Общая характеристика процесса конструирования эвм основные термины и определения
 Скачать 1.05 Mb.
|
 ,где N - число элементов; i - интенсивность отказов i-элемента; ni - количество элементов i-го типа. Наработка на отказ  .Интенсивность отказов комплектующих элементов зависит от режима работы, степени тяжести воздействия внешних воздействий: температуры, температурного удара, влажности, вибрации, радиации и т.д.: = 0 * K1 * K2 * .. * Кn , где 0 - интенсивность отказов нормальных при температурных условиях; К1 . К2 ... Кn - поправочные коэффициенты. К = 1 для лабораторных помещений, К = 5...10 стационарные наземные устройства; К= 25 автоприцеп; К = 900...1000 для ракет. Пример: Схема устанавливается на устройстве,установленном на самолёте. Содержит N = 200 микросхем.Интенсивность отказа микросхем =10-6 1/ч. Найти Тср ; Р(t) при t = 20 часов. Для самолета К=150. S = 10-6 *200*150 = 3*10-2 1/ч = 0,03 1/ч.   т.е. показатели надёжности Тср = 33,3 часа и Р(20) = 0,553 не могут удовлетворить разработчиков, поэтому для повышения надёжности используются различные способы. 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 10.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КАК СЛОЖНАЯ СИСТЕМА Производство ЭВМ сложная система, совокупность большого количества технологических процессов, основанных на различных физических и химических методах обработки материалов и применяемых в производстве элементов, узлов и устройств различного назначения. Микроминиатюризация аппаратуры, повышение ее быстродействия и точности функциональных параметров вызывают необходимость использования методов неразрушающего контроля и управления. Все это приводит к усложнению технологических объектов и связей между ними. Повышение количественных и качественных показателей производства, возникновения новых технологических процессов и возможность их осуществления привели к усложнению технологических процессов. Отметим признаки технологического процесса производства ЭВМ как сложной системы. 1. Наличие большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов (так называемый элемент это объект, который не подлежит расчленению). 2. Сложность функций, выполняемых системой. 3. Возможность разбиения системы на подсистемы, которые подчинены общей цели функционирования. 4. Управление системой представляет иерархическую структуру, наличие разветвленной информационной сети, интенсивных информационных потоков. 5. Взаимодействие с внешней средой и функционирование при воздействии случайных факторов. При проектировании технологических процессов необходимо учесть особенности производства ЭВМ, прежде всего: 1. Взаимодействие технологии, конструирования и схемотехники; 2. Многоэтапность и сложность, требующие высокой квалификации операторов; 3. Разнообразие технологических процессов; 4. Сочетание процессов, свойственных машиностроению, со специфическими; 5. Использование многопозиционных методов изготовления электрических схем с большой точностью и высокой разрешающей способностью выполнения отдельных операций; 6. Сочетание многопозиционных методов изготовления и индивидуальных методов сборки; 7. Сложность и большая трудоемкость контроля параметров сборочных единиц; 8. Зависимость производства от большого числа факторов, влияющих на конечный результат, вследствие чего показатели качества детали, технологической единицы являются случайными величинами. Все это свидетельствует о сложности задач, стоящих перед технологами и требующих знаний методов производства, физико-химических основ технологии, конструирования и развития ЭВМ. Разработке любого технологического процесса должен предшествовать анализ назначения изделия, отдельных узлов и деталей, технических требований; условий производства, марка оборудования, его состояния и загрузки. Технолог должен рассчитать загрузку действующего оборудования, потребность недостающего оборудования с целью приобретения или технического задания на проектирование специального оборудования или оснастки. Технолог должен учесть наличие очистных сооружений и их мощность для очистки промышленных стоков и улавливания вредных выбросов в атмосферу. Технолог определяет объем ресурсов: основных и вспомогательных материалов, сырья, полуфабрикатов и пр., составляет и обосновывает нормы расхода. Технологу необходимы знания по экономике: производство должно быть рентабельным. Он должен уметь рассчитать эффективность выбранного варианта техпроцесса. Технолог обязан выпустить технологическую документацию и внедрить разработанный ТП (участие в испытании спецоснастки и оборудования, инструктаж рабочих, выполняющих технологические операции, отработка новых приемов в работе, помощь в наладке оборудования и т.д.). Технолог обязан контролировать технологическую дисциплину и корректировать технологическую документацию в случае необходимости (внедрение нового оборудования, изменение маршрутной технологии и т.