Исследование методов описания, анализа и моделирования технологических процессов в производстве ЭВМ

Выпуск с операции (линии) - количество изделий (партий), выходящих с операции после обработки в единицу времени. Расчет запусков обычно производится по коэффициентам выхода годных изделий с учётом линейной зависимости выпуска от запуска.

Метод расчета запусков основывается на использовании линейных стохастических сетей для описания (задания математических моделей) производительных систем и технологических процессов. Такие линейные стохастические (вероятностные) модели позволяют учитывать особенности общего случая построения и функционирования производственных систем, технологических процессов, что дает возможность на практике более правильно и объективно оценить величины запусков на операциях.

В теории под линейной стохастической сетью понимают такую сеть, для которой выполняются условия:

Если сеть построена путём соединения конечного числа М систем массового обслуживания и внешнего источника множеством дуг, веса которых Pij определяют постоянную вероятность поступления требований в систему j(j=1,2,…M) из системы i (i=1,2,…,M);

Вероятности того, что требования поступают в систему j (j=1,2,…M) из внешнего источника равны P_0j ;

Вероятности того, что требования покинут сеть, равны P_i0 (i=1,2,…,M);

Для всех i=1,2,…,M имеет место равенство

причём Р₀₀=0;

Линейность сети определена тем, что вероятность поступления требования в систему j в течение интервала (t, dt) является линейной комбинацией с постоянными коэффициентами P_ij вероятностей выхода требований из разных систем сети.

2.2 Метод определения запусков на операции на основе линейной сетевой стохастической модели

Рассмотрим обобщённый метод определения запусков на технологические операции с использованием линейных сетевых стохастических моделей производственных систем.

Допустим, N_j - суммарная интенсивность потока требований (количество заготовок) в системе j (запуск на j-ю операцию) ; N₀- интенсивность предыдущего производственного участка или склада заготовок; N_m- интенсивность последующего производственного участка или склада готовой продукции (выпуск линии). Если процесс стационарен (т. е. установившийся режим), то



или, используя матричную запись,

где P^T - транспонированная матрица Р

Тогда для получения значений запусков на каждую операцию N_j необходимо решить следующую систему линейных однородных уравнений с (m+1) неизвестными(включая N₀):

, (1)

где D^T - матрица, транспонированная по отношению:

D = P - I, (2)

где I - единичная матрица.

Если N_m известно (задано):

N_m=П, (3)

где П - план выхода годных изделий с линии, то в соответствии с теоремой Кронекера-Капелли система (1) может иметь нулевое единственное решение, если при N?0 и условии (3) det D^T =0 , а ранг матрицы D^T был равен в точности m.

2.3 Решение задачи по варианту

В соответствии с алгоритмом метода расчета построим топологическую модель технологического процесса в виде линейной стохастической сети, на которой коэффициенты выхода после каждой технологической операции представлены весами дуг этой модели.

План выхода годных изделий/смену П=1000 шт/смену.

Из равенства найдём недостающие коэффициенты выхода после технологической операции.

Структуры технологических процессов производства печатных плат

Рис. 4 Структура технологического процесса (ТП) изготовления односторонних печатных плат субтрактивным негативным методом

Коэффициенты выхода для ТП, изображенного на рис. 4.

Kij	Варианты
i	j	1
1	2	0.9
2	3	0.75
3	4	0.8
4	3	0.01
4	5	0.9
5	6	0.85
6	7	0.95
План выхода годных (шт/смену)	1000

Граф передач технологического процесса (линейная стохастическая сеть).

Составим матрицу передач участка фотолитографии:



Построим матрицу D = P - I:

Составим транспонированную матрицу Dт, т.е. заменим строки матрицы D ее столбцами с сохранением их номеров:

Запишем систему линейных однородных уравнений:



Решая систему уравнений при N₇ =1000 шт/смену, получаем величины запусков на все технологические операции участка фотолитографии:

· на операции снятия фоторезиста

N₀ = 0.9N₁ = 1163 шт/смену;

· на операции травления

N₁ = 0.75N₂/0.9 = 1292 шт/смену;

· на операции термического задубливания

N₂ = 0.8N₃ - 0.01N₄/0.75 = 1551 шт/смену;

· на операции проявления

N₃ = 0.9N₄/0.8 = 1470 шт/смену;

· на операции совмещения и сушки

N₄ = N₅/0.85 = 1307 шт/смену;

· на операции нанесения фоторезиста

N₅ = 0.95N₆/0.85 = 1176 шт/смену;

· интенсивность источника (выпуск с участка диффузии)

N₆ = N₇/0.95 = 1052 шт/смену.

Как видно из полученных результатов, запуск на операции травления больше, чем на операции снятия фоторезиста (N₁ >N₀). Это объясняется тем, что на эту операцию поступают заготовки с последующих операций.



