Стадии и этапы разработки электронной аппаратуры.

Документы для технологических процессов делятся на основные и вспомогательные.

Основные документы содержат сводную информацию, необходимую для решения одной или комплекса задач. Они полностью и однозначно определяют технологический процесс.

Вспомогательные документы используются при разработке и внедрении функциональных технологических процессов. Это карта заказов по проектированию технологической оснастки.

По назначению документы делятся на общие документы и документы специального назначения.

Документы общего назначения – документы, применяемые независимо от применения технологических методов изготовления или ремонта изделий (например, титульный лист, эскизы и т. п.).

Документы специального назначения используются для описания технологического процесса в зависимости от типа и вида производства, а также применямых методов изготовления. Основной документ такого вида – маршрутная карта.

Основным технологическим документом является технологический регламент производства. Регламенты могут быть типовыми или регламентами какого-либо предприятия.

Регламент содержит следующие сведения:

1) сведения о технологии производства;

2) требования к материалам, комплектующим и поставляемой энергии;

3) нормативно-технические документы;

4) требования к технологическому оборудованию;

5) требования к вспомогательным материалам и оборудованию;

6) описание технологических режимов производства;

7) маршрутную карту производства;

8) карту контроля технологических процессов;

9) технологические инструкции;

10) правила охраны труда;

11) описание источников выделения вредных веществ и нормативы допустимых выбросов;

12) нормативы расхода материалов и комплектующих.

Ведомости, или документы специального назначения:

1) карта технологического процесса;

2) технико-нормированная карта;

3) карта кодирования информации;

4) карта наладки средств оснастки;

5) ведомость оборудования;

6) ведомость материалов;

7) ведомость нормированного расхода материалов;

8) технологическая ведомость;

9) ведомость применяемости;

10) ведомость сборки изделия;

11) ведомость операций;

12) ведомость деталей и сборочных единиц;

13) ведомость деталей, изготавливаемых из отходов;

14) ведомость дефектации;

15) ведомость технологических документов;

16) ведомость держателей подлинников.

Исходные данные для разработки технологии:

1. выбор структуры по экономическим показателям. Здесь определяется суммарная стоимость работ и суммарная стоимость всех запасов.

2. технологическая оптимизация. Здесь подразумевается, что на увеличение себестоимости влияют следующие характеристики:

- величина конструкторского допуска на первичные материалы – это определяет вероятность выхода годных изделий при определенной точности изделий;

- вид и параметры распределения плотности вероятности показателя качества изделия;

- технологическая точность – определяет затраты на производство изделия.

Минимизация технологической себестоимости должна рассматриваться в комплексе. Сюда входят системотехнические, схемотехнические, конструкторские и технологические задачи.

В результате технологическая оптимизация – это взаимосвязанный выбор схемотехнической реализации изделия, номинальных значений конструкционных параметров и технологической точности при заданных ограничениях по критерию минимальной себестоимости годного изделия. Проводится при помощи параметрического синтеза.

Объектом технологической оптимизации являются схемотехнические и топологические решения, при синтезе которых удовлетворены требования обеспечения заданных эксплуатационных параметров, найдены допустимые отклонения электрических и конструкционных параметров от их номинальных значений.

Для проведения оптимизации необходимы оценка вероятности выхода годных изделий и поиск сочетаний конструкционных параметров, для которых вероятность выхода годных изделий была бы максимальной.

Основа алгоритма технологической оптимизации - циклическое определение соответствия всех электрических параметров полям допусков при случайных выборах значений конструкционных параметров. При каждой реализации последовательно рассчитываются значения электрических параметров и сравниваются с допустимыми отклонениями. При несоответствии значения полю допуска эта реализация прекращается и формируется следующая. Если требования удовлетворены, то данная реализация регулируется. Затем рассчитывают отношение общего числа реализаций к числу реализаций, удовлетворяющих ограничениям. Следовательно, получается условная вероятность выхода годных изделий.

8.5. Автоматизация проектирования технологических процессов

Основная цель – повышение производительности, сокращение затрат на проектирование, повышение качества изделия, повышение экономии ресурсов и т. д.

