистемы САПР заслу-
живают вопросы согласования ее функционирования с работой
сопряженных подсистем.
Наиболее трудным является процесс внедрения подсистем
САПР в организациях, которые до этого не пользовались сред-
ствами САПР. Степень этих трудностей существенно зависит от
наличия опыта внедрения и использования подсистем САПР в
аналогичных, родственных организациях.
Успех всего этапа внедрения существенно зависит от правиль-
ного распределения работ между авторским коллективом и кол-
лективами, выполняющими функции внедрения и сопровождения
подсистем САПР.
Необходимость и целесообразность построения каждой подсис-
темы САПР должны быть количественно обоснованы. Создание
системы, призванной помочь разработчику изделий техники, долж-
но осуществляться в соответствии с методологией программно-це-
левого планирования.
Нормальное функционирование ГАП, его жизнеспособность и,
в идеале, работа по безлюдной технологии могут быть обеспече-
ны только при наличии достаточного количества технических и
программных средств САПР.
Для успешной разработки и внедрения САПР необходимо:
продолжать унификацию технологического оборудования САПР
и оснастки;
расширять сферу творческого содружества разработчиков и
изготовителей РЭА;
концентрировать силы разработчиков САПР на решении акту-
альных задач автоматизации перспективных разработок РЭА;
уделять первостепенное значение разработке и развитию ин-
тегрированных САПР на основе общей базы данных (схемотехни-
ческое проектирование — конструкторское программирование —
технологическая подготовка производства);
значительно увеличить объем исследовательских и опытно-кон-
стру1кторюких работ по разработке САПР микроблаков с примене-
нием многослойных полиамидных, тол стоп леночных и керамиче-
ских плат для обеспечения внедрения в производство радиоаппа-
ратуры перспективных типовых конструкторско-технологических
методов;
расширить работы по созданию многоуровневых диалоговых
систем проектирования.
5.3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧНОЙ РЭА В УСЛОВИЯХ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Рассмотрим особенности автоматизированного проектирования
технологичной радиоэлектронной аппаратуры на различных эта-
пах этого процесса: схемотехническое проектирование, конструк-
торское проектирование, техническая подготовка производства
(технологическое проектирование).
180
Одним из основных уровней при разработке радиоэлектрон-
ной аппаратуры, на котором применяется САПР, является схемо
техническое проектирование. Расчеты и моделирование составля-
ют основу этого этапа проектирования. При ручном методе здесь
требовались работы на макетах, натурные испытания, которые
либо подтверждали расчеты, либо дополняли их. В настоящее
время практически на любом предприятии появилась возможност.1
всю эту трудоемкую работу выполнять с помощью ЭВМ. Пост-
роена система автоматизированного схемотехнического проекта
рования (САПР СХТП), существенным образом облегчившая этоз
сложный вид инженерной деятельности.
В состав САПР входят три подсистемы: МОДЕЛЬ, АНАЛИЗ
и ОПТИМИЗАЦИЯ. Каждая из них объединяет ряд задач, ре
шение которых обеспечивает проведение требуемого вычислитель
ного эксперимента.
Математической моделью электронной схемы при ее анализ!
на ЭВМ является система уравнений, связывающая токи и на
пряжения в различных компонентах схемы. Моделирование осу.
ществляется в два самостоятельных этапа: 1) моделируются от
дельные элементы электронной схемы, 2) электронная схема: i
целом.
Подсистема МОДЕЛЬ предназначена для формирования и хра'
нения в базе данных моделей цифровых, аналоговых схем и СВЧ
модулей. Любая разрабатываемая схема должна быть представ
лена в виде эквивалентной схемы из базового набора данных.
Подсистема АНАЛИЗ использует результаты предыдущей под
системы для получения необходимой информации о разрабатыва
емой схеме.
Одновариантный анализ позволяет с помощью построенное
модели получить требуемые характеристики схемы при фиксиро
ванном одном наборе параметров. Например, в рамках вычисли
тельного эксперимента просто могут быть построены частотны:
характеристики используемой схемы, так как формирование си
нусоидальиых входных сигналов (переменных) не представляв'
большой проблемы для ЭВМ.
При многовариантном анализе исследуется чувствительност:
выходных сигналов схемы к изменениям ее внутренних пар а мет
ров.
Подсистема ОПТИМИЗАЦИЯ предназначена для оптимиза
ции параметров по задаваемым критериям.
Таким образом, схемотехническое проектирование заканчива
ется получением характеристики исследуемой схемы. Его резуль
таты оформляются в виде текстовых документов, графиков, таб
лиц.
Конструкторское проектирование — один из важнейших аспек
тов проектирования РЭА и ее элементной базы, исходными дан
ними для которого являются результаты структурного и схемотех
нического проектирования. С помощью системы автоматизирован
1.8
ного конструкторского проектирования (САПР КП) можно раз-
рабатывать печатные платы, узлы и блоки, вплоть до шкафов для
аппаратуры. Наиболее развито автоматизированное проектирова-
ние печатных плат.
Здесь можно выделить три подсистемы: РАСЧЕТ, АНАЛИЗ,
ДОКУМЕНТ. Каждая из них объединяет конструкторские зада-
чи, решение которых определяет проектирование печатных плат.
Задача размещения элементов решается методом ветвей и гра-
ниц, методом Гилмора и некоторыми другими, обеспечивающими
точное решение.
Оптимальное размещение элементов облегчает следующую
задачу трассировки соединений. На этом этапе с помощью САПР
осуществляется соединение проводниками всех контактов элемен-
тов по схеме соединений так, чтобы минимизировать суммарную
длину соединений или число слоев монтажа, переходов из слоя в
слой.
Результатом задачи трассировки являются чертежи слоев, уп-
равляющие технологическими программами для изготовления фо-
тошаблонов.
При использовании нестандартных конструкций в подсистеме
РАСЧЕТ имеется задача определения геометрических размеров
устройства.
Две задачи подсистемы АНАЛИЗ связаны с оценкой резуль-
татов, полученных в предыдущей подсистеме. Анализируется теп-
ловой режим конструкции и паразитные связи.
Подсистема ДОКУМЕНТ готовит комплект конструкторской
документации (КД) согласно ЕСКД. С помощью графопострои-
телей строятся различные чертежи.
Кроме перечисленных подсистем формируется еще и архив
функционально полных наборов данных (ФПНД). Если такому
ФПНД придать статус основного конструкторского документа, то
с его помощью можно получить любой нужный документ, вплоть
до принципиальной схемы. Обмен между разработчиками и пред-
приятиями-изготовителями ФПНД на машинных носителях бу-
дет не только стимулировать использование средств ВТ, но и су-
щественно упростит технологическую подготовку производства,
так как с помощью заводского АРМ можно достаточно просто
получить любой требуемый чертеж и управляющую технологиче-
скую ленту для определения станков с ЧПУ, роботов и т. д. Этот
подход очень важен в условиях широкого внедрения ГАП.
Таким образом, помимо поисковых, оптимизационных за-
дач размещения и трассировки, требующих применения ЭВМ с
высокой производительностью и большим объемом памяти, в
САПР КП входят задачи составления комплекта КД, требующие
управления графопостроителями в реальном масштабе времени,
что означает необходимость включения ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ в
состав вычислительного комплекса современной САПР КП.
182
В состав САПР ТП входят три подсистемы: НОРМАТИВ,
ПРОЦЕСС, ДОКУМЕНТ.
Основная задача подсистемы НОРМАТИВ — расчет нормати-
вов и хранение их в базе данных. Ведение технологической базы
данных подготавливает необходимые сведения технологу для про-
ектирования процессов.
В САПР ТП с помощью ЭВМ при проектировании технологи-
ческих 'процессов решаются следующие задачи:
составление маршрутных карт, в которых фиксируются общие
сведения о технологическом процессе и его структуре;
составление операционных карт, определяющих состав и струк-
туру каждой операции;
подготовка управляющих технологических программ для прог-
рамино-утравлясмого оборудования;
проектирование нестандартного технологического оборудова-
ния.
Результатам технологического проектирования посредством
САПР ТП являются технологические документы в виде чертежей,
текстовых документов и УТП. Их гото«вит подсистема ДОКУ-
МЕНТ.
Как и в САПР КП, здесь необходимо ориентироваться на
ФПНД, так как состав технологического оборудования на каж-
дом заводе может быть очень различным. Архив ФПНД и пере-
дача их предприятиям-изготовителям существенно упрощает ра-
боту технолога, но требует от него более высокой квалификации
с точки зрения умения обращаться с ЭВМ из АРМ-Т.
Автоматизация ТПП исключительно актуальна, так как на се-
годняшний день эта область отстает от развития САПР констру-
ирования и САПР схемотехнического проектирования.
Анализ периодических изданий, научных сборников и обзор-
ных материалов показывает, что автоматизация ТПП изделий
РЭА за рубежом развита очень слабо по сравнению с автомати-
зацией ТПП механообрабатывающего производства и ТПП про-
изводства прочих узлов и компонентов РЭА, например несущих
конструкций.
В СССР при производстве РЭА (и, в частности, микросборок)
также наиболее развиты САПР ТПП процессов, пде технологиче-
ские операции представляют собой преимущественно последова-
тельность механических действий, например в случае сборки и
монтажа электрорадиоэлемептов. Для таких систем общепринят
модульный принцип программирования, а наиболее прогрессивные
из них характеризуются адаптируемостью к специфическим ус-
ловиям конкретных производств.
Такую функцию, как адаптивность системы, осуществить сло-
жно: возможным это становится лишь при создании комплексной
системы автоматизации производства. Разработана отечественная
система автоматизированного проектирования маршрутных и опе-
рационных техпроцессов изготовления плат микросборок на базе
z 183
типовых техпроцессов САПР ПРАМ 5.3/ТП, совместимая с под-
системами конструкторского проектирования ПРАМ 5.3, которая
обеспечивает проектирование в пакетном и диалоговом режиме.
Практика показывает, что в ряде случаев проектные решения,
<с точки зрения оценки технологичности и возможности их реали-
зации, нс соответствуют требуемому уровню. Устранить это несо-
ответствие можно путем программного обучения и программного
управления действиями проектировщика в процессе принятия ре-
шений на всех этапах проектирования. Метод реализации — обес-
печение его информацией о готовых и типовых проектных реше-
ниях, а также изделиях-аналогах. Средством реализации может
служить информационно-поисковая система конструкторско-техно-
логического назначения, в базе данных которой хранятся модели
соответствующих объектов [48].
Поиск в массивах целесообразно осуществлять с помощью на-
бора поисковых предписаний {заданий па поиск), представляющих
собой упорядоченное множество параметров поискового образца
ц условий их выполнения, обеспечивающих последовательный по-
иск требуемого объекта в соответствующем массиве по его поис-
ковому образцу (модели).
В памяти ЭВМ хранятся каталоги с основными параметрами,
характеризующими объект для некоторой заданной области при-
менения. В соответствии с содержанием и назначением информа-
ции модели объектов можно представить в следующих четырех
разделах: функциональном, структурном, геометрическом, а так-
же разделе с набором данных, соответствующих техническому
паспорту изделия.
Функциональный раздел включает следующую информацию:
тип, наименование, назначение, область применения, классифика-
ционные признаки, перечень возможных для реализации функций,
кинематические схемы блоков для реализации отдельных функций.
Структурный раздел содержит: состав элементарных объектов,
входящих в изделие и обеспечивающих реализацию функций из
предыдущего раздела; функциональные модели элементарных
объектов; условия их совместного существования; варианты кон-
структивных решений и условий, ограничивающие возможности
их формирования; списки элементарных объектов, ограничиваю-
щих перемещение других; кинематические схемы элементов; рас-
четные формулы для выполнения необходимых вычислений при
проектировании изделия данного типа.
В геометрическом разделе представлены: состав элементов
формы, их размерные и точностные характеристики, схемы конст-
руктивных связей между элементами, конструкторские и техноло-
гические базы, технологические последовательности обработки баз
•и элементов формы деталей, схемы простановки размерных це-
пей, функциональное назначение элементов, их классификацион-
ные признаки, макеты для вывода графики.
184
В состав технического паспорта входят общепринятые техни-
ческие характеристики изделия. В зависимости от глубины поис-
ка, определяемой границами области применения, поиск можно,
ограничить данными одного, двух и более разделов.
В машинных каталогах указываются адрес ячейки-хранилища,
номер кассеты и начальный адрес блока кадров микрофильма
для данного конкретного применения.
Процесс отработки на технологичность начинается с момента-
получения конструктором задания на проектирование. При этом,
он составляет описание изделия в форме, определенной инструк-
цией для данного класса изделий. Просматривает видеокадры с
изображениями и характеристиками объектов-прототипов, а так-
же инструктивными материалами и рекомендациями по проекти-
рованию технологичных конструкций изделий, деталей, их элемен-
тов. Ответ на запрос конструктора содержит наименование объ-
екта, его децимальный номер, если он проектировался или изго-
тавливался на данном предприятии, и адреса всех хранилищ, в
которых содержится информация о нем или об объектах-анало-
гах, прототипах.
Следующий этап отработки изделия на технологичность вы-
полняется одновременно с формированием узловых специфика-
ций. Перед началом проектирования деталировочных чертежей
конструктор анализирует чертежи разрезов, сечений, видов тех-
нического проекта и принимает предварительное решение о том,
какие детали он намерен выполнить оригинальными. Каждой из
них присваивается конструкторско-технологический код и состав-
ляется перечень, который передается в службу подготовки дан-
ных, переносится па машинный носитель и поступает для обра-
ботки в информационно-вычислительный центр. Здесь на основа-
нии запроса выдается ответ, содержащий следующую информа-
цию; наименование детали, номер позиции на чертеже, децималь-
ный номер чертежа, КТК, а также перечень децимальных номе-
ров деталей-аналогов, спроектированных ранее и хранящихся в
соответствующих хранилищах (МЛ, МФ, архивы).
Если готовой детали пет, отыскивается аналог, пригодный для
применения при небольших доработках самой детали или неко-
торых корректировках конструкции изделия; в крайнем случае,
конструктор принимает решение о необходимости проектирования
оригинальной детали. При этом конструктор также обязан исполь-
зовать проектные решения, заложенные в деталях-аналогах и
прототипах. Это позволит в дальнейшем максимально использо-
вать готовые и имеющиеся на предприятии инструмент, оснаст-
ку, оборудование.
5.4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЭА В УСЛОВИЯХ ИНТЕГРИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ САПР/ГАП-АСУП
Проблема автоматизации проектирования изделий различно-
го типа не .может быть решена в рамках одной системы, так как
специфика каждого из типов изделий требует своих расчетных
формуляров, систем ограничений, информационных моделей,
средств описания и т. д.
Предполагается создание типовых САПР изделий, которые в
своем составе могут содержать общие разделы в виде пакетов
прикладных nporpaiMM и информационные массивы единой конст-
рукторско-технологической базы данных.
При проектировании изделий машиностроительного профиля
этап обобщения САПР различных изделий начинается с проекти-
рования деталировочных чертежей, так как типизация деталей оп-
ределяется их геометрической формой, размерными характери-
стиками, материалом и требованиями к качеству исполнения по-
верхностей, а их машинные модели могут быть общими для раз-
личных применений.
Аналогичные ограничения определяют порядок проектирования
техпроцессов и подготовки управляющих программ к оборудова-
нию с ЧПУ, поэтому в сквозной цикл можно объединить перечис-
ленные работы, реализуя их в рамках типовой системы сквозно-
го конструктор ско-техн о логического проектирования. Такая систе-
ма должна функционировать совместно с подсистемами группи-
рования, управления проектированием технологических конструк-
ций.
186
Структура системы сквозного конструкторско-технологическо-
го проектирования, включающей подсистемы проектирования де-
талировочных чертежей, техпроцессов изготовления деталей
(САПР ТП) и подготовки управляющих программ к оборудова-
нию с ЧПУ (САПР ЧПУ), а также связи этой системы с САПР
изделий, автоматизированной системой технической подготовки
производства (АС ТПП) и ячейкой (модулем) ГПС, приведена
на рис. 5.3.
С целью обеспечения технологичности изделий путем повы-
шения уровня унификации, стандартизации и заимствования про-
ектных решений .первым этапом проектирования является поиск го-
товых изделий (узлов, блоков), а также их аналогов или прото-
типов. Полученная информация позволяет принять решение о це-
лесообразности применения готового изделия либо обосновать не-
обходимость его доработки, а может быть разработки нового из-
делия. При этом, в зависимости от наличия САПР изделий дан-
ного типа, проектировщик принимает решение об использовании
машинных или применении традиционных методов и средств про-
ектирования. Схема поиска повторяется в процессе проектирова-
ния узлов и блоков. Результаты ра
боты САПР изделий (узлов, блоков)
представляются пользователю ком-
плектом документации техническо-
го проекта (чертежи разрезов, сече-
ний, общих видов, узловые специфи-
кации) , а в памяти ЭВМ реализуют-
ся в виде машинных массивов ре-
зультатов, подлежащих последую-
щей обработке. Массивы заносятся
на машинные носители (магнитные
ленты) и хранятся для последую-
щей обработки системой сквозного
конструкторско - технологического
проектирования деталей.
Рассмотрим структурную схему
интегрированной системы САПР/
ГАП-АСУП (рис. 5.4). Интерфейс
должен быть стандартизирован на
уровне ГОСТ (или ОСТ).
Необходимо отметить, что в на-
стоящее время в программе ПРАМ
не создан единый, универсальный,
высокого уровня язык, что сущест-
венно сдерживает развитие интегри-
рованной системы, так как заставля-
ет разработчиков создавать допол-
нительные программы перетрансля-
ции.
АСУП
Рис. 5.4. Структурная схема инте-
грированной САПР/ГАП-АСУП
187'
Задачи, решаемые сегодня на этапе системотехнического про-
ектирования, рассмотрены ранее. Развитие РЭА идет последова-
тельно в направлении разработки БИС и СБИС. Нет других пу-
тей, которые позволили бы неограниченно расширять возможно-
сти РЭА, снижать массу, габаритные размеры, потребление энер-
гии, стоимость и увеличивать надежность. Более тоге, учитывая
преемственность разработанного ранее и статистические данные,
новая РЭА состоит на 95% из известных решений и на 5% из
оригинальных. Поэтому на определенном уровне развития и вы-
сокой интеграции изготавливаемых БИС и СБИС можно отдать
.ЭВМ проектирование интегральных схем, не задумываясь особен-
но, как машины спроектируют внутреннюю «начинку».
Таким образом, существует явная тенденция к сли1нию систе-
мо-технического и функционального этапов проектирования в один
этап.
Результатом конструкторско-технологического проектирования
традиционно является конструкторская (КД) и технологическая
(ТД) документация. В интегральной системе КД и ТД в тради-
ционном виде не требуется. Вся документация должна находиться
:на комплексном носителе в виде функционального набора данных
(ФПНД).
ФПНД создается на этапе проработки ТЗ и, постепенно напол-
няясь, опускается ло структурной схеме. Допустить распределение
информации об изделии по различным системам САПР ни в ко-
«ем случае нельзя. Это приведет обязательно к потерян данных и
разночтению одной и той же информации, а в конечном итоге —
ж дискредитации системы.
В настоящее время технологическая подготовка производства
1ТПП) проводится в опытном производстве либо на серийном за-
воде. В интегрированной системе этого не должно быть. Если
ТПП оторвать от САПР, то никакого эффекта ГАП не даст, поэ-
тому технологическая подготовка должна быть автоматизирован-
ной (АСТПП), являться результатом работы САПР и освобождать
людностью от этой работы производство.
АСТПП должна обеспечить:
1. Технологичность конструкции РЭА (задача решается пока
па уровне выбора, т. е. работает информационно-поисковая сис-
тем а)
2. Проектирование технологических процессов (маршрутных,
«операционных, типовых и рабочих) производства РЭА;
3. Проектирование управляющих технологических программ
'(УТП) для программно-управляемого оборудование, включая
контрольно-испытательные операции;
4. Проектирование нестандартных средств технологического
оснащения (штампы, пресс-формы и т. л.). Здесь необходимо стре-
миться к минимуму оснастки;
188
5. Проектирование технологических нормативов (нормативы
материалоемкости, трудоемкости ...). Необходимо отметить, что
.задача является граничной с АСУП.
Таким образом в ГАП передается набор данных, содержащий
сведения о конструкции изделия, маршрутные и технологические
процессы, управляющие технологические программы для выпол-
нения операций по изготовлению изделия и нормативную инфор-
мацию.
В состав АСУП должны входить следующие процедуры:
ТЭ.П — технико-экономическое планирование. Задача граничит
с технологической подготовкой производства. На основе конструк-
торской, технологической и нормативно-оправочной информации
обеспечивается решение задач расчета применяемости деталей и
сборочных единиц в изделии, определение нормативной трудоем-
кости и норм расходов материалов и комплектующих;
МТС- материально-техническое снабжение;
ОУП — оперативное управление и планирование обеспечивает
решение задач расчета календарно-плановых нормативов, опера-
тивночкалсндарных планов выпуска продукции, планов-графиков
•обеспечения материальными ресурсами.
За два десятка лет в стране накоплен опыт создания крупных
программных систем, насчитывающих сотни тысяч команд. Ос-
новные принципы создания крупных программных систем вытека-
ют из признания идей, состоящей в том, что с программным обес-
печением (ПО) следует обращаться так же, как с любым другим
изделием. Необходимо признать, что программный продукт-^-эго
изделие.
Причины долгого непризнания, вероятно, были следующие: во-
первых, ПО не имеет конкретного физического воплощения; его
нельзя потрогать или взвесить. Оно представляется, как нечто не-
материальное; во-вторых, программированию легко научиться,
(каждый добросовестный студент, прослушав месячный курс, мо-
жет создать свое собственное ПО). Третья причина, возможно, со-
стоит в том, что почти все, кто прежде занимался разработкой
ПО, были программистами-математиками и только некоторые из
них имели инженерную подготовку и изучали концепцию изделия.
Если ПО — изделие, то для него справедливы известные ор-
ганизационно-технические принципы разработки изделий:
1. Принцип определенности системы «заказчик — исполнитель».
В любой разработке, а особенно сложной, такой как интегриро-
ванная система САПР/ГАП-АСУП, должны быть четко определе-
ны заказчики (схемотехники, конструкторы, технологи, экономи-
сты, производственники) и исполнители (системотехники, про-
граммисты). Главной задачей заказчиков являются выработка
технических требований (спецификаций системы) и согласование
их с исполнителем, проведение испытаний системы.
Главными задачами исполнителей являются выработка целей
продукта (как будет делаться) и целей проекта (кем будет де-
189
даться и в какие сроки), системы, согласование (х с заказчиком.
2. Структуризация проектирования. Структурзация проекти-
рования предполагает разработку общей структуры системы по
методу сверху-вниз и поэтапную разработку и выюд функциональ-
ных компонентов. Нельзя затягивать ввод 1коипо1ентов. Во время
разработки заказчик должен тесно работать с ияюлпителем, что
вдохновляет последнего и работа движется быстре.
3. Испытания. Должна быть создана специальная группа, в
задачу которой входит проведение испытаний с ;елью выработки
оценок на надежность, удобство использования и т. п. Группа
проводит тестирование, проверяет функциональною полноту, пра-
вильность работы и соответствие ПО эксплуаташонной докумен-
тации. (Необходимо отметить, что тестирование :е менее сложно,
чем создание самой системы.)
Основное требование, предъявляемое к техническим средствам
интегрированной системы САПР/ГАП-АСУП ка1 «безбумажной»
технологии обработки информации, — это надежная организация
передачи данных между различными по классу ЭВМ и управля-
емыми комплексами ГАП.
Для эффективного использования ВТ необхедима обязатель-
ная организация диалогового режима на всех вычислительных
средствах и оперативная подготовка данных с иаользованчем на-
копителей на магнитных лентах (НМЛ), кассе-ных НМЛ и на
гибких магнитных дисках (НМД).
Программное обеспечение — это совокупность пакетов при-
кладных программ (ППП), предназначенных ДД5 решения схемо-
технических, конструкторских и технологически задач. ПО су-
ществует либо в функционально законченном вще и служит для
решения больших самостоятельных задач, либо в виде модулей,
выполняющих частные задачи перекодировки инюрмацин, редак-
тирования и сервиса.