д.). Основные виды технологической документации: маршрутная карта - предназначена для описания технологического процесса изготовления и контроля изделия по всем операциям в технологической последовательности с указанием данных по оборудованию, оснастке, материальным и др. нормативам; операционная карта - описание операций технологического процесса изготовления изделия с расчленением по переходам и указанием режимов работы, расчетных норм; карта эскизов и схем - предназначена для графической иллюстрации технологического процесса изготовления изделия и отдельных элементов. Дополняет или поясняет содержание операции; спецификация технологических документов - перечень всех технологических документов, выпущенных на изделие и отдельные элементы; технологическая инструкция - описание специфических приемов работы или методики контроля техпроцесса, правил пользования оборудованием и приборами, описание физико-химических процессов, происходящих при отдельных операциях технологического процесса; материальная ведомость - подетальная и сводная ведомость норм расхода материалов; ведомость оснастки - перечень специальных и стандартных приспособлений и инструментов, необходимых для оснащения технологического процесса. Правила оформления перечисленных документов регламентированы государственными стандартами Единой системы технологической документации. Рассмотрим вопросы, касающиеся технологической подготовки производства. 10.2. ЕДИНАЯ СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА (ЕС ТПП) Одно из условий повышения технического уровня качества, сокращения сроков освоения новых изделий технологическая подготовка производства. Технологическая подготовка производства сложный комплекс организационно-технических мероприятий и инженерно-технических работ, связанный с подготовкой предприятия к выпуску новых видов изделий. В ТПП участвуют проектно-конструкторские, технологические службы предприятия, цехи, плановые службы, предприятия-смежники. Все передовое, лучшее в области ТПП было обобщено в стандартах Единой системы подготовки производства (ЕС ТПП). ЕС ТПП установленная государственными стандартами система организации и управления процессом ТПП, предусматривающая широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов оснастки, оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ. Основное назначение ЕС ТПП установление организации и управления процессом производства. В ТПП можно выделить функциональный, производственный и административный состав. Функциональный состав ТПП это совокупность процессов, выполняющих функции обеспечения технологичности конструкции изделий , разработку ТП; проектирование и изготовление средств технологического оснащения; организации и управления ТПП. Каждая функция получение документа (или массива) из необходимого состава входных данных. Входная информация это конструкторская, планово-экономическая документация, планы по трудоемкости, себестоимости, сроки освоения и производственная программа. Выходная информация сведения о качественных технических характеристиках изделия, потребности в оборудовании и технологической оснастке, трудоемкости, себестоимости и пр. Производственный состав системы ТПП это перечень производств, имеющихся на предприятии: штампово-заготовительное, литейное, сварочное, производство деталей из пластмасс, сборочно-монтажное, наладочно-испытательное и т.д., т.е. все, на которые имеется документация. Производственный состав периодически уточняется. Административный состав это структура служб с учетом требований ЕС ТПП и специфики конкретного предприятия с точки зрения функционального и производственного состава. Состав служб технологические и конструкторские бюро, технологические лаборатории, центральная заводская лаборатория. Основной принцип организации технологических служб централизация руководства всеми службами и непосредственная связь с производством. Руководство всеми службами осуществляет главный технолог (либо начальник специального конструкторско-технологического бюро СКТБ). Существует несколько структур технологических служб: 1. Все технологи работают в службах отдела главного технолога (ОГТ). Плюсы: возможность разработки перспективных ТП, высокий уровень оформления тех нической документации на базе стандартов, научно-технической литературы. Минус сложность увязки ТП с цехами, трудность контроля технологической дисциплины. 2. Часть технологов работает в технологических бюро цехов и подчиняется начальнику цеха. Плюсы: выше технологическая дисциплина, сокращаются сроки освоения ТП. Минусы: перспективные разработки по срокам удлиняются, т.к. много текущей работы у технологов. 3. Комбинированная структура часть технологов в зависимости от специализации работают в бюро цехов, но подчиняются главному технологу. Позволяет совместить плюсы первых двух структур. Техбюро обычно организуют в цехах, производство которых требует большой технологической подготовки: механической обработки, производства ИС, ПП, сборки ТЭЗов и т.д. В ОГТ техбюро организуют по видам обработки и выпускаемых изделий: бюро механической обработки, бюро обработки на станках с ЧПУ; конструкторские бюро с ОГТ: бюро штампов, бюро пресс-форм, бюро нестандартной оснастки и т.д. На крупных предприятиях с большим объемом выпуска продукции в ОГТ организуются технологические лаборатории: ПП, полупроводниковых ИС, ферритов и т.