Учебник по Технологии

на выпуск другого вида продукции. Стандарты ЕСТПП устанавливают общие правила организации и моделирования процесса управления производством, предусматривают широкое применение прогрессивных ТП, стандартной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов и инженерно-технических и управленческих работ.

Правила выбора технологической оснастки в ЕСТПП предусмотрены ГОСТ 14.305–73. В этом стандарте указан общий порядок выбора; внимание акцентируется на применении универсальной и сборно-разборной оснастки. В приложении к этому ГОСТу дается определение зон рентабельности применения различных систем станочных приспособлений. Применение универсальных видов технологической оснастки является одним из эффективных путей, сокращающих цикл ТПП.

Большое значение имеет обеспечение производства покупным инструментом. В ЕСТПП правила организации инструментального хозяйства предусмотрены ГОСТ 14.105–74, где указывается, что основными задачами инструментального хозяйства являются: определение потребности в инструменте, планирование, организация эксплуатации, технический надзор, обеспечение рабочих мест, а также учет и хранение.

Одной из важных работ в ТПП является составление ведомости норм расхода материалов. Основная трудность определения норм расхода материалов состоит в расчете подетальных норм. Сводные нормы составляют сумму подетальных по маркам, сортаменту и типоразмерам. При производстве РЭС часто стоимость материала значительно выше стоимости труда, затраченного на его переработку. Например, стоимость материала штампуемых деталей составляет 60–70 % от их общей стоимости изготовления, тогда как зарплата составляет 5–15 %. Правила расчета норм расхода материалов с помощью средств вычислительной техники приведены в ГОСТ 14.106–74. При автоматизированном решении задач по расчету норм расхода материалов используют информационные массивы и алгоритмы решения задач расчета норм в соответствии с формулами, приведенными в этом же стандарте.

Планирование ТПП ведется с учетом координации работы многих служб завода. При определении сроков выполнения работ за основу берутся конечные директивные сроки выпуска новых изделий, затем рассчитываются объемы работ по этапам в зависимости от трудоемкости, количества исполнителей, оригинальных де-

31

талей и т.д., после чего составляется сетевой график выполнения работ. Общая картина деятельности всех подразделений, занятых подготовкой производства, отражается схемой событий и работ. При построении сетевого графика используются вероятностные методы, при этом для каждого события определяется минимальное, вероятное и максимальное время выполнения, а для каждой работы – математическое ожидание и его дисперсия.

Основными задачами и целями внедрения ЕСТПП являются:

∙повышение производительности труда технологов;

∙сокращение сроков освоения;

∙совершенствование методов подготовки производства путем рациональной организации в сочетании с механизированным и автоматизированным проведением инженерных работ;

∙гарантирование более высокой гибкости изготовления в сочетании с повышением уровня специализации и кооперации предприятий;

∙повышение уровня технического оснащения;

∙решение все более сложных задач организации и управления производственным процессом.

ЕСТПП способствует непрерывному повышению уровня технологической подготовки и собственно изготовления во всей промышленности.

ЕСТПП включает в себя решение следующих функциональных задач:

∙обеспечение технологичности конструкции изделий;

∙разработку ТП;

∙проектирование и изготовление средств технологического оснащения;

∙организацию и управление ТПП.

Целью создания автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) является ускорение и совершенствование технологической подготовки производства (ТПП) на базе математических методов, оптимизации процессов проектирования и управления с применением современных средств вычислительной и организационной техники. Системное использование средств автоматизации инженерно-технических работ обеспечивает оптимальное взаимодействие людей, машинных программ и техни-

32

ческих средств автоматизации при выполнении функций технологической подготовки производства. Разработка и внедрение АСТПП требуют наличия развитой стандартизации, нормализации и унификации конструкций и конструктивных элементов технологического оснащения, технологических процессов, вычислительной и организационной техники и ее математического обеспечения. АСТПП позволяет упорядочить и регламентировать все элементы ТПП, выполнять их на принципиально новой основе:

∙подсистемы, проектирующие ТП, – на основе САПР Т;

∙подсистемы, конструирующие специальное технологическое оснащение (СТО), – на основе САПР К;

∙подсистемы управления ТПП – на основе АСУ;

∙подсистемы изготовления специального технологического оборудования (СТО) – на базе АСУ гибких производственных систем (ГПС).