Четкой классификации ПО не существует, чт< порождает раз-
нобой в их описании и трудности в использованы. В разработан-
ных ППП имеются ошибки, выявляющиеся Kaj при внедрении,
так и в процессе эксплуатации. Нет гарантий : том, что ППП,
работающие на одном предприятии, будут фупкшонировагь и на
другом предприятии. Требуются большие усилия квалифицирован-
ных программистов и консультации разработчика ПО для того,
чтобы оно было достаточно хорошо освоено.
Модернизация заимствованных ППП почти вегда бывает не-
обходимой даже в процессе внедрения. Это вызино различием в
конфигурации технических средств, необходимотью учета мест-
ных особенностей проектирования, более тщатетьного контроля
исходных данных, устранения замеченных ошвб«, формирования
дополнительных библиотечных процедур, изменеия форм выход-
ных документов, проведения стыковок с другими истемами и мно-
гими другими причинами.
190
Обработка информации на ЭВМ немыслима без мощного
программного обеспечения, главную роль в котором все больше
начинают играть БД, обеспечивающие эффективный доступ к ин-
формации. Бессистемный способ хранения данных на ЭВМ при-
водит в конце концов к дискредитации САПР.
Мир САПР июродил много вдохновенных проектировщиков
подсистем, предоставленных самим себе, их число быстро растет
по мере развития мини-ЭВМ, по мере приобщения разработчи-
ков РЭА к проектированию с помощью САПР.
Но всегда наступает такой момент, когда возникает необходи-
мость соединения подсистем. И, как правило, оно невозможно без
преобразований, к тому же часто слишком дорогостоящих.
Поэтому несовместимые системы существуют сами по себе,
что затрудняет или делает невозможным интегрирование данных,
которые требуются разработчику.
Идея полностью интегрированной БД появилась еще в 60-х гг.
Она оказалась практически недостижимой. Построить единую БД
для предприятия невероятно сложно и совершенно не по силам
любой группе проектантов. Даже если бы ее можно было спроек-
тировать, рабочие характеристики ЭВМ не позволили бы осуще-
ствить это на деле. Исключение — небольшие организации.
Поэтому информационная система предприятия должна сос-
тоять из дискретных модулей, каждый из которых должен быть
достаточно простым в использовании (применение языков высоко-
го уровня) и дешевым по его сопровождению. Эти модули долж-
ны согласовываться с помощью централизованных средств управ-
ления.
Другими словами, информационная система должна быть рас-
пределенной системой, т. е. иметь централизованное управление
частным БД при максимальном поощрении инициативы на мес-
тах по созданию частных БД, которые развиваются в рамках, ус-
тановленных центральной системой управления.
Если же каждый разработчик будет изобретать свои собствен-
ные данные, сам проектировать и определять их, то полученный
в результате хаос дорого обойдется. Многие системы придется
позднее заменить или совсем исключить из пользования.
Необходимо разработать единую иерархическую информацион-
ную структуру САПР предприятия, проведя перед этим глубокий
организационный и функциональный анализ методов проектиро-
вания на предприятии и отдавая себе отчет в том, что средство
автоматизации проектирования—это громадное подспорье, а два
средства автоматизации проектирования — катастрофа. Здесь име-
ются в виду несовместимые средства, которые «не питают» друг
друга и в основе которых могут лежать разные подходы.
Как только упоминается ГПС, сразу возникает вопрос: как пе-
редавать документацию в ГПС, изготовленную в САПР? (Здесь
имеется в виду', что без САПР не существует и ГАП).
Наряду с традиционной КД, на завод передаются и управля-
ющие технологические программы (УТП) на различных носите-
191
лях с различной информацией па них. Неоднородная структура,
диктуется разнообразием оборудования.
Положение о передаче документации на машинных носителях,
предприятиям-изготовителям осложняется, если разработчик име-
ет дело с несколькими заводами, оснащенными, как правило, са-
мым разнообразным технологическим оборудованием.
К сожалению, в настоящее время определенной практической1
системы обращения документации с УТП не существует.
В связи с этим современному производству требуется новая:
организации информационного обеспечения, которая должна об-
ладать необходимой мобильностью, создавать условия для разви-
тия средств автоматизации производства, сокращать общие сроки
разработки и технологической подготовки производства и в конеч-
ном итоге перехода к ГАП.
Существует только один путь решения этой задачи: переда-
вать заводу такие функционально полные наборы данных, из ко-
торых там с помощью САПР можно было бы получить любые до-
кументы, в том числе и УТП [9].
Для его реализации необходимо, в частности, определить: ста-
тус ФПНД; состав КД, передаваемой разработчиком заводу од-
новременно с ФПНД; статус документов, получаемых на заводе
из ФПНД, средства передачи ФПНД; принципы организации но-
вого документооборота; состав ФПНД; состав програсимного обес-
печения нового документооборота.
Статус ФПНД определяется из следующих соображений. Ес-
ли он не КД, то длительное его использование становится невоз-
можным из-за несоответствия после многих изменений действу-
ющей КД и ФПНД. Следовательно, ФПНД должен быть присвоен
статус КД. Так как из пего могут быть получены любые докумен-
ты, то ФПНД должен быть признан основным КД.
Состав КД. Возможность получения из набора данных любо-
го документа позволяет по-новому взглянуть на состав КД. Со-
став документов, обязательных для поставки, определяется в за-
висимости от степени обработки новой системы документооборо-
та на основе ФПНД и создания на заводе необходимых вычисли-
тельных мощностей и архивов.
На первом этапе перерабатывать надо все. Соответственно
второй, третий и четвертый этапы представлены на рис. 5.5.
На IV этапе электрическая схема также получается из ФПНД.
Электрическая схема Электрическая схема Электрическая схема | ФПНД | IV
УТП Граф. док. ТД ФПНД
Граф. док. ТД ФПНД 111
ФПНД II
Рис. 5.5. Этапы обработки системы документооборота
192
Состав подлинников также может изменяться на стадиях раз-
работки, изготовления, испытания опытного образца, освоения и
серийного производства изделий. Так, при серийном производстве
нет необходимости иметь физически все подлинники, достаточно
иметь возможность их получения из ФПНД. Завод получает толь-
ко то, что необходимо, не возникает проблема с комплектностью
документации.
Таким образом, представление в КД данных об изделии в та-
ком компактном виде (ФПНД) значительно сокращает объем пе-
редаваемой информации и объем информации, подлежащей хра-
нению.
Статус документов, получаемых на заводе из ФПНД. Сред-
ством получения документов из ФПНД являются технические в
программные средства. Единство технических и программных
средств, используемых разработчиком и заводом, позволяет га-
рантировать воспроизведение документов, полностью идентичных;
подлиннику. Этим документам может быть присвоен статус дуб-
ликатов.
Важно, что процесс получения дубликатов организуется служ-
бой ТД, другие службы не затрагиваются, т. е. схема документе-
оборота сохраняется. Кроме того, как только у завода появится
возможность получать из ФПНД любую документацию, в том чи-
сле и УТП, это будет стимулировать его к приобретению нового»
технологического программно-управляемого оборудования, застав-
ляя разработчиков РЭА включать новые постпроцессоры в ФПНД.
Передача ФПНД может осуществляться как на магнитных
носителях (НМЛ, кассеты, НМД), так и по каналам связи (фир-
мы США передают информацию состава КД па дочерние фирмы
Европы через спутниковую связь).
Для успешного освоения ФПНД целесообразно сформулиро-
вать следующие принципы организации документооборота:
1. Преемственность (максимально возможное сохранение нори
документооборота, сложившегося по ЕСКД, либо создание ново-
го НТД).
2. Поэтапность и постепенность освоения (освоение ведется по
этапам с перекрытием, чтобы внедрение нового документооборота:
никоим образом не отразилось на производстве).
3. Непротиворечивость и дополнительность (документооборот
каждого нового этапа не должен противоречить предшествующе-
му, т. е. не требуется отмена действующего документооборота для
внедрения нового этапа, они могут сосуществовать, дополняя друг
Друга).
4. Полнота и достаточность (позволяет заводу на каждом эта-
пе развития документооборота получать все данные, необходимые
и достаточные для организации производства).
5. Ограничение области обновления (обеспечение минималь-
ности количества служб, затрагиваемых внедрением нового доку-
ментооборота. Это могут быть только службы ТД, КО, ВЦ);
7—99 193
5. Независимость организации документооборота непосредст-
®еню в производстве (в рабочих архивах) от способа получения
.дубликата (традиционного от разработчика или из ФПНД) и дан-
ные (по каналам связи или на магнитных носителях).
РПНД состоит из трех частей. В первой части записываются
.исх)дные данные на проектирование (имеются в виду все этапы
прсектирования).
Вторая часть — частная БД (нормативно-техническая докумсн-
тащя на все компоненты схемы) — формируется автоматически
из >бщей БД.
Третья часть — результаты проектирования (записываются на
вхотном языке I части).
3 состав программного обеспечения нового документооборота
вхотят функциональные САПР, БД, увязанные между собой прог-
раммно, позволяющие работать в диалоговом режиме в процессе
прсектирования.
Таким образом, предлагаемый документооборот на основе
гвклочепия ФПНД в состав КД способствует интеграции в еди-
ны? народнохозяйственный комплекс разрабатывающей организа-
ции и предприятия-изготовителя и дает обеим организациям суще-
ственные преимущества, главные из которых:
гостепенное сокращение объема проектируемой документации
•и, следовательно, сроков проектирования, а также оптимизация
хогана КД, находящейся в архивах и в обращении;
итеративность передачи на завод данных об изделии для ор-
ташзации производства и оперативность получения всей необхо-
димой документации, включая носители для управления автома-
тизфованным оборудованием;
сокращение сроков освоения новых изделий в производстве;
сокращение сроков подготовки и освоения изменений КД в хо-
де фоизводства;
тзаимная независимость завода и разработчика в процессе раз-
®ит1Я средств автоматизации производства;
юзможность объединения вычислительных мощностей разра-
боттика и завода, повышение эффективности использования ВТ;
юзможность внедрения ГАП на заводе.
3 состав организационного обеспечения входят инструкции по
эксплуатации САПР, положения о службах САПР и их взаимо-
дей:твии с другими подразделениями, участвующими в процес-
се фоектирования, нормативы трудоемкости и времени на про-
ведшие работ с применением САПР, стандарты предприятия.
Создание благоприятных условий для одной разработки САПР
,монет привести в силу ограниченности ресурсов к ослаблению
.дру-ой разработки, и в то же время трудно организовать разра-
/ботс'И по всему фронту тематики предприятия. Устранению этого
противоречия в какой-то степени служит организационная струк-
тур! САПР.
Рассмотрим рис. 5.6. На малочисленных разрабатывающих
предприятиях разработчики могут и отсутствовать, но, как пока-
-.194
Рис. 5.6. Усовершенствованная организация эксплуатации САПР
зывает опыт адаптации заимствованных САПР, разработчики ну-
жны.
Средства автоматизации (технические и программные) центра-
лизованны. Этим ликвидированы ведомственные распри, но ухуд-
шается управляемость отдельными направлениями интегрирован-
ной системы САПР/ГАП-АСУП. В такой схеме связь между раз-
работчиками САПР и пользователями очень слабая, поскольку по-
следние не умеют формировать требования к разрабатываемым:
САПР.
Служба эксплуатации САПР должна включать специалистов::
конструкторов и технологов, умеющих работать с САПР. Интен-
сивность потоков информации через эту службу очень высока, что
делает ее работу крайне неустойчивой. Специалистов такого про-
филя, как правило, единицы и любая болезнь или увольнение
может привести к срыву плана, в лучшем случае, или полному
разрушению системы.
Более надежно работает организационная система другого тк-
па (рис. 5.7).
Как видно, возникла связь между пользователями и техниче-
скими средствами. Пользователь начинает разбираться в прог-
раммных средствах САПР и сразу начинает усиливаться связь
между ним и разработчиками, поскольку теперь пользователь мо-
жет грамотно сформулировать свои требования.
Ликвидируется служба эксплуатации САПР, на ее месте воз-
никает служба сопровождения САПР со следующими задачами:
анализ потребностей пользователей и поток средств, удовлет>
воряющих этим потребностям;
выбор средств автоматизации;
постановка задачи внедрения средств на предприятии;;
опытная эксплуатация совместно с пользователями;
195
Рис. 5.7. Структура системы управления конфигурацией
отработка технологии эксплуатации и разработка методиче-
ских документов;
закрепление части сотрудников службы сопровождения за при-
обретенными программно-информационными средствами. Изуче-
ние этих средств и совершенствование методических документов;
консультация пользователей;
выработка замечаний и предложений, отработка их с разра-
ботчиками программных средств;
проектирование новых или модифицированных программных
средств;
установка и изменение по потребностям пользователей конфи-
гурации системы;
администрирование БД и поддержание в работоспособном со-
стоянии .программных средств САПР.
Без этой службы трудно эффективно использовать САПР. Она
исключает делегирование одной и той же функции на многих лю-
дей. Если нет такой службы, то эти функции делегируются в слу-
жбы пользователей.
В работе службы сопровождения САПР особая роль отводит-
ся работе по управлению конфигурацией системы.
Основные задачи управления конфигурацией состоят в непре-
рывном контроле за составом разрабатываемой системы, в орга-
низации прохождения изменений и составления периодических от-
четов по ее составу.
Д96
В процессе опытной и промышленной эксплуатации у пользо-
вателей появляются претензии и предложения по изменению кон-
фигурации системы, которые должны быть предъявлены в группу
управления конфигурацией. Вообще пользователи работают и со
службой сопровождения, и с разработчиками, так как они могут
ошибаться из-за неправильного использования САПР, но претен-
зию предъявляют только в группу управления конфигурацией.
При тестировании системы служба сопровождения пытается
выявить ошибки в программных средствах, некорректность и не-
полноту эксплуатационной документации, вырабатывает претензии,
.которые должны поступать в группу управления конфигурацией.
Служба сопровождения должна систематически проводить испы-
тания системы на всех стадиях ее жизни. На рис. 5.8 показан
пример структуры системы управления конфигурацией.
Предложения самих разработчиков программных средств
САПР в обязательном порядке должны поступать также в груп-
пу управления конфигурацией до их реализации.
Совет управления конфигурацией собирается периодически и
обсуждает вновь поступившие претензии, ход выполнения заданий
Рис. 5.8. Комплекс технических средств автоматизированного цеха
197
на изменения, вырабатывает решения об изменении конфигура-
ции по претензиям и предложениям, а также пересматривает сро-
ки и решения по ранее выданным заданиям на изменения.
Группа управления конфигурацией подготавливает документы
для совета управления конфигурацией и после выработки реше-
ния об изменении выписывает бланки заданий на изменения. Рас-
печатки претензий хранятся в группе управления конфигурацией.
Служба сопровождения корректирует тесты для выявления оши-
бок, указанных в претензиях, для будущего тестирования системы.
5.5. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА В ГПС
Обеспечение комплексного решения проблем, связанных с из-
готовлением продукции и управлением предприятия, существен-
но расширяется за счет внедрения САПР при разработке изделия
на этапах эскизного, технического, рабочего проектов и оснастки
к нему для серийного изготовления (пресс-форм, литьевых форм,
фотошаблонов и др.), а также автоматизированного планирования
производства, автоматизации его ТПП.
В процессе ТПП выполняется большой объем работ, связанный с проек-
тированием конструкторской и технологической документацией (КД и ТД). Как
показали обследования ряда ленинградских предприятий, технологи тратят в
среднем на проектно-расчетные работы 21...27% рабочего времени, а на сос-
тавление документации 29... 33% [12].
Большая трудоемкость технологической подготовки являлась
тормозам для внедрения станков с ЧПУ. Так, чтобы рассчитать
процесс обработки только одной детали на станке с ЧПУ н под-
готовить нужные исходные данные, инженер-технолог должен за-
тратить не менее 2...5 ч. При этом страдает качество инженер-
ного проектирования, так как вручную выбор оптимального вари-
анта отработки не всегда возможен. Применение ЭВТ позволя-
ет автоматизировать труд конструкторов и технологов.
Опыт внедрения средств механизации и автоматизации в прак-
тику проектирования и конструирования показал, что их приме-
нение позволило на 10... 25% улучшить технико-экономические
характеристики создаваемых объектов; на 5... 15% экономить ма-
териалы; на 10... 30% уменьшить расход на энергию и транспорт;
в отдельных случаях в 2—4 раза сократить сроки проектирования.
Характерен опыт одного из предприятий по созданию автоматизированно-
го конструкторского бюро (АКБ) для проектирования конструкций и техпро-
цессов их изготовления для ГАП на базе САПР ПРАМ, ЕС ЭВМ и автома-
тизированного рабочего места (АРМ). В состав АКБ входят: две ЭВМ СМ-1420;
ЭВМ ЕС-1045 с объемом ОЗУ не менее 4 Мбайт и накопителем из магнитных
дисков НМД 5066.01 на базе болгарских технических средств объемом 800
Мбайт; 14 АРМ-М; аппаратура связи ЕС ЭВМ-АРМ, АРМ-АРМ, дисплей-АРМ;
растровый электрографический графопоситель «Вектор»; аппаратура подготов-
ки данных ЕС-9051, ЕС-9009; аппаратура вывода алфавитно-цифровой и гра-
198
фи ческой информации с ЭВМ на микрофильм; автоматизированный архив
КД на базе голограмм КАДР объемом 10е ф.П.
АКБ функционирует на базе программного обеспечения типовой САПР
ИРАМ, технологической подсистемы АСТПП и единого банка конструктор-
ских, технологических и организационных данных, обеспечивающих интеграцию
САПР, АСТПП и АСУП. Расчетный годовой объем выпуска КД не менее
50-10’ ф.П.
11а базе АКБ и ГАП создан автоматизированный центр «проектирование —
производство», в состав которого входят: АКБ; парк станков с ЧПУ и ГПМ;
три микроЭВМ СМ-'1300; аппаратура 'подготовки данных на ЕС-9051, ЕС-9009;
аппаратура связи.
Комплекс аппаратуры и программное обеспечение автоматизи-
рованного центра предназначены для автоматизации проектиро-
вания и опытного производства механических конструкций РЭА
следующих классов:
плоские конструктивы РЭА (передние панели шкафов, блоков)
не выше 3-го класса точности;
конструктивы, имеющие плоскую развертку и выполняемые из
листового материала не выше 3-го класса точности;
конструктивы, требующие фрезерной, расточной обработки не
более чем 2,5 измерений и пе выше 3-го класса точности;
технологическая оснастка (вырубные штампы).
Комплекс технических средств автоматизированного цеха при-
веден на рис. 5.9.
Комплекс аппаратуры и программное обеспечение центра до-
пускают наращивание круга конструкций РЭА, а также автома-
тизацию производства вплоть до полного автоматического гибко-
го роботизированного 'производства, работающего в режиме:
I смена — загрузка заготовок, инструмента, управляющей
информации, выгрузка готовой продукции, профилактика и ре-
монт; II и III смены — обработка и контроль деталей. Общая про-
должительность работы — не .менее 5000 ч в год.
Рис. 5,9. Укрупненная схема ГАП (на примере механообработки)
199
Ё условиях ГАП я нарастающего потока изменений управ-
лять современным производством становится сложнее, возраста-
ют требования к адаптивности всей системы управления. Слож-
ность заключается еще и в том, что постоянно меняются:
плановые задания и производственная программа по номенкла-
туре и объему при расширении или сокращении мощности пред-
приятия; на многих предприятиях наблюдается тенденция перехо-
да от массового и крупносерийного производства к мелкосерий-
ному, даже к индивидуальному;
состав обслуживающего персонала, занятого в процессе подго-
товки производства и непосредственно в производстве;
количество, качество и ориентация оборудования, занятого в
автоматизированном производстве (одно выходит из строя, дру-
гое вводится после ремонта, устанавливаются более производи-
тельные станки, промышленные роботы (ПР), манипулято-
ры и т. д.).
Создание ГПС, в которых вся технологическая цепочка от
проектирования изделий с использованием САПР, АСТПП и уп-
равления технологическим процессом с помощью АСУТП до уп-
равления производством в целом черев АСУ (ом. рис. 5.9) увя-
зана в единый комплекс, позволяет успешно решать задачи повы-
шения эффективности общественного производства.
Успешное функционирование ГПС требует соответствующей
организации производства. В частности, повышаются требования
к техническим службам, связанным с подготовкой производства:
необходимо организовать долгосрочное и суточное планирование,,
комплектование запасов инструмента, приспособлений и обраба-
тываемых заготовок с учетом оптимальной нагрузки высокопроиз-
водительного оборудования с позиций минимизации затрат или
максимального получения прибыли.
Рациональное сочленение и взаимная организационная увязка
всех составляющих систем САПР — АСТПП — АСУТП — ГПС.
требуют совершенствования управления производством как в су-
ществующей структуре системы управления промышленным пред-
приятием, так и в формировании промышленно-производственного
персонала (ППП).
Управление автоматизированным производством осуществляется на четы-
рех уровнях системы управления:
1. На базе микропроцессорных наборов. Управление отдельной технологи-
ческой установкой, ПР, мекоперационным накопителем, а также последователь-
ностью и характером операций с целью получения заданной формы, размеров’
и качества детали.
2. На базе микро-ЭВМ «Электроника-80». Управление многофункциональ-
ным робототехнологическим комплексом (РТК) или группой однофункциональ-
ных автоматов и связанными с ними накопителями и транспортными робота-
ми (роботизированным участком); кроме цикла обработки осуществляет ав-
томатизация загрузки-выгрузки заготовок и изделий, удаление отходов,, напри-
мер стружки, подача и замена инструмента.
•3. На базе СМ-4. Управление производством, комплексом, включая опера-
ции измерения, контроля и диагностирования в ходе технологического процес-
са, что позволяет в течение одной-двух смен эксплуатировать РТК без вме-
шательства рабочего (по «безлюдной» технологии), благодаря чему коэффици-
ент технического использования станка Кти существенно возрастает.
4. На базе ЕС-ЭВМ, АСУ предприятия, Управление планированием, мате-
риально-техническим обеспечением (МТО) комплекса, что предполагает автома-
тизацию переналадки оборудования с автоматическим переходом на обработ-
ку детали другого наименования. В этом случае партии деталей могут запу-
скаться в последовательности и количествах, необходимых для комплектации
сборки, объем незавершенного производства минимальный, Кти=тах.
Необходимые условия проектирования, надежного и эффектив-
ного функционирования ГПС следующие:
применение групповой технологии с тщательной проработкой
под ГПС конструкторско-технологических характеристик изготов-
ляемых изделий, тип производства, точность обработки, объем не-
завершенного производства, ритмичность;
высокий уровень технологичности объектов производства и тех-
нологической дисциплины. При этом в оценку технологичности
необходимо ввести показатели адаптации изделия к изготовлению
в условиях ГПС;
применение станков и агрегатов с ЧПУ повышенного уровня ин-
теллекта, высокой надежности и комплектности их постановки с
гаммой загрузочно-ориеитирующих и питающих устройств;
унификация систем управления с перспективой па текстовое и
речевое программирование;
использование промышленных роботов и манипуляторов вы-
сокой степени адаптивности с применением микропроцессорной
техники на базе унифицированных узлов и типовых элементов
общетехнического применения с учетом межотраслевой коопера-
ции;
объединение САПР, АСТПП, АСУТП и ГПС в единую замкну-
тую систему через АСУП;
создание качественно новой структуры системы управления
производством, где детали из цеха выпускаются полностью гото-
выми для сборки (без доработки), с аттестацией производства,
паспортизацией и отчетной типовой документацией;
формирование новой квалификационной структуры ППП, его
численность, определение социальных условий работы ППП при
непрерывной эксплуатации оборудования;
подготовка квалификационных и способных к организации ГПС
кадров, начиная от руководителей и кончая обслуживающим пер-
соналом вспомогательного производства.
Созданием ГПС занимаются практически все машинострои-
тельные и другие отрасли. Зачастую это ведет к неоправданному
параллелизму, дублированию разработок, отсутствию должной
унификации конструкций, их низкому техническому уровню.
201
Эффективность этой работы можно значительно повысить пу-
тем создания специализированного центра роботостроения и из-
готовления оборудования для ГПС — подотрасли, которая примет
на себя все основные функции по разработке и производству ав-
томатзировэнного оборудования по заказам других отраслей ма-
шиностроения, централизованного ремонта и обслуживания.
Гибкие производственные системы, т. е. мобильные технологи-
ческие «цепочки» требуют совершенно нового уровня управления
и организации производства.