3. Структурная оптимизация технологического процесса

3.1 Постановка задачи

Целью работы является изучение основных этапов автоматизированного структурного проектирования технологических маршрутов:

- ознакомление с основными типами технологических процессов и уровнями их проектирования;

- изучение способов математического описания технологических процессов в зависимости от особенностей задач технологического проектирования;

- освоение точных методов решения задач структурной оптимизации по экономическим критериям.

3.2 Анализ и описание метода решения

Для решения задачи, поставленной первому варианту, будем строить сетевую модель ТП в виде последовательного графа.



3.3 Решение задачи по варианту

Для данной модели существуют варианты технологических операций:

Для каждого технологического перехода необходимо рассчитать общую себестоимость операции по формуле:

a_ij = aЧM + b = (S_M + S_од +S_о)ЧM + (S_пз +S_ос)

a_1-2 = 12.2

a_1-3 = 13.2

a_1-4 = 9.6

a_2-5 = 9.7

a_2-6 = 17

a_2-7 = 20.1

a_3-5 = 17.3

a_3-6 = 25.1

a_3-7 = 13.8

a_4-5 = 7.8

a_4-6 = 11.1

a_4-7 = 24.4

a_5-8 = 13.8

a_5-9 = 14.8

a_5-10= 17.2

a_5-11= 7.3

a_6-8 = 9.2

a_6-9 = 25.8

a_6-10= 29

a_6-11= 15

a_7-8 = 14.7

a_7-9 = 36.1

a_8-13= 25

a_9-12= 26

a_9-13= 22.5

a_10-12 = 25.5

a_10-13 = 15

a_11-12 = 16.5

a_11-13 = 35

a_12-14 = 15

a_12-15 = 11.5

a_13-14 = 18

a_13-15 = 18

a_14-16 = 6.7

a_14-17 = 6

a_15-16 = 12.9

a_15-17 = 14

a_16-18 = 44.5

a_16-19 = 17.5

a_16-20 = 20

a_16-21 = 30

a_17-18 = 37

a_17-19 = 25

a_17-20 = 13

a_17-21 = 12

a_{18,19,20,21-22} = 0

Посчитаем приближения для каждой операции:

1. Нулевое приближение (k = 0)

линейный стохастический сеть

V₁₈⁽⁰⁾ = 0

V₁₉⁽⁰⁾ = 0

V₂₀⁽⁰⁾ = 0

V₂₁⁽⁰⁾ = 0

V₂₂⁽⁰⁾ = 0

2. Первое приближение (k = 1)

V₁₆⁽¹⁾ = min{V₁₈⁽⁰⁾ + a_16,18; V₁₉ ⁽⁰⁾ + a_16,19;V₂₀⁽⁰⁾ + a_16,20; V₂₁ ⁽⁰⁾ + a_16,21} = min (44.5), (17.5), (20), (30) = 17.5

V₁₇⁽¹⁾ = min{V₁₈⁽⁰⁾ + a_17,18; V₁₉ ⁽⁰⁾ + a_17,19;V₂₀⁽⁰⁾ + a_17,20; V₂₁ ⁽⁰⁾ + a_17,21} = min (37), (25), (13), (12) = 12

3. Второе приближение (k = 2)

V₁₄⁽²⁾ = min{V₁₆⁽¹⁾ + a_14,16; V₁₇ ⁽¹⁾ + a_14,17} = min (24.2), (18) = 18

V₁₅⁽²⁾ = min{V₁₆⁽¹⁾ + a_15,16; V₁₇ ⁽¹⁾ + a_15,17} = min (30.4), (26) = 26

4. Третье приближение (k = 3)

V₁₂⁽³⁾ = min{V₁₄⁽²⁾ + a_12,14; V₁₅ ⁽²⁾ + a_12,15} = min (33), (37.5) = 33

V₁₃⁽³⁾ = min{V₁₄⁽²⁾ + a_13,14; V₁₅ ⁽²⁾ + a_13,15} = min (36), (44) = 36

5. Четвёртое приближение (k = 4)

V₈⁽⁴⁾ = min{V₁₃ ⁽³⁾ + a_8,13} = min (61) = 61

V₉⁽⁴⁾ = min{V₁₂⁽³⁾ + a_9,12; V₁₃ ⁽³⁾ + a_9,13} = min (59), (58.5) = 58.5

V₁₀⁽⁴⁾ = min{V₁₂⁽³⁾ + a_10,12} = min (58.5) = 58.5

V₁₁⁽⁴⁾ = min{V₁₂⁽³⁾ + a_11,12} = min (49.5) = 49.5

6. Пятое приближение (k = 5)