Экономический эффект от применения АСТПП получается как за счет снижения трудоемкости самого процесса проектирования, так и за счет использования резервов в технологических процессах (например, за счет повышения качества изделия; уменьшения расхода инструментов; уменьшения величины отходов; оптимизации принимаемых решений на раскрой материалов, на режимы обработки, распределение припусков и др.).

АСТПП должна (в общем случае) решать следующие задачи:

∙отработка изделий РЭС на технологичность;

∙диалоговое формирование ТП изготовления изделий;

∙проектирование технологической оснастки и инструмента;

∙проектирование элементов производственной системы;

∙разработка управляющих технологических программ для оборудования с ЧПУ;

∙разработка управляющих программ (циклограмм) для оборудования с программным управлением;

∙обеспечение автоматизированного информационного обслуживания пользователей (поиск и выдача информации на микрофильмах пользователям; поиск и выдача информации ЭВМ; обеспечение пользователей сетью терминальных пунктов);

∙осуществление автоматизированного управления технологической подготовкой производства ТПП (расчет планов ТПП, кон-

33

троль за выполнением планов, расчет нормативов, расчет норм и потребностей).

Для решения этих задач в АСТПП (в общем случае) имеются подсистемы общего назначения:

∙поисково-информационная подсистема;

∙подсистема формирования исходных данных для других автоматизированных систем и подсистем.

34

Г л а в а 2

Основы построения технологических систем

2.1.Основные понятия и определения в теории

ипрактике производственных технологий

В настоящее время наблюдается интенсивное развитие электронной и радиоэлектронной техники. Электронные и радиотехнические изделия находят все более широкое применение в материальном производстве, быту, медицине, биологии и многих других областях науки, техники и практической деятельности. Промышленное производство радиоэлектронной техники поднялось на более высокий научно-технический уровень и продолжает развиваться быстрыми темпами.

Технология РЭС – это наука, занимающаяся изучением закономерностей, действующих в процессе изготовления радиоэлектронных изделий, с целью использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества радиоаппаратуры и наименьшей ее себестоимости.

Технология – это инструмент создания искусственного мира. Она неизбежно оказывает экологическое давление на естественную среду обитания. Опасным это давление становится тогда, когда его интенсивность превышает восстановительный потенциал природы.

Технологией также называют науку, разрабатывающую эти нормы и способы и выявляющую наиболее эффективные и экономичные производственные процессы, требующие наименьших затрат времени и ресурсов. Технология РЭС – это наука о способах и процессах преобразования исходных материалов в изделие с требуемыми радиотехническими параметрами, сохраняющимися неизменными в течение заданного периода эксплуатации изделия. Технология РЭС занимается изучением закономерностей, проявляющихся в процессе изготовления РЭС, с целью использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества радиоаппаратуры и наименьшей ее себестоимости. В процессе разработки и изготовления РЭС проектировщику приходится решать целый комплекс вопросов, направленных на получение требуемых показате-

35

лей качества. При этом приходится учитывать как характеристики изготавливаемой аппаратуры, так и сам процесс производства в их взаимодействии. Наш курс систематизирует и углубляет ранее полученные знания и на основе их дальнейшего развития позволяет инженеру решать задачи в области создания современных высокопроизводительных и экономичных технологических процессов (ТП) изготовления РЭС.

Цель курса – изучение основ проектирования ТП изготовления РЭС, приобретение навыков проектирования ТП, ознакомление с принципами управления ТП и принципами их автоматизации, повышение эффективности и качества. Основная цель данного курса – научиться оптимизировать ТП, т.е. решать задачу выбора оптимального варианта ТП в соответствии с выбранным критерием оптимальности. Создание сложной РЭС требует комплексного решения на общей технической базе. Такой базой в настоящее время является комплексная миниатюризация с применением микроэлектроники, внедрением унификации и стандартизации.