Высокий уровень должен быть достигнут за счет создания но-
вой структуры управления как всем производством (объединени-
ем, заводом), так и отдельными его звеньями (цехами, участка-
ми, производственными, техническими службами и службами ма-
териально-технического и финансового обеспечения).
При этом необходимо добиться:
обеспечения соответствующей надежности функционирования
компонентов ГПС, единой системы их сервисного обслуживания
по типу «Авто-ВАЗтехобслуживания», а также организации их
ремонта и профилактических работ;
создания кадров разработчиков, инженеров производства и
пользователей САПР, АСТПП, ГПС и других систем, входящих
в интегрированную систему производства;
организации единых служб обработки информации на пред-
приятиях для обеспечения синхронной и падежной работы интег-
рированной системы САПР — АСТПП — ГПС;
оптимизации технологических решений в ГПС на всех стади-
ях проектирования — от формирования рациональных технологи-
ческих груилп деталей до траектории движения режущего инстру-
мента и т. п.
Кроме того, возникает необходимость формирования новой
структуры и состава промышленно-производственного персонала,
поскольку основные рабочие в этом случае становятся оператора-
ми различных компонентов ГПС (оборудования, роботов, транс-
портных средств, складов или в целом модуля ГПС), а в зада-
чи вспомогательных рабочих будет входить поддержание беспере-
бойной работы оборудования, своевременного обеспечения необ-
ходимым инструментом л оснасткой (рис. 5.10).
Организацию современного производства, структуры системы
управления, лланировгния, финансирования, ценообразования,
хозрасчета, социально-тсихологичоокой и других нужно рассмат-
ривать как звенья единой, органически взаимосвязанной системы
с приведением к более высокому уровню систем инструменталь-
ного, механоремонтного, энергетического и транспортного обслу-
живания производства, организации труда, управления качест-
вом продукции, учета стимулирования и нормирования труда,
подготовки и повышения квалификации кадров.
Эти вопросы очень важны, так как впед-рение ГПС в отдель-
ных случаях сдерживается не отсутствием научной базы, а техпи-
202
Рис. 5.10. Организационная структура ГПС
ческой и организационной неподготовленностью к автоматизации
объектов управления, к их выбору, а следовательно, и распреде-
лению капиталовложений между ними с учетом максимума на-
роднохозяйственного эффекта.
Направления дальнейшего развития комплекса нормативно-
технических документов, обеспечивающих работы по созданию и
внедрению ГПС, неразрывно связаны с технологией этих работ
и составом компонентов ГПС.
Необходимо запланировать разработку НТД по вопросам ор-
ганизации производства, труда и управления для создаваемых
ГПС, а также переработать действующую НТД под условия ком-
плексной автоматизации всех этапов работ от проектирования до
изготовления продукции, для чего следует:
разработать государственные стандарты, охватывающие все
сферы деятельности предприятий и НПО в условиях ГПС;
разработать типовые проекты АРМ рабочих, ИТР и служащих,
типовые оргструктуры административного управления для усло-
вий ГПС по уровням автоматизации и видам производства, пере-
смотреть нормы управляемости в условиях комплексной автома-
тизации; типовые положения о смешанных бригадах обслужива-
ющего персонала ГПС; квалификационные требования к новым
профессиям рабочих и должностям ИТР и служащих, которые
будут заниматься разработкой, внедрением н эксплуатацией;
на основе опытного внедрения ГПС в регионе и отраслях пе-
ресмотреть перечни и классификатор рабочих профессий, долж-
ностей ИТР и служащих. В эти документы должны быть введены
новые профессии рабочих и должности ИТР и служащих, рабо-
тающих в условиях ГПС, а также пересмотреть методы форми-
203
рования оргструктур управления в ГПС, систему оплаты груде,
персонала.
Нормативно-техническая документация на правила выполне-
ния работ по созданию ГПС должна регламентировать требова-
ния к организации работ по участию специализированных пред-
приятий, выполняющих по договору свою часть работы; экспер-
тизе технологической части проектов, созданию типовых проект-
ных решений.
В стандарте, устанавливающем содержание технического за-
дания, должны быть отражены требования, .предъявляемые к ГПС,.
ее компонентам, сроки создания системы в целом и ее компонен-
тов, порядок создания системы.
в. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЭА
6.1. СБОРОЧНО-МОНТАЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Сборка узлов на печатных платах. Сборка и монтаж по-преж-
нему остаются наиболее трудоемкими видами работ, -составляю-
щими третью часть трудоемкости производства РЭА. Наибольший
объем занимает сборка электронных модулей 1-го уровня (ЭМ1) —
52% трудоемкости -сборочно-монтажного производства (СМП);.
электромонтаж в модулях 2-го и 3-го уровней, в том числе ка-
бельно-жгутовые работы, занимают 48%- Структура трудоемкости
СМП представлена в табл. 6.1.
Данные о степени автоматизации ОМП по видам работ и прог-
ноз до 1990 г. приведены в табл. 6.2.
Из зарубежной информации в качестве наиболее существен-
ных следует отметить сообщения о создании универсальных авто-
ТАБЛИЦА 6.1
Вид работ si Вид работ 0
Сборка и монтаж ЭМ1 в том числе: 52 Электромонтаж ЭМ2, ЭМЗ в том числе: 48
подготовка дискретных ЭРЭ 7 подготовка проводов 5.
подготовка ИС 2 подготовка радиочастотных Г
установка дискретных ЭРЭ 18 кабелей
установка ИС 5 сборка жгутов 15-
пайка, отмывка 20 монтаж проводов пайкой монтаж проводов нспаяными методами 23 4
204
ТАБЛИЦА 6.2
Вид работ Степень ме- ханизации и Вид работ Степень ме- ханизации и-
1990 г. 1984 г. 1990 г.
Подготовка дискретных ЭРЭ Подготовка ИС 90 98 95 98 Подготовка проводов Подготовка радиочастотных кабелей 85 60 9&- 70
Установка дискретных ЭРЭ Установка ИС 15 20 50 50 Сборка жгутов Монтаж проводов пайкой Монтаж проводов мелая-ны- 30 6 45- 10
Пайка, отмывка 70 85 ми методами 95 98
матов типа «сборочный центр» для установки на платы ЭРЭ
различной формы и размеров; о росте объемов применения без-
выводных ЭРЭ и ИС в микрокорпусах и создании автоматизиро-
ванного СТО для их монтажа; о более широком применении мон-
тажа проводов и плоских кабелей непаяными методами, а так-
же прорезанием изоляции; □ высоком уровне унификации кабель-
ных изделий и разъемов, что, например, позволило силами одной
фирмы Nokia (Финляндия) обеспечить страны европейского регио-
на кабельными изделиями, в том числе смонтированными в сое-
динители и контакты, по заявкам и техническим требованиям пот-
ребителей в необходимом объеме.
Технология сборки электронных модулей 1-го уровня (ЭМ.1^
на печатных платах (ПП) в зависимости от типа производства»,
номенклатуры и объемов собираемых плат развивается в следую-
щих направлениях:
программированная ручная сборка ЭМ1 на специальных полу-
автоматических светоилдикаторных установках;
комбинированная сборка ЭМ.1, сочетающая применение высо-
копроизводительных автоматов для установки по программе на-
печатные платы наиболее широко применяемой номенклатуры из-
делий электронной техники (ИЭТ) и ручной программированной
светоиндикациопной досборки;
автоматическая сборка ЭМ1, как правило, изделий БРА и вы-
числительной техники, выпускаемых в больших количествах пр»
незначительной номенклатуре.
Общая тенденция развития программированной светоиндика-
ционной полуавтоматической сборки —- переход от механических-
программоносителей (слайдов, световодов) к микропроцессорно-
му управлению с программированием на рабочем месте и функ-.
ционированием как автономно, так и в составе АСУТП.
Разрабатываются полуавтоматические сборочные установки:
со светоиндикацией от газоразрядных панелей, встраиваемые в'
ГАП; со стационарным источником света, перемещением ПП по
программе, с подгибкой и подрезкой выводов под платой.
205-
Светоиндикационные программируемые установки сборки^ поз-
воляют упростить и механизировать процесс ручной сборки^ иск-
лючить ошибки при работе, снизить утомляемость оператора и
повысить производительность труда. '
С целью механизации и уменьшения доли ручного труда при
выполнении операций подготовки и установки на ПП наиболее
широко применяемых ИЭТ разработан и внедрен ряд автоматов с
ПУ. Однако данные комплексы пока не нашли широкого приме-
нения по ряду объективных причин, к основным из которых от-
носятся:
отсутствие поставки ИЭТ с учетом требований автоматизиро-
ванной сборки;
несовершенство конструкции и низкое качество изготовления
оборудования;
недостаточная надежность работы автоматов;
высокая стоимость оборудования и, как следствие, его нерен-
табельность при малых объемах выпуска РЭА.
Проводимые и намеченные на 1985 ...11995 гг. разработки на
Сазе известных установок «Атлас» и «Трасса» универсальных ав-
-.томатов, предназначенных для эксплуатации в условиях ГАП в
составе АСУТП, позволяют поднять уровень автоматизации тех-
нологических процессов сборки ЭМ1 в условиях всех типов про-
изводства.
На рис. 6.1 представлен ГПМ сборки узлов на печатных пла-
тах (ПП), предназначенный для ручной установки ЭРЭ на платы
по заданной программе с автоматическим указанием мест уста-
новки и подачей ЭРЭ оператору. На рис. 6.2 приведен эскиз ГПМ
установки резисторов на платы для автоматизированной установ-
Рис. 6.1. Компоновка программпро- Рис. 6.2. ГПМ установки резисторов
ванной сборки узлов на ПП на ПП
1206
ки и ,3 акр сплели я на печатной шаге ЭРЭ с цилиндрическими кор-
пуса^ и осевыми выводами различных номиналов и типоразме-
ров. \
Разработки ведущих зарубежных фирм технологии сборки:
ЭМ1 ведутся в трех направлсыях: 1) дальнейшее совершенство-
вание методов и средств программированной светоиндикационной.'
сборки ЭМ1; 2) повышение степени универсализации сбороч-
ного оборудования, расширени его функциональных возможнос-
тей, в том числе обеспечени: эксплуатации в условиях ГАП;
3) совершенствование ИЭТ и тетодов «поверхностного монтажа»-
[23].
Анализируя информационна материалы зарубежных фирм по-
конструированию узлов на печатных платах (31'11), можно сде-
лать вывод, что наиболее перпективным направлением остается
создание электронных модулей 1-го уровня методом «поверхност-
ного монтажа» с применение» кристаллов ИС и ИС в микро-
корпусах.
Электронные модули 1-го уровня на кристаллах позволяют
получить высший уровень автоматизации процесса сборки ЭМ1.
до 95%.
Для автоматизированного юнтажа ИС ведущие зарубежные-
фирмы разработали и эксплу.тируют модели высокопроизводи-
тельного оборудования.
Несмотря на расширяющеея с каждым годом развитие работ
по созданию и применению в 1ЭА интегральных схем, дискретные
элементы в своем традиц-ионюм исполнении пока по-прежнему
составляют основную элементною базу РЭА.
Анализ состояния изготовления ЭРЭ за последний год пока-
зал, что вопрос механизации т автоматизации продолжает оста-
ваться одним из актуальных в техническом переоснащении произ-
водства ЭРЭ. Успешно внедрятся комплект модернизированного^
оборудования для намотки отрытых обмоток катушек трансфор-
маторов и дросселей, а такж< механизированные линии изготов-
ления ленточных разрезных мгнитопроводов.
На рис. 6.3 изображен Г1М намотки контурных катушек,,
предназначенный для изготовления многообмоточных катушек ин-
дуктивности с автоматически» закреплением и пайкой начала а-
конца обмоток на штырях иркаса. На рис. 6.4 показан ГПМ
сборки контурных катушек с трубчатым сердечником, подстроеч-
ником и экраном.
Разработка и широкое ввдрение технологических процессов'
автоматизированного изготовления катушек на базе многопози-
циопного оборудования требузт тщательной отработки конструк-
ции катушки на технологичнеть, унификации их конструкции и
применения новых материале. Примеры успешного внедрения-
подобных ГПМ уже известны - производстве РЭА [55].
Продолжаются работы, натравленные на повышение произво-
дительности и качества внути- и межблочного электромонтажа-
непаяными методами путем оздания нового технологического
207
Рис. 6.3. ГПМ намотки катушек ин-
дуктивности:
I — стол поворотный; 2 — вибрационный
-бункер: 3 —три намоточные головки; 4 —
три механизма накрутки; 0 — блок лайки;
>6 — блок контроля; 7 — робот передачи
катушек на модуль сборки
Рис. 6.4. ГПМ сборки катушек индук-
тивности:
1 — поворотный стол; 2 — шесть роботов-
загрузчиков; 3 — четыре вибрационных
бункера; 4 — блок контроля и клеймения;
5 — накопитель собранных контуров
оборудования и внедрения его в производство, а также дальней-
шего совершенствования конструкций соединений, выполняемых
накруткой, обжимкой, запрессовкой и применения новых типов
монтажных проводов и кабелей.
Эскиз ГПМ монтажа накруткой для монтажа панелей ЭВМ и
Автоматизируются основные опе-
рации: поиск монтируемого кон-
тактного вывода, выбор провода
необходимой длины.
Ответственной операцией яв-
ляется пайка блоков, собранных
на печатных платах, т. е. пайка
ЭМ1.
Наиболее широкое примене-
ние нашел метод пайки волной
припоя. С целью улучшения ка-
чества РЭА проводятся работы по
снижению вероятности образова-
ния дефектов в паяных соедине-
ниях, связанных с технологией
процесса пайки волной припоя. В
конструкциях установок пайки
Рис. 6.5. Общая схема ГПМ монтажа
методом накрутки
эти^ методом применяются электромагнитные волнообразователи
(для снижения расхода остродефицитного припоя ПОС-61) и «воз-
душный нож» для удаления излишков припоя и формирования на-
дежных паяных соединений.
Имеющееся действующее оборудование для лужения и пайки
погружением в расплавленный припой совершенствуется в усло-
виях мелкосерийного и серийного производства за счет включения
в состав СТО устройств для удаления окислов припоя и автома-
тического поддержания глубины погружения паяемой платы.
В настоящее время значительное внимание уделяется вопросу
очистки припоя в агрегатах пайки от загрязняющих примесей. От-
рабатывается методика очистки припоев от примесей с использо-
ванием встраиваемого агрегата рециркуляционной очистки. Раз-
работана и широко применяется ультразвуковая установка для
промывки спаянных блоков с целью удаления консервирующих
покрытий и остатков паяльных флюсов водным моющим раство-
ром, разработано также техническое моющее средство (ТМС)
«Электрик» для использования в подобных установках механизи-
рованной очистки.
ГПМ пайки ячеек РЭЛ на печатных платах с установленными
ЭРЭ и ИС со штыревыми выводами изображен на рис. 6.6, на рис.
6.7 показан ГПМ очистки ячеек РЭА после пайки.
Контроль качества паяных соединений имеет очень важное
значение. Например, японская фирма Hitachi Limited Comp,
рекламирует метод и технику для автоматического контроля ка-
чества паяных соединений иа печатных платах с использованием
структурного (выделенного) света. Устройство позволяет «про-
смотреть» с помощью светосекционного микроскопа форму паяно-
го соединения и быстро оценить качество по внешнему виду пу-
тем простой обработки сигналов. В состав устройства входят те-
левизионные камеры для проектирования и принятия изображе-
ния, система мини-ЭВМ, дисплей, координатный стол.
В целях совершенствования процессов пайки постоянно ведут-
ся научные разработки. Так, предлагается новый способ и обо-
6 1 5 4 6 1 5
□ йййййй
Рис. 6.6. Компоновка ГПМ пайки
ячеек РЭА:
Рис. 6.7. Компоновка ГПМ очистки
ячеек РЭА после пайки:
1 — роботы; 2 —устройства загрузки и вы-
грузки; 3 — установка пайки; I — пульт
управлений: ’б — накопитель ПП; 6 — на-
1 — робот: 2 — устройства загрузки и вы-
грузки; 3 — установки очистки ячеек; 4 —
пульт управления; 5 — накопитель ячеек
209
рудования для пайки оплавлением в паровой фазе фирмами /ВМ
(США) и ISC Chemicals Ltd (Англия). По сравнению с пайкой
волной припоя, протягиванием, электропаяльпиком этот способ
дает повышение производительности труда до 300%, сниже-
ние эксплуатационных расходов, осуществление пайки плат* слож-
ной конфигурации, обеспечение точной регулировки температуры
пайки, оптимальные условия получения паяных соединений. В
качестве теплоносителя при пайке оплавлением используются па-
ры фторированного углеводорода. Рабочая температура пара
215° С.
Конструкция установок для парафазного оплавления предла-
гается в двух вариантах: однокамерная — с одной зоной пара для
ручной или конвейерной пайки; двухкамерная — с двумя золами
пара для снижения потерь рабочей жидкости при серийном про-
изводстве.
Таким образом, основными в развитии технологии сборки ЭМ1
являются следующие тенденции:
автоматизированная сборка на светоиндикационных установ-
ках с микропроцессорным управлением в условиях многономен-
клатурного серийного производства;
сборка и монтаж на гибких программно-перестраиваемых ав-
томатических линиях в условиях массового выпуска БРЭА;
сборка и монтаж на гибких универсальных сборочных много-
профильных автоматах типа «сборочный центр» в условиях серий-
ного многономенклатурного и крупносерийного производства;
сборка методом «поверхностного монтажа».
Как уже было сказано, с недавнего времени началось проник-
новение автоматизации в область сборки электронных устройств
быстро возрастающими темпами, но связанные с этим преимуще-
ства в основном проявляются лишь при больших объемах выпус-
ка продукции. Необходимость программирования, затраты време-
ни на налаживание производства в сочетании с полным отсутст-
вием гибкости в работе большинства станков ограничивали воз-
можности использования новых систем при выпуске продукции
мелкими и средними сериями.
Совершенно очевидно, что наибольшие сложности при сборке
электронных устройств относятся к сфере производства ПП в
среднем и большом объемах малыми сериями. Ручная сборка яв-
ляется в этом случае слишком дорогостоящей и подверженной
ошибкам, а внедрение автоматизации связано со слишком боль-
шими расходами и многочисленными ограничениями.
Создание же ГПС является в этом случае наиболее оправдан-
ным и преимущества его могут быть реализованы в изменяющем-
ся масштабе в расчете на экономичное эффективное решение проб-
лем производства как при малых, так и при больших объемах
выпуска продукции.
Предельная производительность, т. е. скорость установки компонентов, для
различных технологических методов меняется в широких пределах. Монтажник
210
за 1 ч способен устанавливать на печатные платы 100... 500 компонентов, а
производительность за 1 ч полуавтоматической системы — П00... 200 компонен-
тов. Пропускная способность за 1 ч специализированных систем составляет
2000... 4000 компонентов, при сборке деталей с радиальным расположением вы-
водов в корпусах DIP—8000... 30 000 компонентов, и от 2000 до более 1ОО ООО
компонентов лри поверхностном монтаже.
Нужды конкретного производства, в первую очередь, опреде-
ляются следующими четырьмя факторами: общим числом собран-
ных плат, которое предстоит изготовить за год; числом ежегодно
выпускаемых различных типов плат; числом компонентов, монти-
руемых ежегодно; номенклатурой компонентов.
Характер проблемы для наглядности целесообразно рассмот-
реть на примере работы предприятия со средним объемом произ-
водства печатных плат.
При анализе номенклатуры плана предприятия оказалось, что
из тысячи типов выпускаемых на рассматриваемом предприятии
печатных плат свыше 750 характеризуются ежемесячной интенсив-
ностью производства 0,5 шт. на один тип и лишь для 20 типов
характерен объем производства свыше 500 шт. в месяц.
Традиционно сборка ПП производилась вручную, что очень
утомительно, поглощает много времени и не исключает ошибок.
К тому же па сборку и проверку ПП при ручных операциях тре-
буется до полутора месяцев.
Еще одной особенностью сборки ПП является обязательная
последовательность операций; сокращенная до абсолютного ми-
нимума, она имеет следующий .вид:
подготовка исходного комплекта — вставка компонентов —
пайка легкоплавким припоем — проверка соединений — установ-
ка компонентов, не рассчитанных на пайку, — визуальный конт-
роль компонентов — электрические проверки — цикл термообра-
ботки (прокаливания) — системная проверка.
Однако в реальных условиях указанная последовательность
почти никогда не оказывается столь простой; колебания объемов
серий, изменения приоритетов заданий приводят к практически
неразрешимым задачам планирования.
Можно добавить еще такие не упомянутые ранее факторы, как
обнаружение неисправностей при контроле и проверках, нехватка
компонентов, изменение схем, приоритет проведения работ. Но
и этот перечень факторов является далеко не полным.
Наибольшие трудности, возникающие при сборке ПП, связа-
ны с затратами времени. Если суммировать действительную дли-
тельность операций сборки и проверки ПП, а затем сравнять ее
с общими затратами времени па переход от момента ввода в про-
изводство до выпуска готовой продукции, то полученное соотно-
шение примерно составит 50 : I.
Для автоматизации сборочно-монтажных работ при выпуске
ограниченных серий РЭА все большее применение находят робо-
ты для сборки модулей ЭМ1. На примере внедрения роботов в
211
Рис. 6.8. Процессы сборки электронных устройств
радиоэлектронную промышленность США можно видеть их преи-
мущества при создании ГПС сборочно-монтажных работ. После-
довательность сборки ПП в условиях ГАП .показана на рис. 6.8.
По мнению представителей фирмы Predicasi, занимающейся
исследованием рыночной конъюнктуры, сбыт роботов для сборки
электронных устройств будет возрастать ежегодно на 74% взлоть
до 1990 г. и составит 6 тыс. по сравнению с 400, используемыми
в настоящее время. В последующие годы сбыт роботов будет уве-
личиваться ежегодно на 41%, что приведет к росту объема про-
даж до 500 млн дол. в 1995 г.
Рост интереса изготовителей РЭА к применению роботов выз-
ван преимуществами роботов: гибкостью и гарантированной пов-
торимостью движений, что делает их применение экономитески
эффективным в мелкосерийном многономенклатурном производст-
ве с частой сменяемостью изделий. При переходе на новыг' тип
элементов, используя робот, можно обойтись только перестройкой
программ, заменой схвата и устройств для подачи элементов. Это
значительно сокращает затраты и время на освоение новой тех-
нологии. Особенно велик выигрыш при монтаже компонентов еди-
ничного применения, для которых трудно приспособить жестко
программируемые устройства с ЧПУ, а специализированные авто-
маты отсутствуют.
При изготовлении РЭА наиболее целесообразное применение
роботов, оправданное даже для крупносерийного производства,
связано с монтажом на ПП компонентов нестандартной формы
(реле, потенциометров, больших конденсаторов, трансформаторов,
212
источников питания, различных терминалов и др), которых на:
аналоговых платах размещается в среднем до 40%, а на цифро-
ровых до 10%. Эта работа до недавнего времени производилась-
вручную. Использование роботов позволит существенно повысить,
производительность на этой операции и надежность выпускаемой
аппаратуры.
В настоящее время ряд фирм США уже выпускает роботы-сборщики, осу-
ществляющие монтаж на ПП компонентов нестандартной формы.
Фирмой MTI разработан робот для сборки ГИС и ПП. Автоматически,
программируемый робот с пятью степенями свободы осуществляет установку
на ПП конденсаторов и резисторов, корпусов, носителей кристаллов и других,
компонентов нестандартной формы. Подача компонентов на сборку осуществ-
ляется посредством 8-мм ленты, вибро лотка, из бункера, магазинов трубчатого,
или стержневого типа. Стоимость робота от 65 до 1000 тыс. дол. в зависимо-
сти от типа управления.
Промышленный робот модели 605 фирмы Intelledex с шестью степенями
свободы используется фирмой Apple Computer для монтажа на платах источ-
ников питания. В течение часа робот осуществляет сборку 250 узлов и заменя-
ет 8 чел.
В конце 1983 г. на предприятии фирмы Tektronix вступил в строй промыш-
ленный робот с четырьмя степенями подвижности Mini Sembler фирмы Control
Automat, осуществляющий установку на ПП компонентов нестандартной фор-
мы. Фирма Control Automat выпускает также роботизированную установку
CAP-2000 Mini Sembler стоимостью 37 тыс. дол, которая за 2—3 с монтирует
на ПП компонент с точностью ±0,025 мм. Управляется установка практиче-
ски любой ЭВМ.