Проектирование – процесс, заключающийся в преобразовании исходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения комплекса работ исследовательского, расчетного и конструкторского характера.

При проектировании технологических объектов используются следующие принципы:

1) декомпозиция и иерархическое описание;

2) многоэтапность и итерационность проектирования;

3) типизация и унификация проектных решений и средств проектирования.

Проектирование технологического процесса разбивают на этапы разработки принципиальных схем устройства технологического процесса, маршрутные технологии, операционные технологии и этап получения управляющей информации на магнитных носителях.

Составные части процесса проектирования конструкторской документации:

1) предпроектное исследование;

2) техническое задание на разработку проекта;

3) эскизный проект;

4) технический проект;

5) рабочий проект;

6) испытание;

7) внедрение.

Проектные процедуры анализа и синтеза для технологических процессов.

Задача анализа – определение принципиальной возможности осуществления процесса сборки изделия на основе имеющегося технологического базиса, удовлетворяющего изготовителя определенными технико-экономическими показателями.

Исходная информация – описание конструкции, технические условия на сборку, описание технологического базиса.

Задача синтеза решается с помощью совокупности математических моделей, позволяющих имитировать процесс сборки, формализовать варианты сборочного процесса и определить характеристики заданного изделия.

8.6. Технологичность деталей

Технологичной является такая конструкция детали, которая отвечает всем требованиям к качеству. Обеспечивает в конкретных условиях производства оптимальные затраты времени, живого труда и материалов.

Существуют производственная и эксплуатационная технологичность.

Производственная технологичность – это сокращение затрат времени на конструкторскую и технологическую подготовку, а также на изготовление изделия. Достигается засчет следующих мероприятий:

- стандартизация, унификация и группирование деталей;

- снижение массы и ограничение номенклатуры используемых материалов;

- повышение повторяемости и заимствования деталей из других изделий;

Применение унифицированных технологических процессов и технологического оборудования.

Эксплуатационная технологичность – это снижение стоимости и трудоемкости эксплуатации и ремонта аппаратуры.

Технологичность может оцениваться двумя показателями:

1) абсолютная производственная трудоемкость (изготовление детали указывается в нормо-часах);

2) себестоимость изделия.

Второй показатель также называется технологической себестоимостью, но технологическая себестоимость рассчитывается на каком-либо этапе работы (производство, проектирование, эксплуатация или ремонт).

Показатели технологических процессов:

1) производительность – количество деталей, изготовленных в единицу времени;

2) технологическая себестоимость изготовления детали – складывается из стоимости изготовления заготовки, из заработной платы рабочих и расходов на амортизацию технологического оборудования (электроэнергия, помещение, инструмент);

3) устойчивость – это свойство процесса возвращаться в исходный установившийся режим после любого выхода из него в результате возмущающего воздействия;

4) стабильность – свойство процесса сохранять во времени точность признаков качества изделия;

5) условная годовая экономия - рассчитывается как разность технологической себестоимости j-го и i-го процессов: (C_j – C_i)∙N, N – годовая программа выпуска изделий;

6) годовой экономический эффект;

7) дополнительные характеристики – материалоемкость (отношение массы заготовки к массе детали), невозвратимые потери, выход годных изделий.

Маршрутная карта – документ, содержащий описание процесса изготовления детали по всем операциям технологической последовательности с указанием соответствующих данных по оборудованию, оснастке, материалам и трудовым нормативам.

Для каждого пункта маршрутной карты существует операционная карта – документ, содержащий описание операций с разбиением на переходы и установы.

К операционной карте могут прикладываться карты эскизов и схем.

Технологические инструкции – это документ, содержащий описание специфических приемов работ. Сюда же относятся методики контроля, использования оборудования и описания физико-химических явлений на отдельных операциях.

Повышение производительности технологического процесса осуществляется засчет сокращения времени на ознакомление с чертежами, подготовки оборудования, сдачи готовой продукции, снижения основного технологического времени, снижения времени технологического обслуживания, снижения времени перерывов (отдыха) и повышения объема партии деталей.