В процессе разработки и изготовления РЭС проектировщику приходится решать целый комплекс вопросов, направленных на получение требуемых показателей качества. При этом необходимо учитывать как характеристики изготовляемой аппаратуры, так и сам процесс производства в их взаимодействии. Очевидно, что решение задач технологии невозможно без учета реальной структуры производства, взаимосвязей между отдельными ее частями, без учета случайных событий, действующих в процессе производства. Получение определенных результатов, выбор тех или иных соотношений в организационной структуре самого процесса производства и системы управления производством, анализ данных о ходе производственного процесса требуют привлечения многочисленных математических методов, результатов различных прикладных наук и проведения исследований.

Для изготовления РЭС необходим производственный процесс, в ходе которого осуществляется превращение полуфабрикатов в готовое изделие. Производственный процесс радиоэлектронного завода включает в свой состав получение заготовок, различные виды их обработки, контроль качества, транспортирование, хранение на складах, сборку, регулировку, испытание, отделку и упаковку, т.е. требует деятельности коллектива людей, направленной на получение определенного вида изделий с заданным качеством. Таким образом, можно рассматривать производство РЭС как большую сис-

36

тему, включающую в себя коллектив людей, объединенных в сложнейших по технологии и структуре взаимосвязей производственных процессах, работающих на современных аппаратах, станках, механизмах и машинах.

Взаимоотношения и взаимосвязи отдельных элементов и звеньев в подобной системе управления носят весьма сложный характер последовательного подчинения и основаны на обработке и обмене информацией. Выявление лучшей структуры управления и организации можно достичь с помощью математических методов анализа динамики сложных систем, включающей в свой состав такие разделы математики, как теория вероятностей, теория игр и статистических решений, теория информации, теория стохастической аппроксимации, линейное, динамическое и выпуклое программирование, теория массового обслуживания и математическое моделирование.

Решение вопросов обработки, включающей механическую, термическую, химическую и другие виды обработок, требует знания всех достижений в данных областях химии, физики, которые направлены на получение определенных свойств обрабатываемых деталей. Рассмотрение технологической точности производства РЭС ставит новые задачи по определению ошибок изготовления, анализу их и соответствующей корректировке технологического процесса.

Это в свою очередь требует применения новых методов измерения, построения оптимальных технологических процессов.

Таким образом, на успешное решение задач технологии направлены многочисленные разделы современной науки.

В связи с этим намечается ряд перспективных направлений развития технологии: это, во-первых, математическое абстрагирование, т.е. математическое описание всех звеньев технологического процесса с целью получения точных аналитических соотношений, определяющих их взаимосвязь, а также получение переходных характеристик отдельных звеньев (отмеченное позволит проанализировать технологический процесс с точки зрения оптимальности его построения); во-вторых, это активное использование цифровой вычислительной и аналоговой техники на всех этапах проектирования и изготовления РЭС, что включает активное автоматическое управление процессом производства, делает гибким технологический процесс и позволяет решать задачи перестройки технологических процессов.

37

При условии получения объективных оценок технологических процессов весьма важной и актуальной является задача типизации технологических процессов на основе унификации объектов производства. При этом большое значение имеет разработка радиоэлектронных устройств на твердом теле и на интегральных схемах.

Решение этих и других задач позволяет создать оптимальную структуру производственного процесса и его отдельных звеньев, получить такой производственный процесс, который наиболее гибко реагирует на изменения внешних условий и характеристик звеньев, а также перейти к созданию автоматизированных технологических процессов. Это существенно повышает техническую и экономическую эффективность, производительность, качество изделий. Из вышеизложенного следует, что решение задач технологии РЭС основано на большом количестве точных и прикладных наук, описывающих различные аспекты процесса создания РЭС, что позволяет считать технологию РЭС комплексной, синтезирующей наукой.

При изготовлении деталей и их сборке используются различные физические и химические процессы, поскольку изменяются свойства материалов, форма заготовки, размеры, качество поверхностного слоя, относительное положение деталей и осуществляется их соединение, выполняются элементы микрорадиоэлектроники, достигаются заданные параметры узла и РЭС. Технология РЭС изучает использование различных процессов (физических, химических и др.) в данной конкретной производственной обстановке для получения высококачественного РЭС при минимальных затратах овеществленного и живого труда в заданных количествах, в установленное календарное время (в год, квартал, месяц, неделю, сутки).