Робот модели Anorobot фирмы Anorad, управляемый ЭВМ, устанавливает
на ПП различные элементы, в том числе радиально или горизонтально смон-
тированные конденсаторы, потенциометры, конденсаторы переменной емкости,,
катушки и ИС. Робот имеет пять степеней свободы и четыре варианта выбора
мест установки инструмента. Стоимость робота около 35 тыс. дол.
Фирмы General Elecktric на сборочном участке использует робототехнический
комплекс собственной конструкции с двумя манипуляторами, один из которых
(с двумя схватами) последовательно устанавливает DIP-корпуса с 24 вывода-
ми п конденсаторы с аксиальными выводами, перемещая затем плату на по-
зицию, где вторая рука устанавливает DIP-соедивители с 40 выводами. Вто-
рой манипулятор берет платы с подающего устройства, перемещает их в про-
цессе работы, а затем возвращает на транспортное устройство.
В роботизированной системе Cybervision фирмы Automatix, состоящей из
робота настольного типа Л ID-600, системы зрения Autovislo и средства прог-
раммирования на языке RALL, осуществляется монтаж на ПП компонентов-
нестандартной формы. Робот работает в декартовой системе координат и уп-
равляется на основе обработки сенсорной информации. Кроме того, он снаб-
жен блоком сопряжения с другими системами и центральной ЭВМ. управля-
ющей производством.
Специалисты фирмы NRC решили использовать робот Mini Sembler 20Q;
на операции, требующей гораздо большей точности и гибкости, чем обслужи-
вание сверлильных станков — а именно, на операции нанесения паяльной маски-
213:
перед пайкой печатных узлов. Обычно эта операция выполняется вручную, Вна-
чале оператор визуально с помощью прозрачного шаблона проверяет Наличие
всех компонентов, которые должны были быть смонтированы к данному мо-
менту. Затем он переворачивает плату н из упругого флакона наносит маску
в виде полос и точек. Материал, из которого формируется маска, представля-
*т собой водорастворимую вязкую жидкость (резиноподобный полимер).
Система, которая могла бы автоматически выполнять эти функции на про-
изводственной линии фирмы NRC, должна отличаться высокой гибкостью. Ведь
линия производит сборку 250- 10s печатных узлов в год, их габаритные разме-
ры изменяются в пределах 12X1225X40 см!, число различных конфигураций
составляет около 120 при размере партии 25... 800 шт. Если еще учесть, что в
среднем на одну плату наносится несколько полосок (общей длиной 20 см) и
11 точек маскирующего материала, то становится ясным, сколь сложно заме-
лить человека роботом на этой операции.
Одпако такая замена настоятельно диктовалась производственной необхо-
димостью. Маска, набрызгиваемая вручную, очень редко бывает равномерной
толщины и тогда более толстые участки трескаются; операторы часто ошибают-
ся и наносят жидкость не на те места, она затекает в отверстия. Самос глав-
ное— все эти дефекты непостоянны и непредсказуемы. В результате после пан-
ики приходится доводить и ремонтировать большое число бракованных узлов.
Робот по программе опускает иглу, через которую под давлением подает-
ся жидкость, и создает на стороне пайки платы паяльную маску соответству-
ющей конфигурации, защищающую определенные контактные площадки от воз-
действия припоя. Программирование может производиться либо методом по-
шагового обучения с применением выносного пульта, либо автономно — на кла-
виатуре ЭВМ. Данные о расположении и размерах маскируемых участков за-
носятся в ЗУ и становятся частью программного пакета — каждый набор дан-
ных в отдельном файле за номером, присвоенным данному типу печатного узла.
В принципе, конструкция робота предполагает иерархию функций управ-
.ления, т. е. механическая часть является своего рода терминалом управляющей
.ЭВМ. Благодаря этому робот через стандартные шины RS-232C может сопря-
гаться с любой управляющей ЭВМ, выдающей простые команды в стандарт-
ном коде ASC 11. Все управление серводвигателями робота осуществляется
цифровыми, а не аналоговыми сигналами, что существенно улучшило управ-
-лепие скоростью и повысило точность позиционирования. Дополнительное улуч-
шение этих параметров достигнуто за счет совершенствования узла передачи
от приводного двигателя на ходовые винты робота.
Внедрение робота Mini Sembler 200 дало многочисленные преимущества,
•в числе которых:
формирование практически бездефектных масок, позволившее исключить
операции повторной обработки;
отсутствие необходимости очищать и заполнять упругие флаконы маскиру-
ющим материалом;
снижение расхода маскирующего материала на 50% (соответствует годо-
вой экономии 5 тыс. дол.).
Эта автоматическая линия выдаст полностью смонтированный печатный
узел каждые 4 с. Для обслуживания линии требуется лишь три человека и
те в основном, чтобы следить за чистотой помещения, так как этот автомати-
214
ческий процесс очень чувствителен к загрязнению. Автоматическая линия при ре-
жиме работы 5 дней в педелю по полторы смены производит за месяц печат-
ных узлов на сумму около 400 тыс. дол.
Система, способная монтировать 30 000 ПП в месяц, может стоить при-
мерно 500 000 дол. В ту же сумму обойдутся компьютеры и дисплейные сис-
темы. Сборочные модули для подобной технологической системы стоят 1,5 млн-,
дол. Техническая сторона разработки, включая компьютеризованное моделиро-
вание, может потребовать вложения дополнительных 500 000 дол. В общей сло-
жности цена всей системы может оказаться близкой к 3-106 дол. Однако, что-
бы установить вручную 65-10® компонентов на 360-10® плат за год, завод бу-
дет нуждаться в рабочих-монтажниках, одна заработная плата за этот период,
составит 5 млн дол.
Если система работает в две смены, то се выход будет равняться.
30000 ПП/мес при среднем числе компонентов на ПП 180. Если средний раз-
мер партии ПП равен 750, то система сможет выпускать ежемесячно ПП 40
различных типов. Эта производительность рассчитана исходя из следующего-
среднего состава навесных деталей: детали в корпусах- 30%; компоненты с
осевыми выводами — 40%; с радиальными выводами — 20%; детали нестандарт-
ной формы — 10%. При выпуске подобных ПП срок окупаемости системы бу-
дет близок к одному году, однако для немногих существующих высокоскоро-
стных гибких автоматизированных линий характерны, как правило, более низ-
кие цифры выпуска и длительные сроки окупаемости.
Сборка и монтаж интегральных схем. В области сборки и;
монтажа микросборок (микроблоков) .по-прежнему важными и ак-
туальными являются работы, направленные на дальнейшее совер-
шенствование конструкции изделий электронной техники с целью-
их соответствия требованиям автоматизированного монтажа, па
разработку принципиально новых технологических методов при-
соединения компонентов на плату, обеспечение прогрессивными
материалами (припойные пасты, быстросхватывающне клеи, по-
лиимид и др.), а также на создание комплексов высокопроизводи-
тельного оборудования.
В 1984 г. утвержден важнейший документ в области создания перспектив-
ной элементной базы — ГОСТ 20,39.405—84 «Комплексная система общих тех-
нических требований. Изделия электронной техники и электротехнические для
автоматизированной сборки аппаратуры. Общие требования».
ГОСТ в том числе содержит требования к изделиям следующих конструк-
тивно-технологических исполнений, устанавливаемым в микросборки:
на гибком носителе с ленточными выводами;
в керамическом или в пластмассовом носителе с выводами в виде контакт--
ных .площадок и жестко ориентированными плоскими выводами;
в миниатюрном пластмассовом корпусе с жестко ориентированными плоски-
ми выводами (типа СО и СОТ);
п керамическом или пластмассовом каркасе с выводами жестко ориенти-
рованными (типа трансформаторов) или в виде металлизированных контактных;
площадок;
безвыводныс (типа конденсаторов).
215-
За рубежом продолжают совершенствовать и развиваться ме-
тоды автоматизированной сборки, основанные на применении ИЭТ
в кристаллоносителях (как безвыводных, так и с выводами), и с
ленточными выводами, поставленными на гибком ленточном но-
сителе.
В связи с ростом функциональной сложности интегральных
микросхем за рубежом проводятся работы по созданию приборов
с числом выводов от 100 до 300 и более. Эти работы ведутся в
области создания: корпусов с двухрядным расположением выво-
дов по четырем сторонам корпуса, корпусов с матрицей штырько-
вых выводов по всей установочной поверхности корпуса, ленточ-
ных носителей с малым шагом выводов.
В последнее время много внимания уделяется конструкции изделий для
группового поверхностного монтажа, в том числе корпусам и носителям с J-об-
разными выводами (рис. 6.9).
Ввыводы, имеющие J-образную форму, обеспечивают экономию площади
плат и достаточно простое манипулирование в автоматических подающих уст-
ройствах сборочных установок. Корпуса с такими выводами не застревают
в механизме подачи даже при четырехстороннем расположении выводов, в то
время как при традиционных п ла парных выводах, расположенных с четырех
сторон, возникают трудности [65].
Кроме того, характерным является расширение поставок ком-
понентов в катушках стандартной бумажной ленты. В таком ви-
де широко поставляются не только без вы водные керамические
конденсаторы, но и компоненты в микрокорпусах.
С целью повышения качества и надежности изделий и сниже-
ния трудоемкости изготовления аппаратуры начато формирование
типового технологического процесса (ТТП) сборки, монтажа и
герметизации микросборок и модулей с использованием нового
„прогрессивного автоматизированного оборудования. Структура
ГАП толстопленочных микросборок показана на рис. 6.10.
Таким перспективным оборудованием может быть линия сбор-
ки микросборок, оснащен-
ная несколькими роботами.
Анализ зарубежных ин-
формационных данных вы-
явил особый интерес к ново-
му способу монтажа компо-
нентов на коммутационные
платы — пайка в паровой
фазе (конденсационная пай-
ка). Такой способ обеспечи-
вает наивысшее качество
пайки компонентов на ком-
мутационные платы, изго-
товленные практически по
любой технологии, позволя-
ет вести пайку с двух сто-
1216
Рис. 6.10. Структура ГАП толстопленочных микросборок
21?“
;рон платы и практически исключает термоудар и перегрев схемы,
так как температура изделия не может превысить температуру ки-
шения рабочей жидкости [23].
За рубежом разработан ряд установок для паровой пайки как
конвейерного, так и камерного типа.
Технология конденсационной пайки хорошо сочетается с пер-
-спективпым высокопроизводительным оборудованием для уста-
новки компонентов на платы, работающим по принципу «.взять-
.положить», в том числе с применением припойной пасты. Имеется
:широкий спектр оборудования для серийного производства с про-
изводительностью 1,5...5,0 тыс. компонентов/ч. Фирмой Philips
создано оборудование для массового производства с производи-
тельностью 2000 тыс. компонентов/ч.
На основании изложенного можно сделать вывод, что техноло-
гия поверхностного монтажа с использованием оборудования ти-
па «взять-положить» и пайки в паровой фазе обеспечивает наи-
высшую производительность процесса и позволяет получить высо-
кие технико-экономические показатели аппаратуры.
Изготовление интегральных схем на основе толстопленочной
технологии. Методы толстопленочной технологии находят свое
.применение в космической и военной технике, телефонной и ра-
диосвязи, информатике, быту. На мировом рынке растет потреб-
ность в дешевых, надежных ИС, не содержащих дефицитных ма-
териалов и драгметаллов, что заставляет продолжать поиск но-
вых материалов. Наряду с поиском новых материалов и методов
изготовления гибридных ИС, большое внимание уделяется созда-
нию гибкой производственной структуры, позволяющей обеспе-
чить быструю смену выпускаемых изделий. Это можно осущест-
вить лишь на основе современного автоматизированного высоко-
производительного оборудования. У нас в стране создаются авто-
матизированные комплексы, включающие автоматы нанесения,
предварительной и высокотемпературной обработки. Эти линии
-снабжены манипуляторами загрузки н разгрузки из кассеты в
кассету.
Анализ зарубежной информации показывает, что сейчас резко
расширяется область применения толстопленочной технологии в
изготовлении ГИС. Толстопленочная технология находит примене-
ние в процессах производства ПП. Широко применяется совмеще-
ние методов, характерных для толстопленочной технологии, ПП
и тонкопленочной технологии. В зависимости от потребностей
рынка в качестве подложек используются керамические подложки
из алюмооксидной керамики, стекла, эмалированной стали, поли-
мерных плат на основе фенольных смол.
При изготовлении сложных гибридных ИС широко использу-
ется подложка из алюмооксидной керамики. Она удерживает и
сейчас прочное положение, благодаря прекрасным тепловым и
диэлектрическим свойствам, высокой термостойкости, достаточной
прочности. Эта подложка считается относительно инертной и вы-
218
держивает температуры, требуемые при обработке толстопленоч-
ных композиций.
Применение ИС, изготовленных по толстопленочной техноло-
гии, постоянно растет; они проникают во все новые области про-
изводства. Очень важным фактором является стоимость ИС. В-
связи с тем что корундовая подложка, при всех своих достоинст-
вах, относительно дорога (зачастую 50% стоимости ИС), в Анг-
лии, к примеру, используются и другие материалы: стекло, эма-
лированная сталь и полимерные подложки (на основе фенольных,
смол). Стеклянные подложки используются при изготовлении ин-
дикаторов с управляющей электрической схемой. Эмалированная,
сталь является дешевым заменителем для подложки из А12О3,.
если требуются большие подложки с хорошими механическими
характеристиками.
Полимерные подложки используются при совмещении техно-
логии печатных плат с сеткографией. В последнее время рынок
сбыта полимерных толстопленочных схем расширяется, включая:
схемы как для электронных игр, так и для военной промышлен-
ности. Было разработано оборудование и отработаны технологи-
ческие процессы для удовлетворения потребностей рынка.
При изготовлении схемы для автомобильной промышленности
и военных целей была введена термообработка при температуре-
6000 С, повышающая стабильность работы ИС в сложных услови-
ях. Для уменьшения стоимости ИС для бытовой радиоаппарату-
ры использованы подложки больших размеров, допустимая шири-
на линий и зазоров увеличена.
Проводится подсушка каждого из нанесенных слоев с после-
дующим .одновременным вжиганием.
Требования к большому числу межсоединений ИС могут быть-
удовлетворены только при использовании многоуровневой толсто-
пленочной коммутационной платы. Для ее изготовления использу-
ются керамические подложки размером 100x200 мм с тремя и-
более уровнями коммутации (до 10). Диэлектрики, используемые-
в качестве слоев изоляций в многоуровневых схемах, должны
быть гладкими и плотными, годными для печати проводников, а
также соответствовать по температурному коэффициенту расши-
рения (ТКР) подложке для уменьшения прогиба. С той же целью
каждый нанесенный слой должен вжигаться отдельно, когда это
возможно.
Зарубежная информация по толстопленочной технологии в ос-
новном освещает два направления развития: 1) многоуровневые
схемы для увеличения плотности компоновки, что позволяет уве-
личивать функциональную сложность ГИС; 2) разработка новых
дешевых подложек и комплектов паст для бытовой радиоаппара-
туры, калькуляторов и т. д. В некоторых случаях считается целе-
сообразным совмещение этих двух тенденций.
По вновь разработанным типовым технологическим процессам
изготовления микросборк и микроблоков с использованием много-
уровневой коммутации, схемы формируются на керамической под-
219*
ложке методами трафаретной печати. Утверждены технические ус-
ловия на комплект паст, позволяющий изготавливать платы с
многоуровневой коммутацией и достаточной прецизионностью:
размер линий и зазоров 150+30 мкм (для сравнения — серийно
.поставляемые пасты позволяют печатать линии и зазоры шириной
.250 мкм).
В целях повышения стабильности резисторов определен комп-
лект резистивных паст на основе рутения и его соединений. При
использовании этих резисторов в многоуровневых схемах должна
быть разработана диэлектрическая паста, наносимая под резисто-
ры, так как они плохо совмещаются с диэлектрической пастой.
Разработана технология изготовления микросборок и микро-
блоков на металло-диэлектрических подложках, а также паста
для диэлектрического покрытия по металлу (титан), совместимая
•с уже имеющимися проводниковыми и резистивными пастами.
Создано автоматическое оборудование для гибкого автоматизи-
рованного производства с манипуляторами загрузки и разгрузки
яз кассеты в кассету.
В табл. 6.3 дан примерный состав ГПМ автоматизированного
лроизводства толстопленочных микросборок.
Осуществлено внедрение в толстопленочную технологию новых
-методов электронной обработки композиционных материалов, а
также проведены работы по созданию коммутационных устройств
и компонентов РЭА методами трафаретно-лучевой технологии, ко-
торая позволит достичь принципиально нового уровня плотности
Наименование и назначение ГПМ
Опсрациояные технологические иоду-
лк. входящие в состав ГПМ
во моду-
.ГПМ1. Скрайбирование и отмыв-
ка подложек
ГПМ2. Трафаретная печать и
предварительная термооб-
работка
ТПМЗ. Высокотемпературная об-
работка
ГПМ4. Контроль плат и подго-
товка резисторов
ГПМ5. Сборка микросборок
Нанесение припойной пас-
ты
ГПМ.6. Ломка групповых микро-
сборок, монтажа выводов,
отмывка микросборок и
обрубка рамки выводов
ТПМ7. Функциональный контроль
ГПМ8. Герметизация и маркиров-
ка
ГПМ9. Контроль на соответствие.
ТУ и упаковки
Скрайбирования;
отмывки подложек
Трафаретной печати и предвари-
тельной термообработки
Высокотемпературной обработки
Электрического контроля плат,
контроля и подгонки резисторов
Нанесение припойной насты,
монтажа навесных компонентов
Ломки групповых микросборок,
монтажа, выводе®, отмывки мик-
росборок и обрубки рамки выво-
дов
Функционального контроля
Герметизации,
маркировки
Контроля на соответствие ТУ,
упаковки
220
компоновки РЭА. Это позволит сократить цикл вжигания в 30-40
раз, увеличить производительность труда в 15-20 раз, сократить
количество оборудования в 6 раз, уменьшить производственные
площади в 5 раз.
В результате предполагается получить элементы с улучшенны-
ми электрофизическими свойствами.
Различают два перспективных направления в развитии толс-
топленочной технологии: разработка РЭА с использованием де-
шевых эмалированных металлических подложек, имеющих высо-
кую прочность и теплопроводность, и создание многоуровневых
коммутационных плат с высокой степенью интеграции, обладаю-
щих высокой надежностью.
Необходимо иметь комплект паст для автоматизированного
производства ИС. Дорогостоящие и дефицитные материалы могут
быть заменены новыми на основе меди и никеля. Большую пользу
могут принести работы по освоению и внедрению в производство
трафаретно-лучевых методов изготовления коммутационных уст-
ройств и компонентов РЭА.
Изготовление тонкопленочных микросборок. Для микроэлект-
роники основная задача связана с непрерывным повышением
точности изготовления Б ГИС, дальнейшим повышением быстро-
действия и степени интеграции, уменьшением геометрических раз-
меров элементов.
Быстрое развитие микроэлектроники в значительной степени
определяется возможностью массового производства ИС с высо-
кой воспроизводимостью геометрических размеров и электричес-
ких параметров.
Получили распространение распылительные системы магнет-
ронного типа. Благодаря использованию магнетронных источни-
ков существенно повышается эффективность вакуумно-напыли-
тельного оборудования и соответственно скорость распыления,
отсутствует бомбардировка подложек заряженными частицами,
удушается адгезия осаждающихся пленок к холодной подложке.
Важным направлением повышения эффективности производст-
ва, производительности труда, качества и надежности выпускае-
мых ГИС является создание и освоение новой технологической
базы микроэлектроники.
Широкое развитие получили методы изготовления тонкопле-
ночных микросборок с использованием гибкого основания и се-
лективного анодирования пленок. Изготовление микроэлектронной
аппаратуры (МЭА) на основе полиамидной пленки позволяет су-
щественно уменьшить габаритные размеры и массу МЭА (в 5—
20 раз), повысить надежность (в 100—1000 раз), полностью ав-
томатизировать технологический процесс, а также повысить выход
годных изделий.
Возрастает интерес зарубежных и отечественных специалистов
к разработке конструкций и технологий, позволяющих совместить
процесс формирования многоуровневых систем межсоединений с
одновременным формированием пассивных элементов.
221
В частности, проводятся работы по изготовлению микрополос-
К05ых плат с пленочными конденсаторами ТагОв и AhOj.
Большой интерес представляют собой работы по изготовлению
микросборок па гибком основании.
Прочность и эластичность гибких ПП обусловливают их
прекрасные эксплуатационные свойства, а компактность и малая
маьСа устройств на их основе — экономические преимущества перед
ДРУгими устройствами. При изготовлении гибких ПП появляет-
ся возможность значительно снизить производственные затраты
за счет автоматизации технологических процессов, сокращения
времени на проверку, уменьшения числа переделок, а также по-
вьццсния коэффициента выхода годных изделий и их надежности.
Использование гибких ПП дает возможность сократить объем
монтажа изделия в 10 раз, а общую стоимость на 40-45% [47].
Среди новейших методов существующих в технологии гибких
ПГ[ наиболее отработан метод вакуумной металлизации для соз-
дания двухслойной разводки па полиимидной пленке.
Перспективным направлением в разработке технологии тонких
пленок являются работы по улучшению параметров прецизионных
тонкопленочных резисторов, в которых предъявляются повышен-
ныь требования к параметрам гибридных ИС.
С этой целью ведутся разработки новых резистивных материа-
лов и совершенствование технологических процессов изготовле-
ние тонкопленочных резисторов.
Одно из ведущих мест при разработке оборудования для реа-
лизации метода магнетронного распыления при получении много-
уровневой и многослойной металлизации ИС и приборов функцио-
нальной электроники занимают зарубежные фирмы Zeybold-He-
raus (ФРГ), Uloac (Япония).
Установка марки ZV-1200 фирмы Zeybold-Heraus (ФРГ) пред-
назначена для крупносерийного производства тонкопленочных
микросборок и представляет собой линию модульного типа с маг-
нетронными источниками распыления, обеспечивающую двусторон-
нее напыление пленочных слоев на подложки в непрерывном по-
токе и оборудованную транспортными системами.
Эта установка является первой ступенью для реализации ГАП
в тонкопленочной технологии. Использование установки типа ZV-
12Qo позволяет исключить ряд ручных операций, уменьшить парк
вакуумного оборудования, повысить производительность процесса
и Увеличить процент выхода годных микросборок.
Фирмой Technics (США) создана установка Mim-TLA для
сухого травления и осаждения тонких пленок в микроэлектрон-
ной и оптической промышленности.
Установка предназначена для процессов ионно-лучевого трав-
ления и осаждения пленок четырех различных материалов за
одкн технологический цикл. Она оборудована ионным источником,
работает в автоматическом режиме, позволяет проводить анидо-
тР°нное травление линий нанометровых размеров.
222
Требования, предъявляемые к современной РЭА по надежнос-
ти, быстродействию, массогабаритным характеристикам, предо-
пределили широкое применение керамики и стекла в виде подло-
жек, плат, корпусов, гермовводов и других элементов изделий
электронной техники. Последние годы характеризуются значитель-
ным расширением круга применяемых в ИЭТ керамических и
стекловидных материалов: созданием новых технологических ме-
тодов их использования, освоением технологии изготовления по-
ликоровых подложек.
По средствам коммутации предусматривается комплекс работ,
посвященных многослойной керамике. Он включает исследование
и разработку плат с повышенной проводимостью и адгезией к ке-
рамике, методов формирования прецизионных отверстий малых
диаметров (0,1 ...0,2 мм) в листах сырой керамики, методов конт-
роля МККП на различных стадиях технологического процесса,
технологии изготовления МККП из высокотсплопроводной керами-
ки на основе нитрида алюминия и пр.
В области соединений стекла и керамики с металлами основ-
ное место заняли работы, связанные с применение стеклокристал-
лических материалов, в том числе легкоплавких стеклоцементов
для получения вакуумно-плотных соединений. Эти работы прово-
дятся с целью герметизации оптически прозрачных крышек кор-
пусов, получения герметичпых элементов конструкции микросбо-
рок, гермовводов с использованием алюминиевых н титановых
сплавов и герметичных мсталлостеклянных корпусов.
