Управление технологическими комплексами сборочно-монтажного производства в условиях неопределенности
Скачать 322.44 Kb.
|
На правах рукописи СМИРНОВА Мария Сергеевна Управление технологическими комплексами сборочно-монтажного производства в условиях неопределенности Специальность 05.13.06 – «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)» Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2008 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»
Защита состоится « 11 » декабря 2008 г. в « 16 » часов на заседании диссертационного совета Д223.009.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций» по адресу: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан « 10 » ноября 2008 г. Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент Е.Г. Барщевский I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Совершенствование систем управление в настоящее время характеризуется активным внедрением современных технологий в практику управления в различных сферах практической деятельности человека. Многообразие архитектурных решений и относительное удешевление обработки информации создали реальные предпосылки перехода от автоматизации отдельных задач к автоматизации множества производственных процессов. Вместе с тем повышаются требования к качеству проектных и исследовательских разработок при создании автоматизированных систем. Концепция реинжиниринга производственных процессов и нарастающее внедрение систем с архитектурой «клиент-сервер», являющиеся ведущими тенденциями последних лет, обусловливают возрастание роли системного подхода, как при моделировании предметной области, так и при обосновании выбора архитектуры комплекса средств автоматизации. В теории и практике создания производственно-ориентированных систем обработки информации наметилась устойчивая тенденция возвращения к обсуждению методологических вопросов, позволяющая задать теоретические ориентиры, необходимые для более осознанной и конкретной инженерной деятельности. Постоянное усложнение электронных модулей, тенденция к переходу на мелкосерийное многономенклатурное производство в условиях жестких ограничений на затраты и сроки отработки и переналадки технологических процессов приводит к тому, что управление технологическими комплексами (ТК) осуществляется, как правило, в условиях априорной недостаточности. Неопределенность в процесс управления вносят также погрешности и неполнота измерительной информации, шумы, неоднородность используемых материалов, дрейф параметров технологического оборудования. Основное содержание алгоритма управления производственно-технологическими комплексами составляет математическая модель технологической системы (процесса). В условиях неопределенности вопрос построения достаточно адекватных математических моделей стоит особенно остро. Методы разработки адекватных моделей технологических комплексов и процессов производства электронных модулей, а также алгоритмов управления основываются на трудах Бушминского И.П., Лопухина В.А., Даутова О.Ш., Чабдарова Ш.М., Гаскарова Д.В., Ильина В.Н., Львовича Я.Е., Фролова В.Н. Методы разработки эффективных процедур управления качеством производства электронной продукции рассматривались в трудах Варжапетяна А.Г., Семеновой Е.Г., Меткина Н.П., Илларионова О.И., Шубарева В.А., Кофанова Ю.Н. Результаты этих исследований важны для обеспечения широкого развития автоматизации технологических комплексов производства электронных модулей. Несмотря на широкий фронт работ в области проектирования и автоматизации управления ТК производства ЭМ, существующие системы управления технологическими процессами и комплексами в большинстве своем лишь поддерживают существующий уровень и малоэффективны в период освоения новых изделий, а также в условиях мелкосерийного многономенклатурного производства. Отсутствие методологического аппарата и средств автоматизированной обработки информации делает систему управления техническим обслуживанием ТК инертной, не позволяет перейти к эксплуатации технических средств по состоянию, влечет дополнительные затраты. Выход из этой ситуации возможен только на основе новых подходов к автоматизации системы управления, и в частности – процессов принятия решения. Анализ научно-технической и нормативной документации показал:
