Автоматизация технологического проектирования

Важный аспект проектирования вычислительной аппаратуры – технологическая подготовка производства БИС, печатных плат, субблоков и блоков аппаратуры, т.е. разработка наиболее экономичного для данных производственных условий варианта перехода от описания конструкции в виде ММ к готовому изделию. Вопросам создания подсистем автоматизации технологической подготовки производства уделяется большое внимание, при этом проявляется тенденция к интегрированию в рамках одной системы наиболее эффективных средств автоматизации конструкторского и технологического проектирования. В этом отношении наиболее развиты подсистемы конструкторско-технологического проектирования БИС.

Технологическая подготовка производства – это разработка наиболее экономического процесса изготовления изделия, полностью отвечающего техническим требованиям. Исходные данные для технологической подготовки производства: конструкторская документация на проектируемое изделие, нормативно-техническая информация (справочники, каталоги и т.п.), данные о технологическом оборудовании. В процессе технологической подготовки производства решаются задачи: обеспечения технологичности конструкции изделия; проектирования оптимальных технологических процессов изготовления изделия и специальной технологической оснастки (фотошаблонов БИС и печатных плат, штампов, форм для отливок, приспособлений для сверления отверстий в печатных платах и т.п.); подготовки программ для программно-управляемого технологического оборудования, роботов-манипуляторов, станков с числовым программным управлением (технологических автоматов). Технологическая документация (маршрутные и операционные технологические карты, эскизы технологических процессов, программы для технологических автоматов и т.п.), формируемая в процессе технологической подготовки производства, используется в качестве исходной информации в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП) и производством (АСУП) при изготовлении изделия.

Современное производство вычислительной аппаратуры ориентировано на широкое применение программно-управляемого технологического оборудования, роботов-манипуляторов и станков с числовым программным управлением (ЧПУ), позволяющих быстро перестраивать технологический процесс на изготовление новых изделий. Вычислительная аппаратура характеризуется многономенклатурностью, частой сменой видов изделий, их возрастающей сложностью с одновременным уменьшением времени на подготовку и освоение производства.

Требование мобильности и производительности удовлетворяется при создании гибких автоматизированных производств (ГАП), при рациональном сочетании оборудования, организации транспортных систем и управления технологическим процессом. Микропроцессорные устройства с ЧПУ способствуют повышению надежности технологических автоматов и развитию ГАП. Гибкое автоматизированное производство – это производственная единица, функционирующая на основе «безлюдной» технологии, в которой работа всех производственных компонентов (технологического оборудования, складских помещений, транспортных систем, участков комплектования и др.) координируется системой управления, обеспечивающей быструю перестройку технологии изготовления при смене объекта производства. По организационной структуре ГАП разделяются на уровни гибких производственных модулей, автоматизированных линий, автоматизированных участков, автоматизированных цехов, автоматизированных заводов.

Гибкий производственный модуль — главный элемент ГАП, представляющий собой производственную систему, состоящую из единицы технологического оборудования, оснащенного автоматиче­ским устройством программного управления и средствами автома­тизации технологического процесса. Робототехнический комплекс является частным случаем гибкого производственного модуля при возможности его встраивания в систему более высокого уровня. В состав ГАП входят следующие структуры: технологическая, функ­циональная, информационная, техническая, энергетическая и др. В первую очередь ГАП — технологическая система, определяющая содержание и характер работ по технологической подготовке гиб­кого автоматизированного производства.

Комплекс задач технологической подготовки производства в ус­ловиях ГАП можно решить путем создания автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП). Боль­шинство задач, решаемых в процессе технологической подготовки производства, относится к задачам синтеза. Это приводит к большим трудностям при выработке обоснованных критериев оптимальности, моделей, методов и алгоритмов решения этих задач. Созданию и развитию АСТПП способствует Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), представляющая установлен­ную Государственными стандартами систему организации и управ­ления технологической подготовкой производства, предусматриваю­щую широкое внедрение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов и проектных работ. Работы по автоматизированному решению задач технологической подготовки производства ведутся сравнительно не­давно, поэтому четвертая группа стандартов ЕСТПП устанавливает только перечень вопросов и показателей, являющихся методическим материалом, определяющим этапы и порядок проведения работ по организации АСТПП. В перечень входят: 1) правила выбора объ­екта автоматизации; 2) состав показателей, характеризующих объект автоматизации, и порядок их расчета; 3) правила опреде­ления уровня автоматизации решения задач технологической подго­товки производства; 4) правила определения очередности автомати­зированного решения задач технологической подготовки производ­ства; 5) постановка задач для автоматизированного решения, вклю­чающая выделение организационной сущности задачи (наименова­ние, область применения и т. д.); описания входной, выходной и нор­мативной информации, моделей, методов и алгоритмов для решения задачи; получение контрольного примера; 6) правила формирова­ния информационных массивов для автоматизированного решения задач; 7) правила выбора технических средств сбора, передачи и обработки информации.

ЕСТПП устанавливает порядок, структуру и ор­ганизацию работ по автоматизации решения задач технологической подготовки производства, что значительно облегчает создание АСТПП.

8.1. Состав технологического процесса

Технологическая операция – законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте.

На основе операций оценивается трудоемкость изготовления изделий, устанавливаются нормы времени, расценки, определяется количество рабочих оборудования, приспособлений и инструментов.

В условиях автоматизированного производства операция – это также законченная часть технологического производства, выполняемого непрерывно на автоматической линии, состоящей из нескольких единиц технологического оборудования, связанных с автоматическими транспортно-загрузочными устройствами.

Операция состоит из технологических переходов, установов и позиций.

Переход – это законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами при постоянном режиме и установке.

Установ – это часть операции, выполняемая при неизменном закреплении заготовки или собираемой сборочной единицы.

Позиция – фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой.

Существует несколько типов производственных процессов. Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций за одним рабочим местом:

К=О/П,

где О – количество операций, выполняемых на данном производстве;

П – количество рабочих мест.

Для массового производства К≈1.

Для крупносерийного производства К= (1..10).

Для единичного производства К не регламентируется.

Для массового производства характерно:

1) размещение рабочих мест друг за другом по ходу технологического процесса;

2) непрерывная механизированная передача объектов без складирования;

3) синхронизация операций;

4) автоматизация оборудования, использование неквалифицированной рабочей силы;

5) минимальные себестоимость и срок изготовления.

Для единичного производства характерно:

1) применение универсального инструмента и оборудования;

2) расположение оборудования по группам (по типам станков);

3) высокая квалификация рабочих;

4) высокая степень квалификации технологического процесса.

Технологические процессы подразделяются на следующие:

1. Единичный – процесс изготовления и ремонта одного изделия одного типоразмера.
2. Типовой – изготовление группы изделий и общими конструктивными и технологическими признаками.
3. Групповой – изготовление группы изделий с разными, но конструктивно общими признаками.

Состав типового технологического процесса для РЭА:

1) входной контроль;

2) технологическая тренировка комплектующих;

3) сборка;

4) электрический монтаж;

5) технический контроль монтажа и сборки;

6) защита изделий от влияния внешних воздействий;

7) технологическая тренировка изделия;

8) регулировка;

9) испытание изделий;

10) выходной контроль.