Ставится задача уменьшения ширины линий до 50... 100 мкм,
а диаметра отверстий до 100 мкм. Во всех работах отмечается, что
сопротивления проводников в многокристалльных керамических
платах, полученных методом послойного толстопленочного нара-
щивания, являются величинами одного порядка, а именно: 0,010...
...0,035 Ом/П для проводников из тугоплавких паст на основе
молибдена и вольфрама и 0,004 ...0,090 Ом/П — для проводников
из проводящих толстопленочпых паст.
Фирма IBM (США) производит МККП с числом слоев от 20
де 33 [82]. Максимальный размер МККП 155X155 мм2.
Производство многослойной керамики автоматизируется. Нап-
ример, фирма Rosenthal (ФРГ) организовала производство та-
ким образом, что автоматическая установка формирует керами-
ческую ленту круглосуточно без вмешательства человека-операто-
ра, а вырубка осуществляется на станках с ЧПУ [82]. Оборудо-
вание фирмы IBM осуществляет пробивку отверстий в заготов-
ках сырой керамики автоматически на основе применения ЭВМ
и микропроцессоров.
Среди новых технологических методов особо следует отметить
получение межсоединений без пробивки или прошивки отверстий
в сырой керамике. Этот метод получил название метода попереч-
ных межсоединений. Он обеспечивает получение МККП с про-
водниками, имеющими сечение 1120X25 мкм2. Отсутствие опера-
ции пробивки отверстий делает метод простым и экономичным.
223
Предложен способ получения отверстий в сырой керамической
заготовке продавливанием металлических шариков диаметром.
0,1 мм [59J.
Наряду с разработкой новых технологических приемов и ме-
тодов происходит интенсификация работ по замене оксида алю-
миния, являющегося традиционным материалом для толсто- и
тонкопленочных подложек, подложек ИС и больших многокрис-
тальных подложек, способных рассеивать значительную мощность.
В последнее время выдвинулись на видное место керамические
материалы с более высокой теплопроводностью и лучшим согла-
сованием ТКР подложки и кремния.
В области керамических корпусов для ИС продолжается про-
цесс вытеснения выводов корпусов типа DIP безвыводными крис-
таллопосителями и корпусами с матрицей.
Среди металлостеклянных корпусов следует отметить их но-
вые типы Versipak и Isopak. Они изготавливаются групповым ме-
тодом в условиях ГАП на одной коваровой пластине, в которой
травлением формируются щели для выводов. В щели запаива-
ются стеклянные изоляторы. Такие корпуса выдерживают до 1000
термоциклов в .интервале температур 135... 175° С и обеспечивают
надежную защиту от окружающих воздействий.
Технология вакуумно-плотного соединения керамики и стекла
с металлом характеризуется расширением возможностей ранее
разработанных методов, применением новых материалов.
В связи с развитием новых видов керамики предложен способ
пайки, Особенно пригодный для керамики на основе нитрида и
карбида кремния. Он заключается в нанесении на поверхность
керамики слоя титаната или алюмината меди и последующей пай-
ке с такими металлами, как нержавеющая сталь, чугун, платина
или палладий, серебряным, медным или золотым припоем. В
случае нанесения на титанат меди второго слоя из оксалата ни-
келя соединение осуществляют без припоя, посредством термо-
диффузии под давлением.
6.2. НАСТРОЕЧНО-РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ И КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
РАБОТЫ
Настроечно-регулировочные и Контрольно-измерительные
(НРКИ) работы являются одним из ключевых этапов производ-
ства РЭА. Они выполняются на всех стадиях производства от
входного контроля элементов до приемосдаточных испытаний го-
товой аппаратуры. Положение в области производства НРКИ
оборудования является индикатором состояния всей радиоэлект-
ронной промышленности. Показательным является то, что трудо-
емкость НРКИ-работ составляет значительную долю (пятую
часть) в общей трудоемкости производства РЭА.
НРКИ — комплекс разнообразных работ по наладке и на-
стройке электрорадиоэлёментов и модулей РЭА, регулировке и
доводке их до требований, определяющих их параметры. Электро-
224
радиотехнические и контрольные операции выполняются едины-
ми средствами, установленными в конструкторской документации
(точнее в ТУ на нее), и вне зависимости от видов производства.
Изделие РЭА можно условно подразделять на две группы
(рис. 6J11), Настроечные операции применяются только в ЭРЭ,
где есть резонансные явления (рис. 6.12), регулировочные — в
электромеханических устройствах.
Модули 1-го уровня — ячейки на печатных платах: проводят-
ся анализ технического состояния, операции выявления и устра-
нения неисправностей, настройка резонансных устройств и регу-
лировка по параметрам.
Рис. 6.11. Классификация РЭА по НРКИ-работам:
изделие, требующее доводки, наладки, регулировки, настройк£ Б —изделие, не тре-
бующее этих операций
Рис. 6.12. Состав НРКИ-работ в модулях РЭА
8—99 225
Операции настройки обязаны несовершенству ЭРЭ. В ряд*
случаев экономически нецелесообразно изготавливать презицион-
ные ЭРЭ.
Регулировочные операции имеют более серьезные основания:
1) устранение недостатков и ошибок, обусловленных всем цик-
лом производства, 2) компенсация случайных отклонений от но-
минальных значений размеров деталей после механической об-
работки; физико-химические свойства материалов; отклонение
фактического значения параметров от заданного номинала.
Контрольно-измерительные работы — операция окончательной
оценки качества, выдача информации о состоянии изделия, борь-
ба с неопределенностью, смыкание измерений и действий.
В общем случае контрольно-измерительные работы имеют сле-
дующую укрупненную иерархическую структуру:
входной контроль и проведение испытаний комплектующих эле-
ментов и изделий;
операционный контроль в процессе производства РЭА; в то»
числе контроль печатных плат, конструктивно и функционально
законченных узлов, ячеек, модулей, блоков, устройств, электриче-
ского монтажа панелей, рам и шкафов и т. д.;
контроль основных электрических параметров готовых изделий
и проведение испытаний.
При создании автоматических устройств контроля печатных
плат основным затруднением является разработка способа
(средств) снятия информации о наличии связей между ее узло-
выми точками. Для контроля конструктивно законченных узлов
существуют два метода: параметрический (статистический, дина-
мический) и функциональный. Особо следует выделить диагности-
ческий контроль.
Одно из центральных мест в проведении контрольно-измери-
тельных работ занимает проверка электромонтажа панелей, рам
и шкафов.
Экономические соображения в пользу автоматизации сами по
себе являются решающими, когда речь идет о контроле в усло-
виях крупносерийного производства. Нижний порог производи-
тельности, при котором целесообразно автоматизировать конт-
роль, составляет 300 компонснтов/ч.
Автоматизация контроля и испытаний аналоговых устройств
вызывает значительные трудности прежде всего из-за большого
разнообразия параметров, сложности их структуры. Преобразова-
ние таких параметров в форму, пригодную для машинной обра-
ботки, является сложной технической задачей.
В настоящее время, например, в области контроля аналого-
вых ИС и микросборок продолжаются разработки многофункцио-
нальной КИА на основе параметрической и конструктивной уни-
фикации.
Наиболее полно вопросы контроля и испытаний решены для
цифровых устройств. Это объясняется прежде всего простотой
структуры выходных параметров цифровых устройств, относитель-
226
лой легкостью формализации структуры и возможностью обра-
ботки поступающей информации в цифровой форме.
Средства контроля цифровой аппаратуры можно разделить на
три категории. К первой относится аппаратура для контроля ИС
средней и малой степени интеграции; ко второй — для контроля
узлов, плат, блоков и приборов, использующих СИС, БИС, мик-
ропроцессоры; к третьей — контрольно-наладочная аппаратура,
позволяющая испытывать и отлаживать аппаратные и програм-
мные средства микропроцессорных комплексов.
Автоматизированное измерительное оборудование дает возмож-
ность значительно снизить себестоимость обнаружения неисправ-
ностей и ремонта аппаратуры, обеспечив повышение производи-
тельности труда за счет уменьшения затрат времени на поиск не-
исправностей. Несмотря на свою сравнительно высокую первона-
чальную стоимость, автоматизированные системы контроля оку-
паются уже в первые годы функционирования.
Экономическая целесообразность использования автоматизиро-
ванных контрольно-измерительных систем на производстве опре-
деляется объемом производимой продукции; приемлемым уровнем
качества комплектующих элементов, поступающих от поставщика;
производственными затратами; надежностью, которую будет иметь
изделие, при условии, что испытания комплектующих элементов
не проводятся.
Если взять'в качестве примера из опыта США, ИС. затраты на изготовле-
ние которых с учетом накладных расходов составляют 10 дол./ч, то использо-
вание автоматизированной испытательной системы производительностью 500
ИС/ч и ежегодными амортизационными отчислениями 8 тыс. дол. будет эконо-
мически оправдано при объеме производства 44 тыс. ИС в год.
Автоматизация технологических процессов проверки, контроля
и испытаний радиоэлектронных изделий в процессе их производ-
ства приобретает определяющее значение. По сути дела, можно
говорить о становлении новой крупной отрасли. Это обусловлено
быстрыми темпами роста номенклатуры радиоэлектронных изде-
лий, увеличением их сложности и повышением требований к ка-
чественным показателям, а также перестройкой производства,
т. е. созданием ГПС.
При изготовлении сложного радиоэлектронного оборудования
(даже при тщательной отработке конструкции и технологии) брак
производственного характера почти неизбежен. Исключение оши-
бок монтажа в процессе производства является проблемой, без
решения которой невозможен рост выпуска РЭА с одновременным
повышением се качества, надежности и уменьшением стоимости.
В состав участка автоматизированной технологической подго-
товки производства ГАП для обеспечения работы и оперативной
перенастройки типового ГПМ контроля должны быть участок из-
готовления и метрологической проверки устройства адаптации и
соответствующая САПР. Практически для этого могут быть ис-
пользованы технические средства САПР подготовки производства
8* 227
электринпыл г i-rn. ................ _, .. _.r....
водственные участки изготовления печатных плат и электронных
узлов. На рис. 6.13 приведена типовая схема ГПМ [20]. В каче-
стве примера следует упомянуть автоматизированную систему
контроля параметров, выполненную как ГПМ контроля парамет-
ров кассетных магнитофонов в сборе. Измеряются следующие па-
раметры и характеристики:
1) отклонение скорости ленты от номинального значения;
2) коэффициент детонации; 3) напряжение на линейном выходе;
4) номинальный уровень записи; 5) АЧХ канала записи — воспро-
изведения; 6) уровень стирания; 7) коэффициент гармоник на ли-
нейном выходе; 8) эффективность автоматизированной регулиров-
ки уровня записи; 9) поминальная выходная мощность. Управле-
ние. 6.13. Структурная схема ГПМ контроля
бота-манипулятора. Длительность контроля — не более 5 мин.
Значения 'измеренных параметров могут быть выведены на инди-
каторное табло и распечатаны.
Ускорения технического прогресса, повышения производитель-
ности труда и снижения трудоемкости настроечно-регулировочных
и контрольно-измерительных работ при изготовлении РЭА можно
достичь лишь на основе применения автоматизированной КИА и
ГПМ контроля. Направления создания этих средств следующие
(рис. 6.14):
высокопроизводительный параметрический контроль изделий
электронной техники (I);
контроль в производстве микросборок и функциональных уст-
ройств на новых физических принципах функционирования (ФУ
на НФПФ) (II);
контроль сложных монтажных структур (III);
автоматизированный функциональный и параметрический конт-
роль электронных модулей ГЭА (IV);
функциональный и параметрический контроль СВЧ-уст-
ройств (V);
функциональный и параметрический контроль в производстве
бытовой РЭА (VI).
Задача создания новой техники, обеспечения требований науч-
но-технического прогресса нашла отражение в программе, преду-
сматривающей разработку методов и принципов построения агре-
гатировапной автоматизированной аппаратуры контроля, в том
числе для оптоволоконных линий связи, колориметрических ха-
рактеристик телевизионных приемников, принципов адаптации
средств контроля с изделиями, а также анализ технологических
процессов с разработкой предложений по оснащению технологи-
ческим оборудованием для условий ГАП (рис. 6.15). В програм-
ме намечены конкретные разработки, объемы централизованного
изготовления КИА предприятиями машиностроительной базы и на
условиях кооперации.
Рис. 6.14. Распределение трудоемкости ИРКИ по объектам контроля:
Рис. 6.15. ГПМ тестового контроля и диагностики электрических параметров циф-
ровых ячеек
Анализ научно-технических проблем создания новой техники и
технологии НРКИ-работ в производстве РЭА предполагает кор-
ректировку действующей и разработку новой НТД, направленной
на совершенствование организации производственных процессов,
методов их выполнения и оснащения технологическим оборудова-
нием. Силами технологических НИИ и КБ предполагается кор-
ректировка основополагающей НТД по КИА, типа технических
требований (ТТ), общих технических условий (ОТУ) математи-
ческого, программного и метрологического обеспечений КИА. Тре-
буют отражения и упорядочения в НТД вопросы организации и
порядка внедрения и эксплуатации КИА, технологичности и конт-
ролепригодности РЭА, развития системы технологической подго-
товки производства.
Реализация программы совместно с проведением необходимых
организационно-технических мероприятий позволит снизить трудо-
емкость НРКИ-работ к 1990 г. не менее чем в два раза, повысить
культуру производства.
230
6.3. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РЭА
В производстве РЭА трудоемкость механообработки занимает
«более четверти всей трудоемкости изготовления изделий. Прогноз
на длительный период предполагает незначительное уменьшение
(до 20%) трудоемкости механообрабатывающих процессов за
счет применения более прогрессивных методов формообразования
и перехода на новую элементную базу. Этим объясняется прис-
тальное внимание разработчиков ГАП к проектированию типовых
.структур в механообрабатывающих цехах. Такие структуры объе-
диняют общей системой управления транспортно-накопительную
систему и обрабатывающее оборудование типа: переналаживае-
мый агрегатный станок, станок с ЧПУ или обрабатывающий
центр (ОЦ). Проектирование модулей ГАП проводится с расче-
том максимальной универсальности технических средств для боль-
шей гибкости перестройки станка и минимального числа переста-
новок обрабатываемой детали.
На рис. 6.16 показана схема модуля ГАП для изготовления
деталей типа «тела вращения» массой до I кг, на рис; 6.17 —
схема модуля ГАП для корпусных деталей массой до 1 кг [13].
Такие модули могут обрабатывать только определенную груп-
пу деталей. Вот почему перед предприятиями стоит важная зада-
ча с. помощью группировки и типизации обрабатываемых деталей
обеспечить широкое применение поточных методов групповой об-
работки деталей в создаваемых ГПС. Известно, что только деся-
тую часть времени деталь находится в обработке, остальное —
она транспортируется или пролеживает.
Гибкий производственный модуль и его модификация на базе
станков ТПК-125ВМ, 1И611ПФЗ и ПР РФ-204М с транспортной
Рис. 6.16. Компоновка ГПМ для де-
талей типа «тело вращения»:
1 — станок (типа ТПК-125ВМ); 2 —устрой-
ство загрузки; 3 — устройство захиата; 4—
переналаживаемый патрон; S —ПР (типа
РФ-20-1М); 6 —устройство связи ставка с
ЧПУ с системой управления модуля
Рис. 6.17. Компоновка ГПМ обработ-
ки корпусных деталей:
1 — станок (типа ЛФ-260МФЗ); 2—пнев-
матическое устройство зажима; 3 — нако-
пительное устройство; 4 — устройство за-
хвата; 5--ПР (типа РФ-204 М); б —уст-
ройство приема готовых деталей; 7—уст-
ройство связи станка с ЧПУ с системой
управления модуля
231
Рис. 6.18. Компоновка
ГПМ:
1 — пневмопатрон; 2 —
загрузочное устройство;
3 — транспортное устрой-
ство; 4 — захватывающее
устройство; 5—ПР РФ-
204; 6 — приемное уст-
ройство; 7 —кронштейн
для фиксации станков;
8 — станки (типов
1И611ПФЗ, ТПК-125ВМ);
системой на базе ЛАД показаны на рис. 6.18. Модуль предназ-
начен для обработки деталей типа «вал», «фланец», «крышка»
массой до 1 кг, диаметром до 100 и длиной до >150 мм; число стан-
ков, обслуживаемых промышленным роботом в этом случае —
два.
ГПМ, состоящий из трех станков (двух станков 1Г340ПЦ и
одного станка ТПК-125ВМ), предназначен для механической об-
работки деталей типа «диск». Деталь в этом модуле проходит по-
следовательную обработку — полный цикл, начиная от заготовки
до получения готовой детали. Станки связаны между собой транс-
портными средствами, причем первое из них предназначено для
передачи непосредственно детали от станка к станку, второе —
для перемещения ПР (РФ-204М) (рис. 6.19).
Гибкий производственный модуль разработай на базе токарно-
го и фрезерного станков (типа 1И611ПФЗ, ЛФ-260МФЗ), комплек-
тов технических средств — ПР-загрузчика (РФ-205М), ПР-уклад-
Рис. 6.19. Компоновка
ГПМ:
I — комплект захваты-
вающих устройств; 2 —
станки (типов 1И611ПФЗ.
ТПК-125ВМ, ЛФ-260ЛФЗ);
3 — манипулятор-загруз-
чик (РФ-205,; 4 — уст-
ройство зажима; S — уст-
ройство управления; 6 —
устройство связи; 7 —
устройство перемещения
(РФ-101) (вводится при
необходимости,; 8 —
укладчик (501М); 9 —
ячеистая тара; 10—крон-
штейн для фкксацп»
232
чика (РФ-30IM), пневмотисков, пневмопатрона — и предназна-
чен для обработки деталей типа «тела вращения» массой до 1 кг»,
диаметром и длиной до 100 мм. Модуль может работать в нала-
дочном и автоматическом режимах.
На рис. 6.20 показана укрупненная схема организационного
взаимодействия ГАП механообрабатывающего цеха с АСУ одно-
го из предприятий, автоматизированным конструкторским бюро
(АКБ) и отделом главного технолога (ОГТ) [16]. Основные тех-
нико-экономические характеристики, полученные от внедрения
ГАП на предприятии, приведены в табл. 6.4. Структурная схема
ГАЦ механообработки изображена на рис. 6.21.
Следует отметить, что в механической обработке деталей РЭА
автоматизация производства достигала более высокого уровня,,
чем на других участках, таких как сборка и монтаж, производст-
во печатных плат и т. д. Уже работают гибкие автоматические
механообрабатывающие цехи по изготовлению узлов РЭА на
предприятиях страны.
Большое значение для автоматизации производства имеет соз-
дание нормативных требований как для самой ГПС, так и для-
детали, изготавливаемой в условиях ГПС. Автоматичность дета-
ли, являясь частным свойством технологичности изделия, показы-
вает, как деталь приспособлена к изготовлению в ГАП, характе-
ризует рациональность и удобство производства с минимальны-
ми затратами.
Для механической обработки деталей РЭА [71], наподобие1
сборочно-монтажного производства, предложены четыре показате-
ля автоматичности: ориентация, транспортабельность, базирова-
ние и закрепление.
Значение ориентации с применением ПР возрастает. Одним из-
критерисв при оценке автоматической ориентации является сим-
метрия деталей (для шарикоподшипника коэффициент симметрии
бесконечен). Повышение несимметричности деталей вызывает не-
обходимость проведения дополнительной ориентации. Их необхо-
димо расположить вдоль, папример, наибольшего размера, затем
повернуть в плоскости, проходящей через этот размер, далее по-
ворачивать в плоскости, перпендикулярной к этому размеру. Та-
кую тройную ориентацию требуют детали, имеющие одну плос-
кость или симметрию отдельных участков корпусной детали.
Транспортабельность зависит от формы детали, размера, ма-
териала. Так, микроминиатюрные элементы РЭА сложно транс-
портировать, иногда требуются специальные захваты, снабженные
оптикой для манипуляции с ними.
Автоматическое базирование количественно характеризуется-
числом возможных баз детали и числом движений, необходимых
для базирования детали на ГПМ.
И, наконец, автоматическое закрепление можно количествен-
но оценивать отношением числа поверхностей, за которую деталь-
может быть надежно закреплена при обработке к числу всех эле-
ментарных поверхностей детали.
233
Рис. 6.20. Схема структуры предприятия
Состав ГАП гальванопокрытия ГАП автоматико-револьвер- ных работ ГАН мххаисх'бряботкн ГАП слссарпп-каркасных
Основное технологичес- кое оборудование Линии Л Г-42 —3 ед. Т-6-25 — 4 ед. (аналог японского станка) 1И611ПФЗ—-4 ед. 2р135Ф2 —1 ед. КО-122П —1 ед. СИСК-81/3100- 1 ед.
Промышленные работы и автооператоры Автооператоры линии Л Г-42 —7 ед. - РФ202М—1 ед. РФ204М — 2 ед.
Вид транспортных средств Транспортирующее уст ройство для катодных штанг — 2 ед. Транспортная тележка МП-12Ф (или аналог) — 2 ед.
Склады ГСП-300 — 4 ед. СТАС с автоматическим управлением ТСП-300 —2ед.
Контрольно-измеритель- ные средства Входит в систему управ- ления линиями. Измери- тели — толщины покры- тия Координатная измерительная .машина КИМ 2 ед.
ЭВМ: управление предприя- тием (АСУП) ЕС-1045
управление участков (САУГЛП) Мини-ЭВМ СМ-1420
управление модулями ГАП МикроЭВМ «Элекгронн- ка-60* —2 ед. МикроЭВМ «Электрони- ка-60» — 2 ед. МикроЭВМ «Электрони- ка-60» - 8 ед. МикроЭВМ «Электрони- ка-60»—3 ед.
АРМ 14 ед. АРМ в составе АКВ для автоматизации разработки конструкторской и технологической документации
Выпускаемые изделия Общая площадь покры- тий 63 м2/год Втулка, фланец 20 мм Втулка, фланец 100 мм, 50 мм — 1 кг Плоские лицевые панели 250x400X3 — 1 кг
Объем изготовления из- делий в ГАП 80 ...90% -50% 40... 50% 20 ...25%
>o6pa6oi
236
Как видно из сказанного, показатели автоматичности позволя-
ют объективно определить пригодность конкретной детали для
изготовления в ГПС.
6.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ
И ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ РАБОТ
В настоящее время в радиоэлектронной промышленности каж-
дый второй рабочий занят ручным трудом, каждый третий —
неквалифицированным, каждый четвертый — на вспомогательных
•операциях.
Высвобождение одного работающего обходится:
при механизации основных технологических процессов —
10—12 тыс. руб.;
при механизации транспортно-складских систем — 3—4 тыс.
руб.
Внедрение автоматизации транспортно-складских систем обес-
печит экономический эффект от I до 8 руб. на !1 т годового гру-
зооборота. Высвобождение для основного производства рабочих,
занятых в сфере ПРТС работ, является одной из самых актуаль-
ных задач, решение которой — в повышении организационно-тех-
нического уровня (ОТУ) ПРТС работ, в их механизации и авто-
матизации.
Для этого необходимо изучать организационную структуру
участка, цеха, завода с целью выявления характера грузопотоков,
производственных связей между подразделениями.
Цель создания и функционирования любого склада, в том
числе и автоматизированных складов ГАП, состоит в том, чтобы
принимать с транспорта грузопоток с одними параметрами, пере-
рабатывать и выдавать его на другой транспорт с другими пара-
метрами и выполнять это преобразование с минимальными затра-
тами.
Необходимость создания складов возникает из-за различия и
неравномерности производственных циклов поставщика и потре-
бителя, а также из-за особенностей работы транспорта. Прибытие
и отправление грузов со складов представляет собой стохастичес-
кие процессы, а характерные для ГПС переналадки производства,
связанные с переходами на выпуск новых видов продукции, толь-
ко усиливают неопределенность этих процессов при необходимос-
ти ритмичной работы ГПС.
Для определения целесообразности применения той или иной
транспортно-технологической схемы рассматриваются следующие
показатели:
грузопоток; масса грузовой единицы; расстояние транспорти-
ровки; режим работы; уровень и степень механизации.
Трудности определения основных параметров складов связа-
ны с характером процессов поставок и потребления, а также и с
отсутствием статистики. Хотя конкретный график выпуска изде-
лий при проектировании РЭА не известен, существуют данные об
237
общих объемах поставляемой и потребляемой продукции по каж-
дой номенклатуре, сведения о характере процессов поставок и
потребления, о среднем числе партий или среднем интервале меж-
ду партиями, которые будут реализованы в течение планового пе-
риода.