В современном производстве РЭС можно выделить следующие основные технологические структуры: ТП структурообразования, направленные на формирование физической структуры электрорадиоэлементов (ЭРЭ), микросхем общего и частного применения; ТП формообразования, направленные на получение из заготовок деталей определенной формы, чаще всего выполняющих роль несущих конструкций; а также ТП сборки и монтажа, направленные на создание сборочных единиц и изделий.

Разработка и совершенствование того или иного варианта технологического процесса сопутствуют в явном или неявном виде всему ходу создания РЭС, начиная от составления технического задания и кончая его серийным или массовым выпуском. Исходя из

38

задач того или иного этапа проектирования или производства определяют разный уровень значимости технологических задач. Процесс производства РЭС в свою очередь можно условно разделить на три вполне самостоятельных этапа:

1)изготовление деталей, входящих в состав радиоаппарата;

2)монтаж и сборка всех деталей в узлы, блоки и РЭС в

целом;

3)регулировка и доводка РЭС по параметрам до уровня, определяемого заданными техническими условиями и соответствующей технической документацией.

Каждый этап производства РЭС включает шесть стадий разработки:

1)подготовительную, состоящую из анализа технического задания на изделие или пробных процессов и подборки материала для проектирования;

2)эскизное проектирование;

3)техническое проектирование;

4)опытное производство;

5)выполнение установочной серии;

6)серийное или массовое производство.

Рассмотрим значимость стадий разработки на этапах производства.

В основе этапа изготовления деталей, входящих в состав РЭС, лежит воспроизведение требуемых характеристик путем изменения физико-химических свойств заготовки.

Процесс изменения физико-химических свойств заготовки в широком смысле слова заключается в преобразовании первоначальных характеристик заготовки, полуфабриката или изделия физическими или химическими методами обработки; завершается он созданием новой номенклатурной единицы.

Изготовленные детали или узлы собираются и монтируются далее в единое РЭС, которое полностью отвечает заданным принципиальным схемам и конструкторской документации. Непосредственно после сборки параметры РЭС при его функционировании практически всегда отличаются от электрических параметров, заданных техническими условиями. Лишь при серийном или массовом производстве относительно простых РЭС иногда не требуется проведения дополнительных регулировочных работ.

Регулировочные работы являются завершающими в производстве РЭС и преследуют цель корректировки электрических и меха-

39

нических параметров путем применения тех или иных физикохимических процессов, обеспечивающих заданные техническими условиями характеристики РЭС.

Комплексно-статическое представление технологического процесса позволяет технологу правильно поставить только задачу проектирования процесса в более или менее обычном виде. Детальная же разработка технологического процесса производства РЭС может быть осуществлена лишь на основе изучения динамической взаимосвязи всех его звеньев. Рассмотрение динамического взаимодействия отдельных узлов и систем РЭС требует привлечения количественного математического описания как самого объекта производства, так и технологического процесса, т.е. задания уже определенных точностных и других характеристик процесса производства.

РЭС представляет собой совокупность элементов, объединенных в сборочные единицы и устройства и предназначенных для преобразования и обработки электромагнитных сигналов в диапазоне частот колебаний от инфракрасных до сверхвысоких. Элементы, рассчитанные на совместную работу в РЭС, различают по функциональным, физическим, конструктивно-технологическим признакам и типам связей.

По функциональным признакам элементы РЭС делят в зависимости от тех функций (задач), для выполнения которых они предназначены, например, сопротивление, емкость, индуктивность.

По физическим признакам элементы РЭС различают в зависимости от физических явлений и законов, положенных в основу их функционирования, например, электростатические или динамические элементы.

По конструктивно-технологическому признаку элементы РЭС делят в зависимости от их конструкции и технологии изготовления на дискретные и интегральные, которые объединяют в сборочные единицы, выполняющие элементарные действия (например, генератор, усилитель, счетчик).

По типам связей элементы РЭС делят в зависимости от вида связи между ними в РЭС, например, постоянная связь (проводная), связь с помощью электромагнитного поля (индуктивная).

В зависимости от диапазона рабочих частот РЭС меняются как активные, так и пассивные элементы, использующиеся в РЭС. Например, в диапазоне средних и низких частот используются индуктивности и емкости с сосредоточенными параметрами, которые могут быть изготовлены по любой известной технологии, а в диапазоне СВЧ – с распределенными параметрами, например, двухпроводные, полосковые линии и коаксиальные радиаторы.

40