8.7. АСТПП

8.7.1. Общие сведения об АСТПП

Автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП) обеспечивает подготовку программ функционирования гибкого автоматизированного производства (ГАП) для каждого их изделий, входящих в номенклатуру ГАП. Подготовка программ начинается с разработки маршрутов движения материалов (заготовок) и изделий в процессе их обработки между секциями автоматического склада и ячейками линии, участка или цеха, с определения состава инструмента, используемого на каждом технологическом участке, и с проектирования технологического процесса на изделие.

На основе описания технологического процесса разрабатываются управляющие программы для ячеек – программы управления станками, роботами манипуляторами, контрольно-измерительными устройствами, транспортной системой и автоматическим складом.

Основная цель технологической подготовки производства – обеспечить мобильность производства при изменении программы выпуска и освоении новых видов изделий, высокую производительность труда при минимальных затратах трудовых и материальных ресурсов, изготовление изделий в заданные сроки и требуемого качества.

Задачи автоматизированного проектирования технологических процессов:

1) обеспечение технологичности конструкции изделий;

2) автоматизированное проектирование технологических процессов, элементов производственной системы и технологической оснастки.

Обеспечение технологичности конструкции изделий включает выполнение взаимосвязанных задач:

- автоматизированный анализ и обработка конструкций РЭС на технологичность и количественная оценка уровня технологичности;

- автоматизированное управление уровнем технологичности конструкций РЭС по стадиям разработки конструкторской документации.

Автоматизированное проектирование технологических процессов, элементов производственной системы и технологической оснастки реализуется на основе типовых и групповых технологических процессов, единичных технологических процессов и операций аналогов, а также индивидуального проектирования.

Основные этапы автоматизированного проектирования технологических процессов на основе процессов-аналогов:

1) отбор изделий для автоматизированного проектирования;

2) подготовку исходных данных;

3) формирование конструктивно-технологического кода изделия;

4) поиск технологических процессов-аналогов;

5) доработку комплекта технологических документов.

При отсутствии технологических процессов-аналогов осуществляется индивидуальное проектирование по этапам:

1) отбор изделий для автоматизированного проектирования технологического процесса с учетом возможностей имеющейся автоматизированной системы;

2) подготовка исходных данных;

3) выбор метода обработки деталей и сборочных единиц;

4) проектирование маршрутного технологического процесса;

5) определение технологических параметров и режимов обработки;

6) проектирование структурно-технологической схемы обработки деталей и сборочных единиц на уровне переходов при маршрутно-операционном изложении технологии;

7) проектирование структуры операции и последовательного выполнения переходов при операционном изложении с учетом выбора технологической оснастки, инструмента, режимов обработки;

8) разработка управляющих программ для станков с ЧПУ, ОУ и ГПМ;

9) разработка технических деталей на проектирование технологической оснастки и инструмента;

10)нормирование операций технологического процесса;

11)корректировка технологического процесса обработке на уровне операции;

12)выпуск комплекта технологических документов.

8.7.2. Структура АСТПП РЭС

АСТПП – организационно-техническая система, основу которой составляет системное применение средств автоматизации инженерно-технических работ, обеспечивающее оптимальное взаимодействие людей, машинных программ и технических средств автоматизации при выполнении функций технологической подготовки производства.

Выделяют структурную, информационную, функциональную и организационную модели АСТПП [3].

Структурная модель системы отражает состав отдельных ее частей (подсистем), их назначение. Взаимосвязь и место в общем процессе проектирования. Основа модели – иерархическое разделение системы на подсистемы, расположенные на различных уровнях, что позволяет перейти последовательно от решения общих задач технологической подготовки производства к частным.

Информационная модель отражает информационные связи между подсистемами и процессы преобразования входной и справочно-нормативной информации в выходную.

Функциональная модель устанавливает логическую связь между отдельными подсистемами и определяет направление хода проектирования. Основу функциональной структуры АСТПП составляют подсистемы общего и специального назначения.

Подсистемы общего назначения:

- подсистемы кодирования;

- подсистемы контроля и преобразования информации;

- подсистемы информационного поиска;

- подсистемы формирования исходных данных для автоматизированных систем различных уровней;

- подсистемы оформления технической документации.