Одной из основных тенденций в совершенствовании мелкосе-
рийного производства является организация «безлюдного» техно-
логического процесса с созданием гибких автоматизированных
(автоматических) производств.
В области ПРТС работ — это создание:
автоматической транспортной системы (АТС) для заготовок;
АТС для инструмента; АТС для технологических отходов:.. АТС
для готовой лродукции; автоматического склада (АСС) заготовок;
АС инструментов; АС готовой, продукции.
Следует особо подчеркнуть, что АСС совместно с АТС состав-
ляют «нервную» систему в ГПС, так как по командам УВК обес-
печивают заданный ритм всего обслуживающего производства
ГАП.
Возможные функции автоматических складов в ГАП следую-
щие:
1. Накопление исходного сырья, основных материалов и заго-
товок. 2. Накопление вспомогательных материалов. 3. Накопление
порожней тары. 4. Комплектация деталей, узлов и полуфабрика-
тов (для ГАП сборочного участка, цеха). 5. Хранение инструмен-
та и приспособлений. 6. Хранение сменной технологической оснаст-
ки для ГАП. 7. Хранение сменных захватов для промышленных
роботов (ПР), используемых в ГАП. 8. Хранение сменных уст-
ройств КИП и автоматики, используемых в ГАП. 9. Хранение
быстро изнашивающихся запасных частей технологического обо-
рудования ГАП. 10. Накопление готовых изделий. .11. Временное
хранение отходов производства. 12. Временное хранение бракован-
ных деталей.
Автоматическая транспортно-складская система должна отве-
чать следующим требованиям:
полное сопряжение с системой организационно-экономического
планирования и управления цехом;
гибкость, адаптируемость к изменению номенклатуры, объема
производимой продукции;
модульность конструкций, малая трудоемкость их изготовле-
ния и материалоемкость, рациональное использование площадей,
а также простота наращивания модулей;
унификация математического языка, конструкции, надежгость.
В общем случае автоматический склад состоит из накопителя
грузов; устройства загрузки и выгрузки грузов из накопителя и
вспомогательных устройств; транспортно-складской тары; систе-
мы автоматического управления складом.
Для визуального дистанционного контроля за работой уст-
ройств автоматических складов, управляемых АСУ ТСП, могут
238
применяться промышленные ТВ-установки (например, типа 1ТУ-
51, ПТУ-55).
Находят применение две основные разновидности стр у куры
ГПС, имеющие в основе своей централизованный склад загопвок
и инструментов. В структурах первого типа связь обрабатьваю-
щих модулей с ячейками склада осуществляется с помощью пт с.-
бел ера-автоопер агора, обслуживающего склад. Автооператор «ла-
дывает кассеты с заготовками в соответствующие ячейки, забира-
ет их но вызовам — командам управляющего вычисли тел но го
комплекса и перемещает на перегруз очно-накопительную позщию
производственного модуля.
В структуре 2-го типа штабелер-автооператор передает к ссе-
ты с заготовками на автоматическое транспортное устройтво,
связывающее центральный склад с роботизированными техно о ги-
ческими модулями различных компоновок.
При централизованном размещении складского хозяйства 'АП
большая часть складов различных грузов размещается в обцем
крупном блоке складов. При децентрализованном размет пи it
складского хозяйства ГАП склады материалов и готовой праук-
ции размещаются отдельно, а промежуточные склады входат в
состав робототехнологических комплексов (РТК), ГАП-линш и
ГАП-участков.
Особенности современного этапа развития транспорта о-стад-
ских систем следующие:
высотное складирование грузов, как правило, одноэтажные вы-
сотные склады; максимальное использование складских объемов;
применение специального складского оборудования, причем ми кие
детали (типа тел вращения) укладываются в стандартную тару
(ящики), в необходимых случаях со специальными ложеменами
для деталей. Корпусные детали перемещаются без тары, но час-
то с технологическими приспособлениями (палетами), обесгечи-
в а тощим и точную установку и закрепление их на столах стан-
ков при обработке; применение конвейерных систем; исп о лью ва-
нне ЭВМ, оргтехники.
На рис. 6.22 показан состав тр а нспортно-складской си семы
ГАП для РЭА. На рис. 6.23 приведена классификация состава
АТСС ГАП.
Поток материалов начинается на автоматическом складе за-
готовок и заканчивается на автоматическом складе отправю го-
товой продукции. В многоступенчатом производстве поток мате-
риалов осуществляется частично с возвратными циклами. Инстру-
менты подаются почти подобным образом через участки механи-
ческой обработки. Все операционные потоки любого типа мате-
риалов, как, например, обрабатываемых изделий, инструментов,
измерительных устройств и т. п., могут выполняться автоматпес-
ки с помощью «робокар» или подвижных роботов с ипдуктишым
управлением.
В АТСС может использоваться как напольный, так и под веной
транспорт (подвесные конвейеры различного типа). Наиболеечас-
239?
Транспортно-складские системы ГАП
. склады . транспорт система автоматизированного управления
- стеллажи -перегрузочные устройства ЭВМ
- штабеперы-роботЫ - конвейеры - микропроцессоры
-тара - транспортные роботы - устройства локальной автоматизации
- комплектовочные ^путевая автоматика -устройства связи
устройства и сигнализации
.локальная автоматика устройства связи с УВК ГАП
Рис. 6.22. Состав ТСС ГАП для РЭА
I Автоматизированные склады |
Рис. 6.23. Классификация состава АТСС ГАП
то АТСС проектируются на основе использования только наполь-
ного транспорта: стеллажей с кранами-штабелерами, роликовых и
цепных напольных конвейеров, напольных рельсовых и безрельсо-
вых тележек.
Преимущества напольных тележек: гибкая структура, завися-
щая от технологического процесса; высокий уровень автоматиза-
ции при переналадке: нетребовательность к высоте помещений.
Управление тележкой: бортовая ЭВМ либо с обменом инфор-
мации в причальных -устройствах от центральной ЭВМ. Траекто-
рией движения управляют оптические, электромагнитные, акусти-
ческие, гироскопические или другие системы управления курсом.
Такие тележки, как «Электроника», НЦТМ-01, МП13Т, движутся
по светоотражающей полосе, считываемой фотоэлектрической сис-
темой. Часто применяит электромагнитную систему, где трасса
движения задается индукционным шлейфом, например медной
шиной. Протекающий по шлейфу переменный ток определенной
240
частоты индуцирует напряжение в катушке антенны тележки. Уп-
равление тележками осуществляется либо с помощью устанавли-
ваемого на них микропроцессора по программам, передаваемым
от неподвижного пульта, либо с помощью центральной ЭВМ. На
практике может быть использован любой из этих способов или
комбинация из них.
Питание тележек осуществляется от аккумуляторов, требую-
щих подзарядки через каждые 16 ч работы, что является их не-
достатком.
Применение автоматизированных систем транспортировки, ос-
нащенных самоходными тележками, выгодно, несмотря на суще-
ственные затраты при их внедрении. Самоходные тележки можно
приспосабливать к уже имеющемуся оборудованию; с их исполь-
зованием значительно сокращается незавершенное производство.
По расчетам института проблем транспортировки изделий, авто-
матизированные системы с самоходными тележками могут оку-
питься менее чем за 3 года. Другим преимуществом этих систем
является возможность их быстрого внедрения на уже действую-
щих предприятиях с минимальными нарушениями в производст-
венном процессе. Они потребляют сравнительно мало электро-
энергии, не создают шума и не загромождают пол, поскольку
направляющие линии наносятся на его поверхность или прокла-
дываются над ним. Косвенно тележки способствуют содержанию
проходов в цехах свободными для беспрепятственного движения
тележек.
При расширении и модернизации предприятий,, оснащенных ав-
томатизированными системами транспортировки, последние могут
быть быстро модифицированы и расширены в соответствии с пот-
ребностями производства при сравнительно небольших затратах.
_____ Транспортные связи
----Информационные связи
Рис. 6.24. АСС ГАЦ
9—99
Проектирование ACC сле-
дует начинать с построения
производственной структуры
складской системы на основе
производственной структуры
ГАП с учетом обеспечения
требуемой переналадки при пе-
реходе на изготовление новых
изделий. Наиболее сложным
является выбор структуры тех-
нологического процесса скла-
дирования, так как она зави-
сит от многих факторов.
Примерный состав произ-
водственной структуры АСС
показан на рис. 6.24.
Рис. 6.25. Компоновка ГПМ транспорта- В рамках АСУ ТрЯНСПОрт-
Ровки но-складскими процессами
АСС ГАП решаются две груп-
пы задач с помощью ЭВМ: 1) текущее планирование и управление
технологическими процессами АСС; 2) статистические и учетные
операции.
В качестве примера на рис. 6.25 приведена компоновка ГПМ
транспортировки для перемещения в сборочно-моитажпом произ-
водстве накопителей, содержащих кассеты с ЭРЭ, печатные пла-
ты, собранные узлы со склада к модулям сборки и между моду-
лями.
6.5. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЭА
Автоматизация производства печатных плат. По данным много-
численных зарубежных обзоров и прогнозов на 80-е гг. тенденция
производства ПП сохраняется. Доминирующая роль будет по-
прежнему принадлежать стеклоэпоксидным ПП. Средний рост
выпуска ПП за год составит 14,3%. Распределение по типам сле-
дующее:
Односторонние стеклоэпоксидане..................................0,8%
Двухсторонние..................................................12,5%
Многослойные с 3—4 слоями....................................20,1%
Многослойные с 5—9 слоями....................................14,4%
Многослойные с 10 слоями и более.............................25,4%
Односторонние гетинаяеовые.....................................10,4%
Двусторонние гетинаксовыс......................................20,4%
Гибкие........................................................10%
Распределение ПП по областям применения:
Электронно-вычислительная техника...............................39%
Связь...........................................................28%
Военная техника................................................ 10%
Бытовая техника .................................................6%
242
Промышленная техника...........................................4%
Измерительная техника...........................................4%
Следует отметить, что на данном этапе ни один из методов
изготовления ПП не является оптимальным для всех случаев
применения. Основаниями для выбора преимущественной техноло-
гии являются требования к плотности монтажа, стоимости лами-
натов, возможность использования имеющегося оборудования, гиб-
ких автоматизированных линий, роботов, АСУТП и др.
Одним из основных технологических методов в производстве
печатных плат остается субтрактивный метод, основанный на ис-
пользовании фольгированных диэлектриков. Создание ПП повы-
шенной плотности монтажа обеспечивается использованием ди-
электриков с тонкомерной фольгой. Продолжаются разработки и
совершенствование технологических процессов изготовления ПП
аддитивным методом (рис. 6.26).
Внедрение ГАП печатных плат — первоочередная задача XII
пятилетки.
ГАП печатных плат состоит из модулей:
ГПМ получения рисунка схемы на ПП (рис. 6.27, 6.28). На
модуле выполняются операции: химико-механическая подготовка
поверхности заготовок, нанесение рисунка методом односторонней
сеткографической печати, УФ-отверждение краски, травление ме-
ди с пробельных участков в кислом растворе и снятие краски;
ГПМ химико-электролитической металлизации (рис. 6.29,
6.30): химическое и электролитическое меднение и нанесение за-
щитного покрытия «олово-свинец» на ПП;
ГПМ щелочного травления (рис. 6.31, 6.32): травление рисун-
ка ПП с защитным покрытием «олово-свинец», оплавление этого
покрытия и отмывки;
ГПМ кислого травления (рис. 6.33, 6.34): травление схемы сло-
ев МПП с защитным покрытием, снятие покрытия и подготовка
слоев к прессованию;
ГПМ прессования МПП (рис. 6.35, 6.36);
ГПМ сверления и фрезерования;
ГПМ защитного покрытия и маркировки ПП (рис. 6.37, 6.38).
Целесообразно остановиться подробнее на проектировании гиб-
ких ПП как базе для новых конструкторских решений.
Появление гибких ПП, обладающих свойствами печатного мон-
тажа, эластичностью и малой толщиной, было вызвано тем, что
они полнее удовлетворяют требованиям, предъявляющимся до
сих пор к жестким ПП; позволяют уменьшить толщину ПП, ко-
торая ограничивается наличием свободного пространства; каждая
ПП представляет собой законченный элемент, готовый для сбор-
ки блока; при монтаже не изменяется конфигурация скомпонован-
ного блока, ПП могут быть ровными, изогнутыми, скрученными,
сложенными в гармошку и т. д.; гибкую ПП можно соединять с
жесткой ПП, чтобы получить законченный узел межсоединений,
устраняющий использование соединения навесными проводами;
9* 243
Г Рис. 6.26. Структурная схема технологического
гибкие ПП обладают большой устойчивостью к механическим воз-
действиям, так как вся ПП изгибается под действием вибрации и
ударов.
ОпЫт фирмы Teledyne Electro-Mechanisms (США) показывает, что после
перевода конструкции одного из авиационных электронных приборов на гиб-
кие ПП. экономия времени сборки каждого образца составила 129 ч, а масса
прибора уменьшилась на 29% [38]. Аналогичная переработка другой военной
системы позволила сократить время сборки прибора на 140 ч и снизить его
массу на 50%.
Первоначально гибкие ПП появились как заменители электри-
ческих проводников. В настоящее время они стали применяться
для соединения устройств, образующих блоки, элементов, дета-
лей и подложек. Естественно, применение, гибких ПП усиленно
244
процесса изготовления МПП фотоаддитивным методом
развивается в этом направлении. Наблюдается постепенный пе-
реход от использования гибких ПП вместо жгутов к применению
их вместо целых панелей; например, разрабатывается технология
перевода на гибкие ПП проводного монтажа задней панели теле-
фонного коммутатора. Кроме того, повышается плотность упа-
ковки ПП, используется сквозная металлизация, изготовляются
многослойные ПП.
Еще одним важным направлением в разработке гибких ПП
является создание составных блоков из гибких и жестких ПП.
Жесткие печатные платы продолжают совершенствоваться и до
сих пор являются важными элементами, без которых не обходится
пи одно электронное устройство, так как благодаря производству
транзисторов элементы схем и приборы стали намного компакт-
нее по сравнению с эпохой электронных ламп. Однако, с какой
245
Рис. 6.27. ГПМ получения рисунка схемы методом сеткографви и последующего
химического травления в серийном производстве РЭА
Рис. 6.28. Компоновка ГПМ:
1 — загрузочно-разгрузочное устройство (штабелер, кассета, манипулятор); 2 — линия хи-
и«ко-механичесхой подготовки; 3—установка для рихтовки; 4 —усгрйства поворота заго-
товок на ЭО*; 6 — сеткографнчесхяй автомат; 6—установка УФ-отвермтення; 7 — конвейер-
ная распределитель потоков; 8—линия травления и снятия и. л.—
конвейера на 90*
краски; 9 — устройство поворота
246
Рис. 6.30. Компоновка ГПМ химико-
электролитической металлизации:
Рис. 6.33. ГПМ кислого травления
247
Рис. 6.34. Компоновка и состав ГПМ кислого травления
Рис. 6.38. Компоновка и состав ГПМ защитного покрытая и маркировки печат-
ных плат:
1 — установка автоматизированной загрузки ПП; 2 —комплекс модулей для хиыико-меха-
нимСкой подготовки поверхности заготовок ПП; 3 — установка р>хтсвки печатных плат;
4, 7, S —модули трафаретной печати; 5. 3, 10—модули ультрафиолетовой сушки; 6 —кан-
тователь; 11 —установка автоматизированной разгрузки ПП; 12 — устройство автоматиче-
ского управления модулем
бы плотностью упаковки, какими бы многослойными ни делались
ПП, наступает момент, когда дальнейшее повышение класса функ-
ционального блока и характеристик ПП ни к чему не приводит.
Выгодные качества ПП стало возможным еще более закрепить
путем производства ИС. Таким образом, в результате повышения
плотности упаковки схем, резкого сокращения расстояний между
соединяемыми элементами и ПП появилась возможность при про-
изводстве гибких ПП более эффективно, экономно и технологич-
но использовать свободное пространство.
В особую группу печатного монтажа на гибком основании мож-
но выделить гибкие печатные кабели.
Гибкий печатный кабель можно использовагь не только для
соединения внутри узлов и блоков РЭА, но и для размещения на
нем элементов. Если применение печатного кабеля ограничивает-
ся только внутриузловыми соединениями, то его длина редко пре-
вышает 50 см. Хотя гибкие печатные кабели обычно дороже плос-
ких кабелей других конструкций, они имеют определенные преи-
249
мущества при внутриузловых высокоплотных соединениях, где
требуется большое количество .разветвлений.
Преимущества гибких печатных кабелей:
I) высокая гибкость; кабель настолько гибок, что его можно
складывать вдвое с радиусом перегиба, равным его толщине.
Плоский кабель с мэйлоровой изоляцией серии 175 фирмы Ansley
Electronics (США) выдерживает 107 перегибов [83], очевидно, что
он может успешно использоваться в конструкциях с выдвижны-
ми ящиками, дверцами, в клавишах, т. е. там, где кабель должен
совершать возвратно-поступательное движение;
2) малые объем и масса;
3) постоянство электрических характеристик; ввиду того, что
проводники в кабеле геометрически упорядочены, емкостное соп-
ротивление, а также взаимные помехи и наводки стабильны я
могут быть вычислены (в отличие от связки отдельных проводов);
4) повышенная прочность; благодаря тому, что отдельные про-
водники скреплены в единой конструкции;
5) высокая надежность; простота конструкции плоского кабеля
устраняет возможность перекрещивания проводников и возникно-
вения других ошибочных соединений;
6) легкость монтажа; монтаж с помощью плоских кабелей об-
легчается тем, что для осуществления ответвлений достаточно раз-
резать кабель вдоль проводников на необходимую длину. Введе-
ние цветной маркировки отдельных проводников устраняет воз-
можность ошибочного соединения. Кроме того, экономятся затра-
ты на сборку РЭА, так как современные соединители для плос-
ких кабелей не требуют предварительной зачистки при соедине-
ниях;
7) хорошее рассеяние тепла; расположение проводников в од-
ной плоскости увеличивает теплоотводящую поверхность, при этом
величина допустимых токов возрастает по сравнению со связкой
отдельных проводников при том же сечении проводников.
Свойства гибких печатных кабелей в большой степени опре-
деляются параметрами оснований.
Использование плоских кабелей заставляет разработчиков
РЭА уже на начальной стадии конструирования уделять большое
внимание этапам, определяющим форму и топологию плоских ка-
белей. Каждый отрезок кабеля должен быть спроектирован так,
чтобы иметь достаточное число свободных проводников на слу-
чай, если потребуется провести незначительные изменения и до-
полнения, так как в отличие от круглых жгутов в плоские кабели
нельзя добавлять дополнительные проводники; в случаях серьез-
ных изменений приходится вводить новые кабели.
Важно учесть мнение зарубежных специалистов, которые считают, что срав-
нительно высокая стоимость плоского кабеля Может быть скомпенсирована эко-
номией трудовых затрат при проектировании и сборке. Например, если для
монтажа блока требуется 300 проводников, то. для расчета соединений .требу-
250
ется 120 ч, для подготовки чертежей — 60 ч и для окончательной сборки —
632 ч [86].
Применяя плоские кабели можно сократить время сборки образца до 8 ч,
хотя время для расчета и подготовки чертежей несколько увеличивается — до
180 и 360 ч соответственно.
Уменьшение трудоемкости на данных этапах изготовления обо-
рудования достигается за счет применения ЭВМ, сокращающей
затраты времени на транспортировку, вычерчивание чертежей про-
водников и подсчет стоимости системы.
Лакокрасочное производство. Важную роль в улучшении каче-
ства изделий играет повышение 'Качества лакокрасочных покры-
тий (ЛКП). Решение этой проблемы связано с внедрением новых
высококачественных лакокрасочных материалов (ЛКМ), обеспе-
чивающих эффективную противокоррозионную защиту изделий, а
также рациональных методов их нанесения.
Вместе с тем большое значение придается созданию экологи-
чески безопасных материалов и технологических процессов.
Обеспечение надежности изделий в большой степени зависит
от качества влагозащиты. Наиболее прогрессивной представляет-
ся технология получения «тонких» полимерных покрытий из газо-
вой фазы в вакууме. Экспериментально исследовался способ по-
лучения полипараксилиленовых покрытий (ППКП) из газовой
фазы.
В качестве примера на рис. 6.39 показан ГПМ влагозащиты
ячеек для сборочно-монтажного производства, предназначенный
для нанесения двухслойного влагозащитного покрытия на модуле
ЭМ1 методом окунания с последующим центрифугированием и
3-го слоя — методом пульверизации. Для сравнения на рис. 6.40
изображен ГПМ влагозащиты ячеек и блоков РЭА и БРА.
\3акончены работы по промышленному освоению ГПМ окрас-
ки1 пневмоэлектрораспылением окрасочным роботом «Контур-002»
для использования в составе ГАП (рис. 6.41, 6.42).
в. а а пр
^5 Х5 5 S
Рис. 6.39. Компоновка и состав ГПМ влагозащиты ячеек для сборочно-монтаж-
ного производства:
1 — установки сушки (терморадиациояные); 2 — установка нанесения покрытия пневморас-
«тылением; 3 —установки нанесения покрытия окунанием; 4 — стойка управления: 5 — шка-
управлеяия; 6 — накопитель для загрузки оборудования; 7 — накопитель для готовых
р
4
251
9 10
Рис. 6.40. Компоновка и состав ГПМ влагозащиты ячеек и блоков РЭА и БРА:
1. 12 — загрузочно-разгрузочное устройство: 2 —установка для вибромойки ячеек РЭА и
БРА; 3. 5. 7, II — терморадиационно-хонвективная сушильная камера; 4, 6 —установка для
нанессиня лака с последующим центрифугированием; 8 —окрасочная камера (проходная);
9—автоматическое устройство для нанесения лака с краскораспылителями (типа КА-3};
<0 — система красковоздухоподачн СЛА-1..Л — системы локальной автоматики; ЦПУ — цен-
тральный пульт управления ГПМ.
Рис. 6.41. ГПМ электропиевмокраскораспыления
Для ТАПЭМ предназначен модуль маркирования и УФ-сушки
знаков ОТК и даты выпуска на участке маркирования ПП. В
составе модуля предусмотрена установка УФ-сушки маркировоч-
ных обозначений.
Наиболее перспективные направления развития окрасочного
производства следующие: окраска погружением; нанесение поли-
мерных влагозащитных покрытий из газовой фазы в вакууме;
электрофорез; нанесение порошковых полимерных покрытий; ульт-
рафиолетовое отверждение (УФО) и радиационно-химическое от-
верждение (РХО) покрытий на изделиях РЭА и БРА; дальнейшая
252
Рис. 6.42
Рис. 6.42. Компоновка и состав
Рис. 6.43
ГПМ электропневмокраскораспыления:
1—окрасочные проходные камеры; 2 —системы краске- н воздухоподачи; 3 —окрасочные
роботы с системой управления и гидравлическими станциями; 4 — автоматические краско-
распылители; 5 —установка автоматического газового пожаротушения; 6 —система автома-
тического управления модулем; 7 — камера сушильная злектротерморадиацнониая конвек-
тивная с камерами охлаждения; 8 —подвесной конвейер.
Отдельными элементами, не входящими в состав модуля, являются манипулятор перегрузки
подвесок 9 с автоматической транспортной системы (АТС) на конвейер 8 и накопители
подвесок 10
Рис. 6.43. ГПМ напыления полимерных порошковых покрытий:
I — камера предварительного нагрева; 2 — камера напыления и улавливания; 3 — камера
оплавления; 4 — камера отверждения; 5 —камера охлаждения; 6 — роботы; 7— установка
напыления полимерными порошковыми покрытиями; 8 — система управления модулем; 9 —
подвесной конвейер.
Элементами, не входящими в состав модуля, являются манипуляторы, перегрузки подвесок
II с автоматической транспортной системы (АТС) на конвейер 8 я накопители подвесок 10
автоматизация окрасочного производства; создание окрасочных
модулей для применения в составе автоматизированных произ-
водств.