В условиях мелкосерийного производства необходимость эффективного управления производственно-технологическими системами усиливается также и тем, что относительный ущерб от брака при кратковременных процессах оказывается больше, чем при долговременных. Таким образом, актуальной является научная проблема повышения эффективности производства электронных модулей путем разработки методов и средств управления технологическими комплексами, соответствующих тенденциям развития производства электронных модулей и ориентированных на реальную практику их использования. Указанная проблема усугубляется объективным развитием технологии монтажа и сборки электронных модулей. Возникновение и развитие технологии поверхностного монтажа (ПМ) связана с тенденциями изменения компонентной базы, габаритные размеры и масса которых становятся существенно меньше, а в случае применения интегральных схем, обусловленном повышенными требованиями к функциональности, к тому же, имеют гораздо большее количество выводов. Эти габаритные и весовые изменения обусловлены повышением спроса на портативные устройства. Благодаря установке компонентов и микросборок с планарными выводами или не имеющими выводов на поверхность печатной платы технология поверхностного монтажа позволяет (в отличии от традиционного монтажа в отверстия) достичь большей степени автоматизации, более высокой плотности монтажа, уменьшить объем, снизить стоимость и повысить технические характеристики изделий. При системном синтезе технологических комплексов сборочно-монтажного производства (СМП) особую актуальность приобретает задача структурирования требований к их показателям функционирования с целью выбора характеристик элементов комплекса из условия минимизации его стоимости при заданном значении показателя функционирования. Одним из основных подходов определения качества ЭМ является их многоуровневое представление с формированием соответствующих моделей и описаний. Говорить о качестве сборки электронных модулей невозможно, не рассматривая состояние компонентной базы, правила и приемы проектирования монтажно-коммутационных оснований, наличие (или отсутствие) технологического оснащения, уровень технологической дисциплины и многое другое. Качество сборки ЭМ является, таким образом, одним из элементов достаточно сложной системы взаимосвязанных и взаимообусловленных явлений и процессов, формирующих технические, эксплуатационные и иные параметры изделия, характеризующие в своей совокупности его качество. В проблеме обеспечения качества сборки ЭМ на одно из первых мест выходит методология структурирования потребности потребителя по горизонтали и вертикали для всех уровней проблемы. Эта методология получила название «структурирование функций качества». Таким образом, создание и эксплуатация производственно-технологических систем, ориентированных на сборку радиоэлектронной и вычислительной аппаратуры, сопровождается значительными проблемами, как общего, так и специфического характера. Используемые сложные и многообразные технологии поверхностного монтажа компонентов электронной аппаратуры находятся в постоянном развитии. Актуальность проблемы повышения эффективности сборочно-монтажного производства ЭМ подтверждается направлениями из Перечня критических технологий Российской Федерации: «Технологии механотроники и создания микросистемной техники», «Технологии создания интеллектуальных систем навигации и управления», «Технологии создания электронной компонентной базы» Цель исследования. Целью диссертационной работы является повышение эффективности сборочно-монтажного производства электронных модулей на основе разработки методик и алгоритмов управления технологическими комплексами в условиях недостаточной и/или нечеткой информации об объектах управления и внешних воздействиях. Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации поставлены следующие задачи исследования:
Методы исследования. Методологическую и общетеоретическую базу исследований составляют теоретические основы технологии производства радиоаппаратуры, системология, теория принятия решений, методы теории оптимального управления, теории принятия решений, теории множеств и баз данных, теории классификации, численные методы анализа и математического моделирования, теория планирования эксперимента и имитационного моделирования. Основные теоретические результаты подтверждены при внедрении основных выводов и положений диссертационной работы. Основные научные положения, выносимые на защиту.
Научная новизна. В результате проведенных исследований получены следующие новые научные результаты:
Практическая ценность. Практическая ценность полученных в диссертации результатов заключается в следующем:
Результаты работы прошли экспериментальную проверку и были внедрены в ОАО «Холдинговая компания «Ленинец», ЗАО «Котлин-Новатор», ОАО «Авангард», ООО «Пантес», ООО НПФ «ТОРЭКС». Применение разработанных методик позволило оптимизировать технологические режимы нанесения и оплавления припойной пасты в сборочно-монтажном производстве специального и гражданского применения, уменьшить объем регулировочных работ при сохранении заданной точности выходных параметров электронных модулей и повысить производительность труда на операциях их монтажа и сборки. Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по специальностям «Управление качеством» и «Инноватика» в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения. |