V₅⁽⁵⁾ = min{V₈⁽⁴⁾ + a_5,8; V₉ ⁽⁴⁾ + a_5,9; V₁₀⁽⁴⁾ + a_5,10; V₁₁ ⁽⁴⁾ + a_5,11} = min (74.8), (73.3), (75.7), (56.8) = 56.8

V₆⁽⁵⁾ = min{V₈⁽⁴⁾ + a_6,8; V₉ ⁽⁴⁾ + a_6,9} = min (70.2), (84.3) = 70.2

V₇⁽⁵⁾ = min{V₈⁽⁴⁾ + a_7,8; V₉ ⁽⁴⁾ + a_7,9} = min (75.7), (94.6) = 75.7

7. Шестое приближение (k = 6)



V₂⁽⁶⁾ = min{V₅⁽⁵⁾ + a_2,5; V₆ ⁽⁵⁾ + a_2,6; V₇⁽⁵⁾ + a_2,7}=min(66,5), (87,2), (95.8) = 66.5

V₃⁽⁶⁾ = min{V₅⁽⁵⁾ + a_3,5; V₆ ⁽⁵⁾ + a_3,6} = min(74.1), (95.3) = 74.1

V₄⁽⁶⁾ = min{V₅⁽⁵⁾ + a_4,5; V₆ ⁽⁵⁾ + a_4,6; V₇⁽⁵⁾ + a_4,7}=min(64.6), (81.3), (100.1) =64.6

8. Седьмое приближение(k = 7)

V₁⁽⁷⁾ = min{V₂⁽⁶⁾ + a_1,2; V₃ ⁽⁶⁾ + a_1,3; V₄⁽⁶⁾ + a_1,4} = min(78.7), (87.3), (74.2) =74.2

По расчётам наиболее оптимальным решением будет следующая сетевая модель:

Вывод: в результате расчетов сетевой модели множества структур реализации технологического процесса фотопечати в производстве печатных плат по затратам на операции, структура процесса фотопечати будет выглядеть следующем образом:

Ш заготовки- фольгированный диэлектрик

Ш предварительная обработка

Ш нанесение фоторезистора

Ш экспонирование

Ш удаление защитной пленки

Ш проявление

Ш контроль

Ш ретуширование

Ш травление

Ш гальваническое покрытие

Ш удаление фоторезистора

Ш партия печатных плат



Вывод к курсовой работе.

В результате курсовой работы можно сделать вывод, что одним из важных этапов технологического проектирования ЭВС является расчет запусков на каждую операцию технологического процесса в соответствии с планом выпуска годных изделий за определенный промежуток времени. Расчет запусков обычно производится по коэффициентам выхода годных изделий с учетом линейной зависимости выпуска от запуска. Метод расчета запусков основан на использовании линейных разомкнутых стохастических сетей для описания (задания математических моделей) производительных систем и технологических процессов.

Основной целью каждой проектной конструкторско-технологической разработки являются создание и выпуск изделий на уровне лучших потребительских качеств и высоких технических характеристик . Для достижения таких показателей требуется разработать и проанализировать значительное число вариантов альтернативных решений , и в результате нужно выбрать вариант, который будет отвечать всем необходимым требованиям как с технологической точки зрения , так и с экономической.



Заключение

В процессе выполнения данной курсовой работы был определен оптимальный вариант конструкции изделия ЭВС с учетом последовательности операций; произведен расчет запусков на технологические операции на основе линейных стохастических сетей; произведена структурная оптимизация технологического процесса.

В результате были закреплены и углублены теоретические знания в области технологии производства ЭВМ, развит системный подход к выбору и применению методов и средств технологической подготовки производства, приобретены навыки в организации производства высокой степени гибкости, допускающего возможность его непрерывного совершенствования и быстрой переналадки на выпуск новых изделий, освоены этапы производства высшей категории качества в минимальные сроки при минимальных трудовых и материальных затратах на технологическую подготовку производства. Применение рассмотренных методов оптимизации, математических моделей позволяет повысить эффективность производства, указать на способы регулирования технологического процесса в целях повышения производительности, обеспечения высоких параметров качества изготавливаемых изделий, а значит, и повышения экономических показателей.



Библиографический список

1. Таганов А.И. Использование линейных стохастических сетей для расчёта запусков на технологические операции: Методическое указание к лабораторным работам. Рязань: РРТИ, 2014.

2. Таганов А.И. Оптимизация структуры технологической линии методом расшивки узких мест: Методическое указание к лабораторным работам. - Рязань: РРТИ, 2010.

3. Таганов А.И. Определение оптимального варианта конструкции изделия с учётом последовательности операций: Методическое указание к лабораторным работам. - Рязань: РРТИ, 1994.

4. Таганов А.И. Технология ЭВС и автоматизация производства: Методическое указание к лабораторным работам. - Рязань: РРТИ, 2012.

Размещено на Allbest.ru