ГПМ напыления полимерных порошковых покрытий предназ-
начен для нанесения покрытий на изделия РЭА и БРА электро-
статическим методом посредством обученного робота (рис. 6.43).-
Современны-м требованиям экологии отвечают лакокрасочные
материалы без растворителей. Однослойное покрытие на основе
этих материалов имеет толщину ~300 мкм, обладает высокой
твердостью и обеспечивает эффективную антикоррозионную защи-
ту. Фирма Grace (ФРГ) изготавливает аппаратуру марки Hydra-
Cat для нанесения ЛКМ без растворителей [64]. Установки рас-
считаны на использование широкого ассортимента ЛКМ и пред-
ставляют интерес еще тем, что метод безвоздушного распыления
может быть применен для окраски крупногабаритных изделий.
Установки безвоздушного распыления успешно используются в
настоящее время.
253
Фирма Proecto (Финляндия) изготавливает установки для на-
несения пневмораспылителем двухкомлонентных ЛКМ. Смеситель
Dynamix, входящий в состав установки, обеспечивает точное со-
отношение составляющих ЛКМ, тщательное их перемещение. Ус-
тановки представляют несомненный интерес, так как двухкомпо-
нентные лакокрасочные составы широко используются для полу-
чения влагозащитных и защитно-декоративных покрытий изделий
РЭА и БРА,
Среди оборудования для нанесения ЛПК интересны установки
Airstatic S, выпускаемые фирмой Intec (ФРГ). Зарядка частиц
порошка в них осуществляется трибоэлектронным разделением за-
рядов в распылителе.
Фирма Ransburg-Gema AG (Англия) сообщает о разработке
кабины для напыления порошка. На станках распылительной ка-
меры находятся легко заменяемые и удобно очищаемые фильт-
рующие блоки небольшого веса. Размеры распылительной каме-
ры могут быть увеличены добавлением модулей; вместо фильт-
рующих блоков могут использоваться другие, например, распыли-
тельные устройства.
Зарубежные источники информации сообщают о разработках
и внедрении роботизированных окрасочных систем, в частности
гибкой системы DNC для нанесения ЛПК. Фирма Imhof-Bedco
Special Products Ltd (Англия) внедрила систему DNC, включаю-
щую в себя три робота, сушильную камеру и конвейер. Работа
каждого из этих элементов осуществляется синхронно со скоро-
стью движения конвейера. Управляют системой с помощью ЭВМ,
в память которой вводится следующая информация: порядок за-
грузки, число деталей, скорость конвейера, температура сушки,
используемый робот, тип и цвет краски, давление воздуха, тип
распылителя, напряжение, подаваемое на него. Движение конвей-
ера контролируется фотодатчиками, связанными с ЭВМ.
Сообщается также о разработке окрасочного робота модели
TR 4000 фирмы De bil bias (США) и Erallfa (Норвегия), кинема-
тические возможности которого приближены к способностям чело-
века [65]. Гибкая «рука» позволяет наносить ЛК'П в труднодос-
тупных местах. Число запоминаемых программ обеспечивает вос-
производимую равномерность покрытий. Применение робота дает
экономию ЛКМ за счет точного управления окрасочным распыли-
телем. У нас в стране и за рубежом продолжается разработка
автоматизированного оборудования и окрасочных модулей для
применения в составе ГАП.
Из сказанного можно сделать следующие выводы.
1. В течение последних лет в СССР и за рубежом наибольшее
внимание уделялось разработке ЛКМ, а также и методов их на-
несения и отверждения, позволяющих получать высококачествен-
ные покрытия и улучшать условия труда в окрасочных цехах,
обеспечивать соответствие окрасочного производства современным
требованиям экологии, сокращение материальных и энергетичес-
ких затрат при формировании покрытий.
254
2. Для автоматизации окрасочного производства разрабатыва-
ется автоматизированное оборудование для применения в соста-
ве ГАП. Ведутся разработка и внедрение модулей: окраски пнев-
моэлектрораспылепием, влагозащиты, герметизации бескорлусных
микросборок ПП'М, маркирования и УФ-сушки маркировочных
обозначений.
Автоматизация процессов гальванопокрытий. Экономия метал-
лов является наиболее важной комплексной проблемой, охваты-
вающей как значительное уменьшение толщины гальванопокрытий
без снижения их защитно-декоративных свойств, так и извлече-
ние всех драгоценных и цветных металлов из отработанных элект-
ролитов и сточных вод гальванических цехов.
Уменьшение толщины гальванических покрытий возможно лишь
при внедрении в промышленность самых эффективных блескооб-
разующих и выравнивающих добавок, позволяющих работать в
широком интервале плотностей тока. Также для этого необходимо-
значительно повысить качество подготовки покрываемых поверх-
ностей, совершенствуя как механические, так и особенно электро-
химические способы полировки деталей.
В целях экономии драгоценных металлов целесообразно при-
менять многослойные покрытия, в которых в качестве подслоя ис-
пользуют более дешевые металлы, и только верхний, очень тон-
кий слой металла, обладающий необходимыми свойствами, явля-
ется самым дорогим и дефицитным.
Другой путь экономии цветных и драгоценных металлов в
гальванотехнике — замена дорогих и дефицитных металлов более
дешевыми сплавами. Так, экономия никеля может быть достигну-
та за счет применения сплава никель-железо, экономия серебра —
заменой его на кадмий в сплавах с золотом, экономия золота —
при замене золота сплавами палладия.
у По зарубежным источникам информации годовой объем
золота, серебра и палладия, применяемых в США для нанесения
на различные электронные изделия и приборы (печатные платы,
контакты, полупроводники и т. п.), составляет соответственно 56,
78 и 2,7 т.
Следует отметить, что в последнее время наметилось некото-
рое увеличение потребления палладия в электронике, однако его
широкое использование тормозится из-за недостаточной изученнос-
ти физико-химических свойств палладиевых покрытий. Предпола-
гается, что в ;1988 г. потребление золота в электронике снизится
до .36 т/год, серебра — возрастет до 171 т/год и палладия — до
9,3 т/год. Рост потребления золота и других драгоценных металлов
в электронной и радиоэлектронной промышленности, а также по-
вышение цен на них на мировом рынке делают актуальными тех-
нологические и конструкторские работы, направленные на эконо-
мию этих металлов.
Одним из путей снижения потребления драгоценных металлов
является создание специального технологического оборудования,
предназначенного для нанесения металлов только на технологи-
255
чески необходимые участки микроэлектронной аппаратуры [29].
Такой метод покрытий называется локальным, селективным или
избирательным.
В отечественной промышленности для нанесения локальных
покрытий золотом используются установки струйного локального
покрытия и установки с применением изоляции специальными кол-
пачками, мастиками, кассетами.
Перспективным направлением в области электроосаждения
драгоценных металлов являются разработка и применение элект-
рологических сплавов палладия. Перспективными являются спла-
вы палладия с никелем, кобальтом, сурьмой, индием, серебром,
золотом. Проведена работа по применению сплавов палладия вза-
мен чистых драгоценных металлов. Легирование палладия различ-
ными металлами позволяет значительно изменить физико-механи-
ческие свойства покрытий. Электроосаждение сплавов палладия
производят из электролитов на основе комплексных соединений.
Разработана технология электроосаждения родия из электро-
лита на основе концентрата гексааквародий сульфата, изготавли-
ваемого нашей промышленностью. Исследовано влияние состава
электролита и режима электролиза, обеспечивающих получение
беспористых малонапряженных высококачественных покрытий ро-
дием. Установлено, что добавление сульфаминовой кислоты к ра-
створу гаксааквародий сульфата позволяет получить практически
беспористые покрытия родием. Разработаны методики очистки ро-
диевых электролитов, загрязненных неорганическими и органиче-
скими примесями. Рекомендованный электролит и технологический
процесс, разработанные методики очистки электролита внедрены
в промышленность для родирования контактных колец. Внедрение
обеспечило повышение надежности контактных устройств, сокра-
щение потерь родия при приготовлении и корректировке электро-
лита, позволило интенсифицировать процесс родирования. Эко-
номический эффект от внедрения превысил 100 тыс. руб.
Конструкция ряда промышленных изделий предусматривает
частичное изолирование поверхности металла от покрытия, т. с.
нанесение его не на всю поверхность детали, а лишь на ее отдель-
ные участки.
Отработан способ частичного изолирования поверхностей слож-
нопрофилированных деталей из титана и алюминия, подлежащих
химическому никелированию и серебрению, с помощью покрытия
нужных участков съемным ингибированным составом. Состав ХП-1
представляет собой вязкую жидкость белого цвета. Полученная
высушенная пленка ХП-1 имела белый цвет, была эластичной
(«резиноподобной») и плотно прилегала к поверхности металла.
Удаление пленки ХП-1 после нанесения окончательного покрытия
и сушки деталей сжатым воздухом производилось путем надреза
ее вдоль кромки и отделения от металлической поверхности
сплошным «чулком». Рассмотренный способ позволяет снизить рас-
ход дефицитных металлов при химическом никелировании и се-
ребрении сложнопрофилированных деталей из алюминия и титана
256
с частично изолируемой поверхностью при одновременном улуч-
шении качества покрытий.
Огромные возможности экономии металлов заключаются в
извлечении этих металлов из отработанных электролитов, из
сточных вод гальванических цехов. Решение этой проблемы дает
также положительный эффект для охраны окружающей среды.
В настоящее время существует много способов и технологий
по снижению потерь металла со сточными водами в гальванопро-
изводстве. Это ионнообменные, электрохимические методы; вы-
паривание и т. д. Особенно перспективными являются методы ло-
кальной нейтрализации вредных веществ непосредственно в тех-
нологической линии, которые обеспечивают очистку сточных вод
и извлечение ценных продуктов для каждого технологического
процесса отдельно. Преимуществом этого метода является очист-
ка отдельных компонентов, а не их смесей, как это происходит в
обычных очистных сооружениях. Ряд предприятий страны распо-
лагает установками по регенерации металлов. Создана концепция
ГАП гальванопокрытий (рис. 6.44). ГПМ для нанесения гальва-
нопокрытий с автоматическим навешиванием катодных штанг
изображен на рис. 6.45.
Большинство зарубежных фирм Blasberg (ФРГ) Laybron
(Швеция), Owen (Англия), EESA (Япония), Schering (ФРГ) и
др. [28] занимаются разработкой и эксплуатацией оборудования
для локального гальванопокрытия периодического и непрерывно-
го действия. Фирмы AFIG и Owen ведут работы по отработке ус-
тановки непрерывного действия для локального нанесения покры-
тий. Они рассматривают возможность использования различных
типов машин для электронной и радиоэлектронной техники сот-
Рис. 6.44. Типовая система реализации ГПС гальванопокрытии
257
Рис. 6.45. ГПМ гальванопокрытий с автоматическим навешиванием катодных
штанг
ласно требованиям, предъявляемым к сборщикам приборов, т. е.
для них важно качество локально осажденных покрытий с точки
зрения возможности проведения сборочных операций в автомати-
ческом режиме.
Своеобразным эталоном конструктивного решения целых галь-
ванических линий для локального золочения могут служить раз-
работки фирмы Owen. Установки такого типа получили название
«с катушки на катушку» или с «рулона на рулон». Они позволя-
ют наносить большое число различных слоев на одном устройст-
ве; применять быстрообрабатывающий электролит, обеспечиваю-
щий более высокую производительность, повышать надежность и
качество изделий. Аналогичная система для локального золоче-
ния разработана фирмой EESA. Установка рассчитана на работу
с «бесконечной» лентой для локального нанесения никеля, сереб-
ра, золота.
Фирма Owen [28] в течение 20 лет разрабатывает и совершен-
ствует свои установки периодического действия для нанесения вы-
сококачественных покрытий. Установки эти фирма экспортирует
во многие страны мира. Хорошо зарекомендовали себя установки
типа Carousel, Cresta, Minilab. Установка Carousel сконструиро-
вана специально для золочения ограниченных участков поверх-
ности деталей. Они позволяют экономить до 90% золота. Как у
нас в стране, так и за рубежом интенсивно ведутся работы по
применению сплавов палладия взамен чистых драгоценных ме-
таллов,
258
Таким образом, значительная экономия драгоценных и благо-
родных металлов достигается за счет селективного (локального)
нанесения покрытий; использования сплавов взамен чистых метал-
лов; более полное извлечение драгоценных и цветных металлов
из отработанных электролитов и промывных вод; автоматизации
гальванохимических процессов.
Герметизация РЭА. Для герметизации изделий РЭА использу-
ют исходные жидкие олигомеры на основе эпоксидных смол и не-
насыщенных олигоэфиров, которые из-за своей низкой вязкости
позволяют ввести в них на месте применения большое количество
целевых наполнителей. Эти композиционные материалы имеют
очень низкую жизнеспособность (от нескольких секунд до нес-
кольких часов), поэтому должны быть очень быстро переработа-
ны (использованы для пропитки или заливки в формы).
Для повышения производительности труда нужны принципи-
ально новые композиционные полимерные материалы — с дли-
тельной жизнеспособностью и коротким циклом формирования на
месте применения. Поэтому предусмотрен выпуск как товарная
форма продукции, нс жидких олигомеров, а готовых к употреб-
лению композиционных материалов — в форме, например, пресс-
порошков, таблеток, имеющих длительную (до 1 года) жизнеспо-
собность и короткий цикл формования. Только такие материалы
обеспечат подъем производительности труда и могут быть пере-
работаны на высокопроизводительном оборудовании.
Задача создания таких материалов очень сложная в научном
отношении. Требуется создание новых каталитических систем, от-
вердителей, ингибиторов, вспенивающих систем и т. д. Материа-
лы должны быть однокомпонентными (одноупаковочными) с дли-
тельным сроком хранения и коротким циклом их формирования.
Это принципиально новое направление в процессе герметизации
изделии РЭА должно быть разумно применено и использовано.
В части изготовления оборудования следует отметить, комп-
лект для обволакивания групповым способом, включающий в себя
установку заливки и сушки, кассеты, ориентатор для загрузки
блоков арматуры в кассеты, устройство для нанесения на блоки
арматуры КЛТ-30 и заливочной массы, устройство для групповой
маркировки.
Для защиты РЭА, электронных компонентов от внешних деста-
билизирующих факторов за рубежом используют герметики на
основе эпоксидных, полиэфирных, полиакриловых, силиконовых
смол.
Изоляция приборов, длительное время работающих в услови-
ях воздействия вакуума, осуществляется композицией на основе
полиуретанового форполимера, содержащего 3,5... 5,0% концевых
изоцианатных групп. Потеря массы при длительном воздействии
вакуума не превышает 1 %.
Для защиты фотоэлементов, транзисторов и других электрон-
ных и оптикоэлектронных устройств разработана композиция с
улучшенной адгезией к подложке, содержащая смесь полисилок-
259
санов с различными заместителями и 0,01...5% ненасыщенного
изоцианурата.
Большой интерес представляет композиция эластичного поли-
уретана, наносимого напылением. Пенопласт имеет мелкие, одно-
родные, открытые поры, хорошие механические свойства — элас-
тичность, остаточную деформацию при сжатии. Материал не дает
усадки, коробления, хорошо приклеивается к поверхностям, на ко-
торые его наносят.
Анализируя состояние разработок по применению эластичных
материалов в СССР и за рубежом, необходимо отметить:
рост производства эластичных материалов (силиконовых, по-
лиуретановых, полисульфидных). Наблюдается тенденция расши-
рения производства и потребления полиуретановых герметиков.
За рубежом более широкое применение находят герметики на ос-
нове полисилоксанов;
разработку в СССР специальных адгезионных подслоев для
увеличения адгезии герметиков к подложкам. В СССР и за ру-
бежом разрабатывают специальные композиции, обладающие по-
вышенной адгезией к различным подложкам;
использование композиции на основе уретановых каучуков для
герметизации аппаратуры, длительно, работающей в условиях ва-
куума.
С целью замены трудоемких и токсичных процессов пропитки
и заливки, требующих специального оборудования, опробоваются
слюдинитовые ленты марки ЛСК-ПО-СПЛ, ГОСТ 13184—78 [50].
Слюдинитовая лента — гибкий электроизоляционный матери-
ал, представляющий собой композицию из одного или нескольких
слоев слюдинитовой бумаги, склеенной с двух сторон подложками
и пропитанной в электроизоляционных лаках или компаундах.
Полимеризация лент осуществляется при 150° С в течение 6 ч.
При этом торцы катушек герметизируют шпатлевкой ЭП-00-62 и
вместо ЭП-773 защищают от влаги лаком ЭП-730. Аналогичный
процесс, исключающий пропитку, внедрен с применением пленки
ПКС-171.
За рубежом предлагается способ пропитки электрических об-
моток отверждающимися литьевыми смолами, содержащими осаж-
дающийся наполнитель. Способ заключается в том, что пропиты-
ваемые обмотки предварительно нагревают, не доходя до темпе-
ратуры реакции отверждения. Нагретая литьевая форма приводит-
ся во вращение и смола под воздействием центробежных сил
прессуется в пропитываемое изделие. В качестве литьевой смолы
применяется высокореактивная смесь эпоксидной смолы, отверди-
теля и ускорителя, которая при. определенных температурах в те-
чение 1... 10 мин переходит из жидкого состояния в формостабиль-
ное.
В последние годы получили самое широкое распространение
анаэробные материалы, которые обладают целым комплексом уни-
кальных свойств, не встречавшихся ранее ни в одном классе гер-
метизирующих материалов для РЭА. Предлагается целый ряд
260
анаэробных без актив аторных герметиков для самых различных
областей применения. Марки герметиков Ан-:1у, Ан-260, Ан-117,
Унигермы 7, 8, 9, применяемые для заделки дефектов в сварных
швах, литье, паяных швах микросборок, отверждаются без акти-
ваторов и нагрева на любых металлических поверхностях в те-
чение 5—6 ч.
Для стопорения резьбовых соединений с гальваническим по-
крытием предлагается Унигерм 6, обладающий тиксотропными
свойствами.
Составы Ан-117В и Ан-17м поставляются микрокапсулирован-
ными (в оболочке).
Все марки анаэробных герметиков значительно дешевле при-
меняемых ранее.
В настоящее время ряд предприятий широко опробывают и
внедряют новые марки анаэробных герметиков (экономический
эффект от внедрения свыше 1 тыс. руб. на 1 кг за счет сокраще-
ния цикла сборки).
Разработаны герметики, способные кроме основного своего
назначения — уплотнение и крепление РЭА — защищать покры-
ваемый материал от коррозионного разрушения с высокой ско-
ростью превращения в отсутствии кислорода в пространственно-
сшитые полимеры. Аналоги анаэробных материалов разработаны
за рубежом (США) под общим названием «лонтайт быстродейст-
вующий». Одной из проблем заливочных материалов является их
способность к растрескиванию.
Предложен способ испытания на растрескивание герметизиру-
ющего полимерного материала. Для повышения надежности и
расширения диапазона испытуемых материалов на объект перед
заливкой по всему объему наматывают провод, включенный в
электрическую цепь, и проводят фиксацию температуры образова-
ния трещин по нарушению целостности провода.
Прозрачные желатинообразные эпоксидные смолы фирмы
Emerson Cuming (США) представляют собой двухкомпонентные
материалы. Они застывают до различной степени твердости, име-
ют малую вязкость при заливке и пропитке, не образуют пустот.
Неполное отверждение позволяет избежать внутренних напряже-
ний, облегчает ремонт защитных узлов, повышает виброустойчи-
вость.
6.6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОТОШАБЛОНОВ
В XII пятилетке поставлена задача значительного увеличения
объемов выпуска при одновременном расширении номенклатуры
изделий микроэлектроники для разработки РЭА. Решение такой
задачи требует выполнения целого ряда вопросов по организации
соответствующего производства фотошаблонов (ФШ), являющих-
ся инструментом для изготовления изделий электронной техники.
Выполнение поставленных задач по повышению технического
уровня и расширению номенклатуры производства изделий микро-
261
электроники, как показывает зарубежный опыт, имеет наиболее
перспективное решение при создании ГАП.
Растущая потребность в заказных устройствах функциональ-
ной электроники (УФЭ) для разработки РЭА, предусмотренной
целевыми программами на основе микроминиатюризации, в зна-
чительной степени определяет необходимость создания автомати-
зированных производств для изготовления ФШ.
Вместе с тем стремление каждого предприятия иметь собствен-
ное производство ФШ, оснащенное современным высокопроизводи-
тельным оборудованием, приводит к распылению средств ВТ и до-
рогостоящего СТО, к снижению его загрузки, дублированию про-
ектных работ и работ по созданию прикладного математического
обеспечения.
Если оснастить каждое предприятие высокопроизводительным
фототехническим и электронно-лучевым оборудованием, то оно
будет, как правило, не загружено, т. е. отдача незначительная при
огромных средствах, затраченных на закупку СТО. Реальный вы-
ход из существующего положения может быть найден на основе
коллективного использования средств ВТ и СТО в создаваемых
отраслевых научно-производственных центрах (НПЦ). НПЦ дает
возможность: существенно сократить цикл проектирования и из-
готовления ФШ УФЭ (до 20—25 дней); обеспечить высокую про-
изводительность [эталонных ФШ (ЭФШ) 1000 и рабочих (РФШ)
2000 в год]; получить экономический эффект за счет централиза-
ции производства шаблонов с применением высокопроизводитель-
ного автоматизированного ТО, прогрессивных ТП и новых ма-
териалов; и появится реальная возможность создать на базе уни-
фицированных требований к ФШ ГПС по их изготовлению.
Основные тенденции в развитии технологии изготовления ФШ
микросборок (МСБ) и УФЭ отчетливо выявляются, если рассмот-
реть различные технологические маршруты изготовления ФШ и
передачи изображения рисунка топологии на пластину. В серий-
ном производстве ФШ МСБ и УФЭ наиболее распространенным
является маршрут:
получение на генераторе изображения (ГИ) промежуточного
ФШ (ПФШ) в масштабе (по отношению к размеру рисунка то-
пологии) 15:1; 10 : 1; 5:1;
получение на фотоповторителе (ФП) эталонного ФШ;
получение на установках контактной печати копий ЭФШ ра-
бочих ФШ, являющихся инструментом для нанесения рисунка
топологии на пластину с помощью установок совмещения и экс-
понирования.
Особые требования возникают при переходе к технологии из-
готовления ФШ СБИС с размерами минимального элемента то-
пологии 1...2 мкм. Чтобы организовать производство таких ФШ,
нужно освоить и внедрить новые технологические процессы и но-
вое оборудование. К наиболее важным новым моментам в изго-
товлении ФШ следует отнести:
262
использование лазерных и электронно-лучевых индикаторов
для получения промежуточных ФШ;
использование новых оптических систем переноса изображе-
ний — мультипликаторов изображений непосредственно на плас-
тину (фотоповторителей для пластин);
замену жидкостного («мокрого») процесса травления сухим.
Повышение точности и обеспечение производительности при
выпуске микроэлектронных изделий инженеры-технологи обеспе-
чивают методом «смешанной литографии с единым резистом».
Чтобы сохранить производительность, характерную для оптичес-
ких систем, инженеры-технологи разделяют последовательные ли-
тографические процессы при создании ИС: одни процессы связа-
ны с получением особо малых элементов и, следовательно, нужда-
ются в использовании ЭП; другие, имеющие задачей получение
элементов более крупных размеров, позволяют использовать оп-
тические системы. По заявлению представителей фирмы Sperry
Corp. (США), «время, которое требовалось для экспонирования
всего рисунка с помощью электронного луча, может быть сокра-
щено в 5—10 раз и даже еще больше».
Большинство фирм ориентируется на создание сканирующих
ЭЛУ с прямой записью изображения топологии на пластянах. Не-
которые фирмы параллельно выполняют работы по развитию ренг-
генолитографии (РЛ), предполагая использовать установки РЛ в
составе производственных линий и планируя достичь производи-
тельность около 1000 пластин/ч [77].
6.7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ НА НОВЫХ
ФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
Проблемы дальнейшей микроминиатюризации РЭА стимули-
руют развитие ряда направлений несхемотехнической функцио-
нальной электроники, основанных на различных физических эф-
фектах и процессах. Одним из таких новых направлений является
акустоэлектроника.
Акустоэлектронные приборы обладают большими потенциаль-
ными возможностями, причем это одинаково относится к прибо-
рам как на объемных, так и на поверхностных акустических вол-
нах (ОАВ и ПАВ).