Подсистемы специального назначения:

- основные;

- вспомогательные.

Основные подсистемы:

- обеспечения технологичности конструкции изделия;

- проектирования технологических процессов;

- проектирования оригинальной структуры производственной системы;

- конструирования средств технологического оснащения;

- изготовления средств технологического оснащения;

- управления технологической подготовкой производства.

Функции подсистемы технологичности конструкций изделий:

- анализ технологических возможностей производственной системы;

- расчет показателей технологичности конструкций;

- разработка рекомендаций по содержанию и порядку совершенствования производственной системы;

- разработка рекомендаций по корректировке конструкторской документации на изделие;

- формирование требований к конструкции изделия для последующих разработок.

Вспомогательная подсистема специального назначения реализует задачу организации и сопровождения АСТПП и выполняет следующие функции:

- определение специализации служб и проектирование организационной структуры АСТПП;

- проектирование и сопровождение единой базы данных АСТПП;

- генерацию и сопровождение алгоритмов и программ подсистем специального назначения.

Организационная модель (структура) АСТПП – совокупность подразделений и служб, которая выполняет функции АСТПП и построена с учетом их иерархической подчиненности и отражает организационно-управленческие связи между ними. Организационная структура АСТПП обеспечивает реализацию функций, установленных функциональной структурой АСТПП, структурными подразделениями предприятия с учетом их специализации.

Комплекс технических средств (КТС) АСТПП образует физическую среду, в которой реализуются другие виды обеспечений АСТПП, и представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств для выполнения автоматизированного проектирования (техническое обеспечение АСТПП).

С помощью технических средств решаются следующие задачи:

1) ввод исходных данных описания объекта проектирования;

2) отображение введенной информации с целью ее контроля и редактирования;

3) преобразование информации;

4) хранение различной информации;

5) оперативное общение проектировщика с системой в процессе решения задачи.

В состав КТС АСТПП входят:

1) оперативная память;

2) внешние запоминающие устройства;

3) устройства ввода/вывода информации;

4) технические средства машинной графики;

5) устройства оперативного общения человека с ЭВМ;

6) устройства, обеспечивающие связь ЭВМ с удаленными терминалами и другими машинами;

7) устройства, преобразующие результаты проектирования в программы управления станками и автоматами (при непосредственной связи АСТПП с производственным оборудованием).

Основа технических средств АСТПП – различные ЭВМ (от микро- до больших ЭВМ и многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем), оснащенные различными периферийными устройствами.

Программное обеспечение АСТПП объединяет программы для систем обработки данных на машинных носителях и программную документацию, необходимую для эксплуатации программы.

Программное обеспечение (ПО) АСТПП подразделяют на общесистемное, базовое и прикладное (специальное).

Общесистемное ПО АСТПП предназначено для организации функционирования технических средств, то есть планирования и управления процессов, распределения имеющегося ресурса, и представлено операционными системами в ЭВМ.

В программном обеспечении операционная система занимает основное положение, так как осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса.

По назначению операционные системы (ОС) делятся на ОС общего и специального назначения. Первые предназначены для решения задач реального времени поддержки однородных вычислительных структур и сетей и ориентированы на организацию и ведение баз данных.

По режимы обработки операционные системы делятся на ОС, обеспечивающие однопрограммный и мультипрограммный режимы обработки задач.

По способу взаимодействия с пользователем ОС делятся на ОС, осуществляющие взаимодействие с пользователем в режимах пакетной обработки задач и в режимах диалога.

Базовое и прикладное ПО создаются для нужд АСТПП.

Базовое ПО АСТПП – это программы, обеспечивающие правильное функционирование прикладных программ.

В прикладном ПО АСТПП реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения процедур. Прикладное ПО имеет форму пакетов прикладных программ (ППП), каждый из которых обслуживает определенный этап процесса проектирования или группу однотипных задач внутри различных этапов.

ПО современных АСТПП состоит из мониторной системы и ППП.

В ППП проектирующих подсистем АСТПП выделяют:

1) управляющие программы;

2) функциональные модули;

3) алгоритмы и языковые процедуры, служащие для генерирования рабочих программ на основе исходного описания объектов и заданий на специализированных проблемно-ориентированных языках.