д. Лаборатории ведут большой объем технологических исследований: исследования материалов при поставке, изменение материалов в ходе технологической обработки, режимов операции, функциональных параметров изделий. Дальнейшее развитие технологических служб создание автоматизированных систем технологической подготовки производства, автоматизированных рабочих мест конструктора-технолога. Система ТПП предназначена для разработки и внедрения новой, для совершенствования действующей технологии изготовления изделий, технологического оснащения производства, передовых и совершенных форм, методов организации производства, труда и управления; типизации, стандартизации и автоматизации с использованием средств вычислительной техники и научной организации труда. Для предприятий, выпускающих СВТ в условиях мелкосерийного и серийного производства, следует отметить следующие основные задачи ТПП: отработка конструкции на технологичность; организация и управление ТПП; стандартизация и разработка ТП; технологическое оснащение производства; разработка норм, совершенствование организации ТПП. Отработка на технологичность включает проведение технологического контроля конструкторской документации, оценку уровня технологичности конструкции изделия, отработку конструкции на технологичность, снижение затрат в производстве за счет повышения технологичности. Эту задачу решают ведущие технологи предприятия. Организация и управление ТПП задача решается плановой группой отдела главного технолога, которая распределяет номенклатуру деталей и сборочных единиц между технологическими бюро, выявляет узкие места графика ТПП, контроль за выполнением этапов работ по ТПП. Стандартизация и разработка ТП. Работы выполняются группой типизации отдела главного технолога, которая должна провести анализ конструктивных особенностей детали, сборочной единицы, обобщение результатов анализа и подготовку рекомендаций по стандартизации; разработку типовых технологических процессов, формирование заводских фондов документации на типовые ТП. Бюро групповой обработки выполняет анализ и уточнение границ групп деталей и сборочных единиц, разработку групповых ТП. Технологические бюро ОГТ разрабатывают и совершенствуют ТП: индивидуальные ТП, ТП обработки деталей, сборки, наладки, испытаний узлов и изделий в целом; осуществляют корректировку ТП. Технологическое оснащение производства. Занимается КБ и ТБ ОГТ: проводят унификацию и стандартизацию средств технического оснащения, рассматривают возможность применения универсально-наладочных штампов, универсально-сборочной оснастки, универсальных пресс-форм и т.д.; выявляют потребность в оригинальной оснастке, осуществляют ее проектирование и запуск в производство; разрабатывают универсальную тару для деталей и сборочных единиц, проектируют и оснащают рабочие места в соответствие с типовым ТП. КБ ОГТ: проектирование специальных инструментов, приспособлений, пресс-форм и др. с учетом достижения высокого уровня оснащенности. ТБ ОГТ: выбор вариантов специального технологического оборудования, выпускаемого промышленностью, или разрабатывает техническое задание на его изготовление. Разработка норм. Эту задачу решает группа нормирования: технически обоснованные нормы расхода материалов, обоснование норм затрат труда, норм времени на выполнение операций, разработка стоимостных затрат подетально, по изделию, по цеху. Совершенствование организации ТП заключается в разработке стандартов, нормативов, методических рекомендаций, руководящих материалов, регламентирующих ТПП. 10.3. ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ВТ Технологичность конструкции сочетание конструктивно-технологических требований, обеспечивающее наиболее простое и экономичное производство изделий при соблюдении всех технических и эксплуатационных условий. Требование технологичности стремятся выполнять с момента разработки эскизного проекта до изготовления опытного образца и серии. Отработка конструкции на технологичность, ее характер, продолжительность зависит от вида производства, объема выпуска, типа и назначения изделия, метода изготовления, прогрессивности обору- дования и оснастки, организации производства. Наиболее целесообразна отработка технологичности изделия в процессе проектирования. Например, при разработке оригинальной детали ЭВА основными конструктивно-технологическими этапами являются следующие : 1. Обеспечение оптимальных эксплуатационных свойств (прочность, жесткость, точность, надежность, функциональная взаимозаменяемость, эстетичность и т.д.). 2. Установление конструктивно-технологических требований (материал, формы, размеры, допуски, качество поверхности, сравнительный технико-экономический анализ конструкции, рекомендации по созданию типовой унифицированной детали и т.д.). 3. Обеспечение рационального процесса производства (экономия материала, снижение трудоемкости, экономия затрат на подготовку производства, удобство сборки, условия для автоматизации сборки и т.д.). Первые два этапа учитывают технические и эксплуатационные параметры изделия. Третий этап по обеспечению технологичности изделия учитывает особенности предприятия-изготовителя (тип производства, оснащенность, применение типовых технологических процессов и т.