Устройства на ПАВ позволяют реализовать практически все
функции частотно-избирательных устройств на дискретных элемен-
тах и обладают значительным превосходством перед ними, бла-
годаря не только высоким электрическим параметрам, малым га-
баритным размерам и массе, высокой надежности, простоте экс-
плуатации, но и возможности серийного изготовления на основе
технологии микроэлектроники.
Устройства на ПАВ в основном изготавливаются на подлож-
ках из ниобата лития, которые характеризуются наибольшим ко-
эффициентом электромеханической связи. Однако высокая стои-
мость этих подложек, низкая температурная стабильность, боль-
263
шая неравномерность частотной и фазовой характеристик ПАВ-
устройств на основе подложек из ниобата лития привели к появ-
лению нового направления — изготовлению ПАВ-устройств на ос-
нове пьезоэлектрических пленок, формируемых на пьезоэлектри-
ческих подложках. Одной из важных проблем этого направле-
ния — создание пьезоэлектрических преобразователей ПАВ. Для
решения ее требуется разработать технологию формирования текс-
турированных слоев пьезоэлектрических материалов с высокой
степенью ориентации кристаллов.
Анализ отечественных и зарубежных литературных данных по
применению пьезоэлектрических материалов показывает, что од-
ним из наиболее перспективных материалов для создания тонко-
пленочных пьезопреобразователей является оксид, цинка, обла-
дающий среди несегнетоэлектрических материалов наибольшим
коэффициентом электромеханической связи.
Одной из основных проблем остается уменьшение линейных
размеров элементов акустоэлектронных устройств (АЭУ) для рас-
ширения частотного диапазона до единиц и десятков гигагерц.
Работы в этой области ведутся по пути совершенствования кон-
тактной фотолитографии и освоения новых видов переноса изоб-
ражения: рентгенолитографии, ионно- и электронолитографии. За
рубежом методами контактной фотолитографии в лабораторных
условиях изготавливаются устройства с минимальными размера-
ми элементов 1... 1,2 мкм. Считается, что пределом разрешающей
способности фотолитографии является размер элементов 0,75 мкм.
Дальнейшее уменьшение размеров возможно с применением бо-
лее коротковолновых излучений.
Работы в этом направлении ведутся, в частности, с целью соз-
дания АЭУ с рабочими частотами до 800 ГГц. Основными можно
считать две задачи: 1) увеличение длины подложек до 400 мм
для увеличения времени задержки АЗУ до 100 мкс; 2) уменьше-
ние размеров элементов до 2 мкм при длине преобразователей
до 40 мм для повышения рабочих частот.
Можно предположить, что технология устройств на ПАВ бу-
дет разбиваться в следующих направлениях:
II. Разработка специализированного оборудования, обладающе-
го высокими техническими характеристиками, высокой производи-
тельностью.
2. Развитие новых направлений литографии для получения на-
нометровых размеров линий преобразователей АЭУ на ПАВ.
3. Освоение и совершенствование технологии нанесения пьезо-
электрических пленок, таких как ZnO, A1N и др.
Основными тенденциями в развитии технологии полупроводни-
ковых ИС устройств функциональной электроники можно счи-
тать: уменьшение размера элемента; сокращение ручного труда;
увеличение капиталовложений и стоимости оборудования; повы-
шение гибкости разрабатываемого технологического оборудова-
ния.
264
Для получения элементов с малой шириной линии и повыше-
ния плотности компоновки необходимо обеспечить производствен-
ные цехи и участки современным оборудованием с переходом на
автоматизированные комплексы, оснащенные компьютерным уп-
равлением и передачей пластин из кассеты в кассету, с приоритет-
ным оснащением таким СТО вновь строящихся заводов микро-
электроники.
Основной технологической проблемой микроэлектроники явля-
ется изготовление устройств с микрометровыми размерами эле-
ментов и увеличенной плотностью компоновки. Для получения все
более мелких элементов и тонких линий используется весь арсе-
нал литографии, самые прогрессивные методы травления — плаз-
менное и реактивное ионное, а также легирование, металлизация,
нанесение технологических и структурных диэлектриков.
Совершенствуются уже существующие материалы (резисторы,
диэлектрики) и ведется поиск новых, в большей степени отвечаю-
щих современным требованиям по высокой производительности,
универсальности, надежности и, в конечном итоге, экономичности.
До сих пор существуют некоторые проблемы, связанные с при-
менением методов вакуумно-плазменного травления.
Во-первых, при обработке полупроводниковых материалов воз-
никает возможность радиационных повреждений. Наиболее силь-
но этот эффект проявляется при процессах реактивного ионного,
ионно-химического и ионного травления. Во-вторых, в некоторых
процессах недостаточна селективность травления, например при-
травлении двуокиси кремния на кремнии. В-третьих, особо следу-
ет выделить проблемы, связанные с вакуумно-плазменным травле-
нием алюминия. Наиболее широко используемым реактивом для
травления А1 является четыреххлористый углерод. Однако при
работе с ССЦ в результате гетерогенных плазмохимических реше-
ний в качестве одного из конечных продуктов образуется фосген..
Такой процесс опасен для человека и требует специальных мер-
защиты [7]. В этом случае применение ГПС весьма уместно.
Кроме того, при плазмохимическом травлении алюминия необхо-
димы специальные меры защиты вакуумных жидкостей (двухсту-
пенчатая откачка, сорбционные ловушки, фильтры очистки масел).
В-четвертых, некоторые процессы не обеспечены промышленными
методами контроля момента окончания процесса.
Тенденция к увеличению интеграции микросборок и повыше-
нию воспроизводимости элементов требует снижения температуры,
окисления при одновременном сохранении толщины окисла в пас-
сивных областях на уровне 1,2... 1,5 мкм. В связи с этим наибо-
лее перспективным является процесс окисления кремния при по-
вышенном давлении, а также низкотемпературный процесс окис-
ления при Т = 800...900°С во влажном кислороде с хлорсодержа-
щими добавками.
Вакуумные технологические процессы находят все более ши-
рокое применение в электронной промышленности, становясь оп-
ределяющими в производстве изделий микроэлектроники.
265
Электрояно-ионные, электронно-лучевые, магнетронные, ваку-
умно-плазменные процессы применяются для нанесения различ-
ных слоев и создания материалов с заданными электрофизически-
ми характеристиками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Материалы XXVII съезда Коммунистической партии Советского Сою-
за. — М.: Политиздат, 1986. — 352 с.
2. Многоцелевые системы ЧПУ гибкой механообработкой/В. Н. Алексеев,
В. Г. Воржев, Г. П. Гардымов и др.; Под ред. В. Г. Колосова. — Л.; Маши-
ностроение, 1984. — 224 с.
3. Аганбегян А. Г. Управление социалистическим предприятием//Вопросы
теории и практики. — М.: Экономика, 1979. — 447 с.
4. Карташев Л. В. Конструктор и экономика: — М.: Экономика, 1977. —
222 с.
5. Белянин П. Н. Гибкие автоматизированные производства: Их возмож-
ности, перспективы//ЭКО. — 1985. — № 3. — С. 35—49.
6. Бляхман Л. С., Маркин А. А. Организация управления социалистическим
предприятием. — М.: Высшая школа, 1983. — 245 с.
7. Экономическая эффективность новой техники и технологии в машино-
строении/ К. М. Великанов, Б. А. Березин. Э. Г. Васильева и др.; Под общ.
ред. К- М. Великанова. — Л.: Машиностроение, 1981. — 256 с.
8. Войтоловскнй В. Н., Федотов В. Н. Организация технического контроля
на промышленных предприятиях. — М.; Изд. стандартов, 1983. — 214 с.
9. Войханскнй М. В. Связь проектирования и производства ЭВМ в усло-
виях широкой автоматизации//Вопросы радиоэлектроники. Сер. Электронная
вычислительная техника (ЭВТ). — 1982. — Вып. 1. — С. 98—106.
10. Войчинский А. М. Автоматизация проектирования' — основа сокращения
сроков освоения новых изделий//Сястема разработки и постановки продукции
на производство. — Л.: ЛДНТП, 1982. — С. 56—62.
11. Войчинский А. М. Обеспечение технологичности изделий на этапах цик-
ла «Разработка — производство ». — Л.: ЛДНТП, 1983. — 26 с.
12. Войчинский А. М. Проектирование гибких автоматизированных произ-
водств механической обработки//Электрокная промышленность. — 1983. — № 5.—
С. 1С—14.
13. Войчинский А. М. Типовые модули ГАП//Машиностроитель. — 1983. —
№ 7. — С. 16—17.
14. Войчинский А. М. Совершенствование организации технологической
службы в НИИ и КБ//Станки н инструмент. — 1984. — № 1. — С. 28—30.
15. Войчинский А. М. Разработка конструктивно-технологического клас-
сификатора сборочных единиц изделий//Вестник машиностроения. — 1984. —
№ 5. — С. 73—74.
16. Войчинский А. М. Гибкие производственные системы и совершенство-
вание методоа управления ими//Стандарты и качество. — 1985. — № 8. —
С. 18—21.
17. Войчинский А. М., Лузин В. П. О программно-целевом методе пла-
нирования//Вспросы радиоэлектроники. — Сер. Технология производства и обо-
рудования (ТПО). — 1984. — Вып. 3. — С. 105—ПО.
18. Гибкие производственные комплексы/Под ред. П. Н. Белянина и В. А.
Лещенко. — И.: Машиностроение. — 1984. — 384 с.
19. Гибкое автоматическое праизводство/В. О. Азбсль, В. А. Егоров, А. 10.
Звоницкий и др.; Под общ. ред. С. А. Майорова, Г. В. Орловского, С. Н. Хал-
киопова. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд..
1985. — 454 е.
20. Голубев А. Д., Мацелевич В. К., Поляков А. П. Типовые методы и
средства регулировки и контроля в условиях гибкого автоматизированного про-
изводства//Обмен опытом в радиопромышленности. — 1984. — № 5. — С. 1—5.
266
21. Городив В. М., Колесников М. А. Соединители для многослойных пе-
чатных плат высокопроизводительных вычислительных машин//Вопросы ра-
диоэлектроники. Сер. ЭВТ. — 1983. — Вып. 1. — С. 134—'137.
22. Анализ и формирование организационной структуры промышленного
предприятия (вопросы методологии к методики)/?. В. Гренбэк, В. Г. Басаре-
на, В. Л. Куперштах, Т. А. Сильченко. Новосибирск: Наука, 1983. — 182 с.
23. Лаймен Дж. Монтаж на поверхности меняет облик печатных плат/Элек-
троника. — 1984. — № 3. — С. 22—39.
24. Диденко Н. И., Топорова А. А. Организация и планирование исследо-
ваний и разработок в приборостроении. — Л.: ЛПИ, 1982. — 79 с.
25. Добров Г. М. Организованная технология как предмет системного
анализа//Науковедение и информатика. — Киев. — № 20. — 1979. — С. 15—24.
26. Доветов М. Ш., Кабаков В. С. Управление основными и оборотными
фондами промышленности. — Л.: ЛГУ, 1975. — 120 с.
27. Егоров В. А., Войнов Ю. А. Концепция гибкой производственной сис-
темы//Электрон, пром. — 1985. — Вып. 4—5. — С, 7.
28. Системы селективного нанесения гальванических покрытий английской
фирмы OWENZ/Зарубежная радиоэлектроника. — 1983. — № 4. — С. 108.
29. Селективное нанесение покрытий в микроэлектронике: Материалы ор-
ганизации «Афиг» (Швейцария)//Зарубежная радиоэлектроника. — 1984. —
№ 4. — С. 105—119.
30. Иванова Е. И., Иванова М. М. Очистка сточных вод и извлечение цен-
ных компонентов в цехах нанесения покрытий за рубежом//Черная металлур-
гия. — 1983. — № 21. — С. 23—33.
31. Инструкция о составе, порядке разработки, согласовании и утверж-
дении проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и
сооружений. — М„ 1982, СН-20281.
32. Кабаков В. С. Программно-целевое управление использованием основ-
ных фондов в машиностроении. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд. 1982. —
239 с.
33. Ковалкин И. П. Справочник по учету труда и заработной платы. —
2-е изд., перераб. и доп. — М.; Финансы, 1981. — 205 с.
34. Козловский В. А. Организационные и экономические вопросы построения
производственных систем. — Л.: ЛГУ, 1981. — 216 с.
35. Компоновка и конструкции микроэлектронной аппаратуры: Справочное
пособие/П. И. Овсищер, И. И. Лившиц, А. К- Орчинский и др.; Под ред.
Б. Р. Высоцкого, О. Б. Пестрякова, О. А. Пятлина. — М.: Радио и связь,
1982. — 208 с.
36. Конструктивно-технологические методы миниатюризации высокочастот-
ной аппаратуры. — М.: РИАЛ, 1982. — 130 с.
37. Котов Е. П., Лобановский А. И. Принципы построения гибкого авто-
матизированного производства для механической обработки корпусных дета-
лей//Обмея опытом в радиопромышленности, — 1982. — № 8. — С. 23—31.
38. Лаймен Дж. Гибкие схемы — новое средство конструирования аппа-
ратуры.//Электроника. — 1977. — № 19. — С. 24—36.
39. Лапин М. С., Макеев" М, Н., Меткин Н. П. Технологические модули
гибких автоматизированных производств тканых монтажных плат//Гибкие ав-
томатич«:кие_производства в радиоаппарата- и приборостроении. — Л.: ЛДНТП,
40. Лебедовский М. С., Вейц В. Л., Федотов А. И. Научные основы авто-
матической сборки. — Л.: Машиностроение, 1985. — 316 с.
41. Лукьянчиков В. Е., Байдалинов И. В., Рябов А. Л. Оборудование для
локальных гальванопокрытий в ленте. — М.: ЦНИИ «Электроника», 1983. —
43 с. — (Обзоры по электронной технике. Сер. 7, вып. 13).
42. Майминас Е. 3. Процессы планирования в экономике: Информационный
аспект. — М.: Экономика, 1971 . — 390 с.
43. Механизм хозяйствования в научно-производстпеиних объединениях/
А. А. Маркин, Л. С. Бляхман, Ю. А. Гранаткин я др, • Л.: ЛГУ. 1982. —
185 с.
267"
44. Метод построения модулей гибкого автоматизированного производства
электронной аппаратуры/В. П. Ковешников и др.//Вопросы радиоэлектроники.
Технология производства и оборудования. — 1983. — Вып. 3. — С. 63—69.
45. Методика определения экономической эффективности мероприятий по
НОТ. — М.: Экономика, 1978. — 133 с.
46. Методические рекомендации по совершенствованию методов и процес-
сов управления объединениями (предприятиями) промышленности в условиях
АСУ. — Донецк: Изд-во ИЭП, 1981. — 88 с.
47. Микроэлектронная аппаратура на бескорпусных интегральных микро-
схем ах/И, Н. Воженин Г. А., Блинов, Л. А. Колядов и др.; Под ред. И. Н.
Воженина, — М.: Радио и связь, 1985. — 264 с.
48. Мильнер Ф. Г. Автоматизация технологической подготовки производ-
ства в условиях функционирования интегрированной системы проектирования,
управления. — Минск: БелНИИНТИ, 1984. — 51 с.
49. Многоуровневая коммутация функциональных устройств микроэлектрон-
ной аппаратуры. — М.: НИИЭИР, 1980. (Обзоры по электронной технике. Сер.
Микроэлектронные устройства. Вып. 1).
50. Монин А. Г., Сергеева В. Н., Фирсова Н. П, Герметизация моточных
изделий слюдинитовыми лентами//Обмен опытом в радиопромышленности. —
1984. — № 1. — 39 с.
51. Мучник В. С., Голланд Э. Б. Некоторые особенности современного эта-
па развития техники и технологии//Научко-технический прогресс: Моделирова-
ние народного хозяйства/Под ред. И. П. Суслова. — Новосибирск. Наука,
1976. — С. 70—162.
52. Мясников В. А., Игнатьев М. Д., Покровский А. М. Программное уп-
равление оборудованием. — Л.: Машиностроение, 1984. — 427 с.
53. Норенков И. И., Маничев' В. Б, Системы автоматизированного проекти-
рования электронной и вычислительной аппаратуры. — М.: Высшая школа.
1983. — 272 с.
54. Общеотраслевые руководящие материалы по созданию автоматизиро-
ванных систем управления предприятиями и производственными объединениями
(АСУП). — М.: Финансы и статистика, 1982. — 128 с.
55. Опыт создания гибкого автоматизированного производства сборки/
П. И. Алексеев, В. И. Гольц, А. М. Мирошник, А. И. Федотов. — Л.: ЛДНТП,
1985 — 28 с.
56. Организация процессов управлення/Под ред. Г. X. Попова. — М.: Эко-
номика, 1975. — 277 с.
57. Организация, планирование и управление предприятием машинострое-
иия/Н. М. Разумов, Л. А. Глаголева и др. — М.: Машиностроение, 1982. —
544 с.
58. Основы управления социалистическим производством/Под ред. Н. В.
Панкина. — Л.: Лениздат, 1982. — 150 с.
59. 5843919. Япония. Способ изготовления отверстий в керамической плате/
— Опубл. 29.09.83.
60. Петухов Р. М., Волостных В. В. Управление повышением эффективнос-
ти производства в отрасли (цели, методы, пути реализации). — М.: Эконо-
мика. 1979. — 236 с.
61. Пичугин В. А., Ступаченко А. А. Принципы построения и структура
типовой САПР для ГПС//Электрон. пром-сть — 1985. — Вып. 4—5. — С. 57.
62. Покровский В. А. Повышение эффективности научных исследований и
разработок (вопросы теории). — М.: Экономика, 1978. — 199 с.
63. Пузыревский Л. С. Основы организационного проектирования. — Л.:
ЛГУ, 1975. — 128 с.
64. Автоматизированное контрольно-испытательное оборудование: (Обзор).//
Радиоэлектроника за рубежом. — 1977. — № 4. — С. 39—55.
65. Метод поверхностного монтажа компонентов на печатные платы//Радио-
электроника за рубежом. — 1984. — № 10. — С. II.
66. И. И. Сигов, В. Н. Войтоловский, М. Ш. Доветов и др. Основы эконо-
мика и управления производством. — М.: Экономика, 1977. — 158 с.
67. Смагииа Е. М., Федорченко Л. В. Влияние параллельного и последо-
вательного продува шкафов на тепловой режим: радиоэлектронной аппаратуры//
268
Вопросы судостроения. Сер. Общетехническая. — 1983. — Вып. 70. — С. 80—
84.
68. Конструкторское проектирование РЭА автоматизированными методами:
Справочник/A. Т. Абрамов, В. Б. Артемов, В. П. Богданов и др. — М.: Радио
и связь, 1986. — 304 с.
69. Соколиным С. А. Автоматизированные системы управления предприяти-
ем. — Л.: Машиностроение, 1975. — 80 с.
70. Технологичность конструкции изделий: Справочник/Под ред. Ю. Д. Ами-
рова. — М.: Машиностроение, 1985. — 365 с.
71. Тилипалов В. Н. Средства автоматизации механической обработки в ра-
диоэлектронной промышленности. — М.: Машиностроение, 1983. —•_ 255 с.
72. Тихомиров Ю. А. Управленческое решение. — М.: Наука, 1972. — 287с.
73. Федотов В. Н. Управление в первичных звеньях промышленности. —
М.: Экономика, 1983. — 113 с.
74. Чернышев А. А. Гибкие производственные системы — магистральное
направление автоматизации производства в электронной промышленности//
Электрон, пром. — 1985. — Вып. 4—5. — С. 3.
75. Чешенко И. И. Оценка эффективности создания АСУ. — М.: Статисти-
ка, 1978. — 138 с.
76. Шапиро И. Сокращение сроков освоения проектной трудоемкости//Со-
циалистический труд. — 1984. — № 8. — С. 18—25.
77. Шубарев В. А., Доморацкий И. А., Шапиро Л. М. Проблемы автомати-
зации технологической подготовки производства микросборок//Вопросы радио-
электроники. Сер. ТПО. — 1983. — Вып. 2.
78. Экономика машииостроения/Е. М. Карлик, К. М. Великанов, В. Ф. Вла-
сов и др.; Под ред. Е. М. Карлика. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Маши-
ностроение, Лен. отд.-ние, 1985. — 392 с.
79. Экономические проблемы паучно-тсхнического прогресса. — 2-е изд./Под
ред. Краюхина. — М.: Экономика, 1981. — 287 с.
80. Яковец Ю. В. Закономерности научно-технического прогресса и их
планомерное использование. — М.: Экономика, 1984. — 240 с.
81. Янсон А. Ж. Теория и практика нормирования труда в отраслевых
научно-технических организациях. — Л.: ЛГУ, 1985. —104 с.
82. Automation Improves Ceramik Packaging/Electronic Packaging and Pro-
duction. — 1985. — № 9. — P. 26.
83. Brlsky M. Planning Your Surface Mount Manufacturing Line//Circuits Ma-
nufacturing. — 1985. — № 5. — P. 77—83.
84. Lackieren und Beschichten mit Inductrierobotern//Kunststoffe. — 1984. —
Jg. 74. —№ 6. —S.317.
85. Rowland R. J. Surface Mounting Improves Productiving//Assemly Auto-
mat.—1984. Vol. 4. — № 1, —P. 14—19.
86. Schindler M. J. Focus on Flat Flixible Cable//Electron. Des. — 1977. —Vol.
25. — № 9. — P. 60—67.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие....................................................... 3
Список сокращений, принятых в книге............................... 5
1. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ си-
1.1. Технико-экономические положения создания гибкого автоматизиро-
ванного производства.................................................. 7
4.2. Общие сведения о гибких производственных системах..............1$
1.3. Организационные принципы построения типовых проектов гибких ав-
томатизированных производств..........................................23
1.4. Организационные принципы внедрения гибкого автоматизированного
производства на промышленных предприятиях.............................23
1.5. Оценка экономического эффекта от использования гибкой производ-
ственной системы......................................................34
2. УПРАВЛЕНИЕ СОЗДАНИЕМ ТИПОВЫХ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
СИСТЕМ........................................................... 42
2.1. Теоретические основы управления жизненным циклом гибкой произ-
водственной системы ................................................-12
2.2. Общая характеристика целевой научно-технической программы созда-
ния типовой гибкой производственной системы...........................50
2.3. Использование принципов теории принятия решения при выборе ва-
риантов гибких производственных систем................................54
2.4. Оценка относительной важности параметров гибкой производственной
системы...............................................................60
2.5. Выбор варианта типовой гибкой производственной системы по эконо-
мическому критерию....................................................64
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧНОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ 75
3.1. Понятие технологичности РЭА........................
3.2. Конструкторско-технологическая классификация РЭА
3.3. Показатели технологичности РЭА.....................
3.4. Трудоемкость как показатель технологичности РЭА
3.5. Типовые методы конструирования технологической РЭА
3,6. Организационное обеспечение технологичности РЭА
4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ПРЕД
ПРИЯТИЯМИ В УСЛОВИЯХ ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРО
ИЗВОДСТВА...........................................
131
4.1. Анализ состояния объектов управления на предприятии и необходи-
мость их развития в условиях гибкого автоматизированного произ-
во ...................................................................131
4.2. Основы организации управления промышленным предприятием в ус-
ловиях гибкого автоматизированного производства.......................138
4.3. Подход к разработке организационной структуры управления промыш-
ленным предприятием в условиях функционирования ГАП . . . 146
270
4А. Управление промышленным предприятием в условиях функционирова-
ния различных структурных элементов ГАП.........................150
5. СОЗДАНИЕ РЭА В УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ САПР-ГПС . , 169
5.1. Назначение и структура систем автоматизированного проектирования
РЭА................................................................169
5.2. Организация процесса автоматизированного проектирования РЭА . . 175
5.3. Разработка технологичной РЭА в условиях автоматизированного
проектирования ................................................... 180
5.4. Проектирование РЭА в условиях интегрированной системы
САПР/ГАП-АСУП......................................................186
5.5. Организация производства в ГПС...............................198
в. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
§
6.1. Сборочно-монтажное производство..............................
-45.2. Настроечно-регулировочные и контрольно-измерительные работы .
6.3. Механическая обработка при производстве РЭА.....................231
-гб.4. Автоматизация погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских
работ............................................................237
65. Физико-химические технологические процессы для изготовления РЭА 242
6.6. Изготовление фотошаблонов......................................261
6.7. Изготовление функциональных устройств на новых физических прин-
ципах функционирования...............................................263
Список литературы....................................................266