ППП включает управляющую часть (содержащую монитор пакета, функционирующий под управлением мониторной системы АСТПП) и обрабатывающую часть (содержащую группу программ, среди которых выделяют функциональные модули и языковые процедуры).

Информационное обеспечение (ИО) АСТПП объединяет данные, необходимые для выполнения автоматизированного проектирования. Данные могут быть представлены в виде тех или иных документах на различных носителях.

Назначение ИО АСТПП – реализация информационных потребностей всех составных компонентов АСТПП.

Основная функция ИО АСТПП – ведение информационного фонда, то есть обеспечение создания поддержки и организации доступа к данным. Следовательно, ИО – это совокупность информационного фонда (совокупность данных) и средств его ведения, реализованная в виде информационно-поисковых систем (ИПС).

В состав информационного фонда входят:

- программные модули, мало изменяющие данные в процессе проектирования, потребителями которых являются мониторы различных подсистем АСТПП;

- исходные и результирующие данные (часто меняющиеся в процессе проектирования), необходимые при выполнении программных модулей в процессе преобразования;

- нормативно-справочная проектная документация, которая включает в свой состав справочные данные;

- содержание экранов дисплеев, которые представляют собой связанную совокупность данных, задающих форму кадра и, следовательно, позволяющих отобразить на экране дисплеев информацию с целью организации диалогового взаимодействия в ходе проектирования;

- текущая проектная документация, которая отражает состояние и ход выполнения проекта.

Технологическая информация ИО АСТПП подразделяется на входную, промежуточную и выходную.

Входная информация в свою очередь делится на оперативную, условно-постоянную и переменную.

Оперативная информация – это информация, которая формируется перед началом работы ЭВМ и представляет собой пакет заданий на проектирование.

Переменная информация– это разнообразные сведения о деталях и сборочных единицах основного производства, вводимые в систему с целью получения на них ответа в виде результатов технологического проектирования. Для переменной информации является обязательным ее кодирование.

Условно-постоянная информация – это информация о производственных условиях, влияющих на технологическую подготовку производства (ТПП). Эта информация длительное время хранится в АСТПП и многократно используется при решении задач определенного класса.

Промежуточная информация – это информация, производимая в системе на различных этапах проектирования и используемая в качестве исходной для решения задач последующих этапов.

Выходная информация – это информация, формируемая по результатам проектирования.

Лингвистическое обеспечение (ЛО) АСТПП представляется совокупностью языков, применяемых для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений.

Основная часть ЛО АСТПП – языки общения человека с ЭВМ.

Языки АСТПП подразделяются на языки программирования и языки проектирования.

Языки программирования служат для написания ПО и подразделяются на машинно-ориентированные и алгоритмические.

Языки проектирования служат для описания информации об объектах и задачах проектирования, большинство которых относится к средствам пользователя САПР.

Языки проектирования делятся на:

- входные;

- выходные;

- сопровождения;

- управления;

- промежуточные;

- внутренние.

Входные языки проектирования служат для задания исходной информации об объектах и задачах проектирования.

Входные языки делятся на языки описания объектов (ЯОО) и языки описания заданий (ЯОЗ).

ЯОО делятся на:

- схемные;

- графические;

- моделирования.

Выходные языки проектирования служат для выражения результатов выполнения проектных процедур на ЭВМ.

Языки сопровождения служат для корректировки и редактирования данных при выполнении проектных процедур.

Языки управления служат для представления управляющей информации, для программно-управляемого используемого оборудования.

Промежуточные и внутренние языки проектирования служат для представления информации на определенных стадиях ее проработки на ЭВМ.

Математическое обеспечение АСТПП объединяет в себе математические модели проектируемых объектов, методы и алгоритмы выполнения проектных процедур, используемые при автоматизированном проектировании.

Методическое обеспечение АСТПП включает в себя документы, характеризующие состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизированного технологического проектирования.

Организационное обеспечение составляют положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и взаимодействие подразделений с комплексом средств автоматизированного проектирования.