д.). Решаются такие задачи, как сокращение сроков подготовки производства, освоение изделия при заданном объеме выпуска, обеспечение высокого качества продукции и т.д. Работы по обеспечению технологичности предусматривают унификацию и стандартизацию элементов конструкции; оценку технического уровня изделия, заключающуюся в определении новизны и перспективности конструкции; анализ технологичности изделия, возможность применения типовых и стандартных деталей при технологической подготовке производства. Различают оценку комплексных показателей технологичности конструкции для опытного образца, установочной серии, серийного производства. В зависимости от конструктивно-технологических особенностей изделия разбивают на несколько групп: электронные блоки (логические, аналоговые, блоки оперативной памяти, кодовые преобразователи, генераторы импульсов и т.д.); электромеханические и механические блоки (механизмы привода, отсчетные устройства, редукторы, волноводные блоки); радиотехнические блоки (вторичные и стабилизированные источники питания, выпрямители и т.д.); коммутационно-распределительные блоки (коммутаторы, переключатели, коробки распределительные и т.д.). Расчет комплексных показателей технологичности каждой группы изделий ведется по конструктивным и технологическим базовым показателям. Конструктивные показатели: коэффициент применяемости деталей Кпд ; коэффициент применяемости ЭРЭ Кп эрэ; коэффициент применяемости сборочных единиц Кпе; коэффициент повторяемости деталей и узлов Кпов.д ; коэффициент повторяемости ЭРЭ Кпов.эрэ ; коэффициент повторяемости микросхем Кпов.ис ; коэффициент повторяемости печатных плат Кпов.пп; коэффициент повторяемости материалов Кпов.м ; коэффициент использования микросхем Кисп.ис ; коэффициент установочных размеров ЭРЭ Куст.р ; коэффициент освоенности Косв ; коэффициент сложности сборки Кс.сб ; коэффициент сборности изделия Ксб ; коэффициент точности обработки Кт.о . Технологические показатели: коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ Км.п.эрэ ; коэффициент автоматизации и механизации монтажа Ка.м ; коэффициент автоматизации и механизации операции контроля и настройки электрических параметров Км.к.н ; коэффициент применения типовых технологических процессов Кт.п ; коэффициент прогрессивности формообразования детали Кф ; коэффициент сложности обработки Кс.о ; коэффициент использования материалов Ки.м Для каждой группы изделий определен состав базовых показателей, но не более 7 из числа приведенных с учетом наибольшего влияния на технологичность изделия; определена их весовая значимость. Так, для электронных блоков в качестве базовых показателей определены: 1. Коэффициент использования микросхем Кисп.ис =Нис/ (Нис+ Нэрэ ), где Нис число МС и микросборок в изделии; Hэрэ общее число ЭРЭ. Весовой коэффициент, fi =1,0. 2. Коэффициент автоматизации и механизации монтажа Ка.м =На.м /Нм , где На.м число монтажных соединений, осуществляемых автоматизированным или механизированным способом; Нм число монтажных соединений. Весовой коэффициент, fi= 1,0. 3. Коэффициент механизации и автоматизации подготовки ЭРЭ Кмп.эрэ =Нмп.эрэ /Нэрэ , где Нмп.эрэ число ЭРЭ, подготовка и монтаж которых осуществляется механизированным способом. Весовой коэффициент, fi =0,75. 4. Коэффициент автоматизации механизации операций контроля и настройки электрических параметров Км.к.н =Нм.к.н /Нк.н , где Нм.к.н число операций контроля и настройки, выполняемых механизированным способом; Нк.н число операций контроля и настройки. Весовой коэффициент, fi =0,5. 5. Коэффициент повторяемости ЭРЭ Кпов.эрэ =1-Нт.эрэ /Нэрэ , где Нт.эрэ число типоразмеров ЭРЭ. Весовой коэффициент, fi =0,31. 6. Коэффициент применяемости ЭРЭ Кп.эрэ =1-Нт.орэрэ /Нт.эрэ , где Нт.орэрэ число типоразмеров оригинальных ЭРЭ. Весовой коэффициент, fi =0,187. 7. Коэффициент прогрессивности формообразования детали Кф =Dпр /D, где Dпр число деталей, получаемых прогрессивным методами формообразования (штамповкой, литьем под давлением и т.д.); D число деталей. Весовой коэффициент, fi =0,11. Комплексный показатель технологичности изделия определяется по формуле  где Кi расчетный базовый показатель; fi коэффициент весовой значимости показателя; i порядковый номер в ранжированной последовательности; n число базовых показателей, рассчитываемы х на данном этапе разработки изделия. Так, на стадии разработки эскизного проекта не определяются Ка.м и Кф, остальные показатели определяются приблизительно, на стадии опытного образца определяются все показатели. Нормативный комплексный показатель технологичности электронных блоков для опытного образца равен 0,4-0,7; для установочной партии 0,45-0,75; серийное производство 0,5-0,8. Уровень технологичности оценивается отношением достигнутого комплексного показателя к нормативному комплексному показателю Кп. Отношение: К/Кп <1 или К/Кп =1. В качестве аналога выбирается наиболее современная конструкция, разработанная с учетом новейших достижений науки и техники, выпускаемая серийно. |