CC BY
36
П.5 Распад РЧ- необратимое преобразование РЧ, которое сопровождается его естественной убылью и дезинтеграцией в результате утраты частицами функциональности по следующим причинам:
— выполнение частицами роя своего назначения;
— действие неблагоприятных внешних факторов;
— отказ внутренних элементов МИУ. Выводы
Рассмотрены основные понятия, ограничения и названы преобразования, необходимые для построения модели двумерного РЧ с целью применения ее в задаче терминального управления РМО. В результате «привязки» частиц роя к точкам ДП и использованию ДВ для описания поведения РЧ были введены понятия минимального расстояния и ядра РЧ. Это позволяет в дальнейшем, определяя поведение РЧ, опираться, помимо прочего, на положения алгебраической теории помехоустойчивого кодирования и спектрального анализа.
Одним из возможных применений двумерной модели РЧ может стать обработка изображений. В этом случае ядро РЧ следует рассматривать как двумерный фильтр, адаптируемый к особенностям изображения.
Некоторые из введенных ограничений (например, О.1 и/или О.8) могут быть ослаблены или отменены в зависимости от решаемой задачи. Более подробное описание преобразований РЧ, перечисленных в данной статье, будет дано в следующих публикациях автора. Список использованной литературы:
1. Концепция национальной стандартизации. [Электронный ресурс] URL: http://standard.gost.ru/wps/portal/!ut/p/c4/04_SB8K8xLLM9MSSzPy8xBz9CP0os3gLHzeXUFNLYwMLD1dLA0 9vR39DD68g4-BAI_2CbEdFACiQY_Q!/ (дата обращения: 10.01.2016).
2. Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера, 6-е изд. /Э.Таненбаум, Т.Остин - СПб.: Питер, 2013. -816 с.
3. Кудрявченко И.В., Иваненко В.И. Оценивание параметров моделей информационных сетей// Инновационная наука. - 2015. - №9. - С.83 - 88.
4. J. Kennedy, R. C. Eberhart. Particle swarm optimization //Proceedings of IEEE International Conference on Neural Networks - Piscataway, NJ, 1995. - pp. 1942-1948.
© И.В. Кудрявченко, 2016
УДК 62
д.т.н., проф. Кузнецов П.М., к.т.н. Москвин В.К.
ИНФОРМЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИБКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРОИЗВОДСТВ
Аннотация
В статье рассматривается вопрос обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции. Существенное влияние на нее оказывает себестоимость и сроки выпуска продукции. С целью решения этой задачи необходим выбор рациональной конфигурации производственной системы.
Ключевые слова
информационные технологии, управление технологические процессы, производство, производственная
система
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №1/2016 ISSN 2410-6070
prof. PM Kuznetsov, Ph.D. Moskvin VK
INFORMATION TECHNOLOGY PROVIDE FLEXIBLE INDUSTRIAL PRODUCTION
Annotation
The article deals with the issue of competitiveness, you indulges products. A significant influence on it has cost and timeline output. In order to solve this problem is necessary to choose the rational-functional configuration of the production system.
Keywords
information technology, process control, production, production system
Обеспечение потребительского спроса современных промышленных производств сопровождается усилением конкурентной борьбы за рынки сбыта продукции. Удовлетворение спроса в этих условиях может быть достигнуто при оперативной реакции производства на изменение требований рынка.
В последнее время скорость организационных перестроек в проектных организациях существенно опережает скорость перестройки промышленного производства. Причиной являются недостатки информационно-технологического обеспечения производства. Объективной стороной ее является трудность перестройки материальной части производства (оборудование, оснастка и т.д.). Тем не менее, как показывает практика, существенную роль здесь играет организационная сторона, заключающаяся в правильном выборе последовательностей применения имеющегося технологического оборудования с учетом его характеристик, расположения, оснащения и т.п.
Появление рынка проектных услуг конструкторских бюро выдвигает требование оперативной перестройки и адаптации производств, способных реализовать разрабатываемые проекты в короткие сроки при обеспечении заданных параметров. Время жизненного цикла проектов имеет тенденцию постоянного сокращения, поэтому производить физическую перестройку существующего производства оказывается невозможным по экономическим причинам. Кроме того, реализация нескольких проектов, а во многих случаях даже одного, требует одновременного изготовления некоторого количества деталей различной номенклатуры. Здесь приходится говорить о многообъектном проектировании.
Для решения задачи конфигурирования материальных потоков необходима соответствующая подготовка информационно-технологического обеспечения, с помощью которой моделированием процессов функционирования отдельных элементов и всей систем в целом оказывается возможным наладить эффективное производство. Такой подход может обеспечить оперативную перестройку и адаптацию производства для выпуска новой продукции в рамках реализации соответствующих проектов при отсутствии материальной перестройки самого производства.
Использование существующих производств требует не простой, частичной переналадки отдельных элементов технологических процессов (оборудования, технологической оснастки), а глубокие изменения во всем производстве, включая производственные и технологические процессы, организацию и управление. Поэтому проблема подготовки производства приобретает на современном этапе развития машиностроения особую актуальность. Если в условиях массового и крупносерийного производств они однозначно ориентированы на выпуск конкретного изделия, то в условиях мелкосерийного и единичного, они ориентируются на выполнение некоторого множества технологических операций. Производственная система по объективным причинам оказываются недогруженными. Образуется фонд свободного времени по каждому виду технологического оборудования, что существенно снижает рентабельность производства в целом.
Подходом к решению данной проблемы является обеспечение возможности создания производства на базе существующих, путем проведения мероприятий, использующих временные (на период жизненного цикла проекта) организационные связи, без трудоемких материальных перестроек. Материальной основой в этом случае является совокупность технологического оборудования в рамках его фонда свободного времени. В виду того, что при построении такой производственной системы отсутствуют материальные изменения, а
информация о ее структуре формируется и хранится только в памяти ЭВМ, такая система оказывается чрезвычайно гибкой и мобильной с точки зрения ее перестройки.
Организация производства напрямую связана с технологическим содержанием реализуемых проектов. В этой связи оказывается возможным выбор лучшей, в рамках текущих возможностей конфигурации производственной системы путем варьирования структурами проектируемых технологических процессов. Следовательно, процессы организации производства и технологического проектирования оказываются взаимосвязанными, т.е. имеют место прямая и обратная связи информационных потоков, сопровождающих эти процессы. Формирование информационных потоков, принятие на их основе решений, осуществление процессов управления являются сложными процессами, которые должны протекать за минимальное время, что требует разработки системы управления, функционирующей преимущественно без участия человека. Для таких условий наиболее эффективными оказываются интеллектуальные системы управления, которые принимают на себя задачи рутинного характера, а также некоторые творческие функции человека.
Основными задачами, решаемыми при формировании производственной системы, являются технологическое и организационное управления. Цель технологического управления — получение требуемых свойств изделий. Цель организационного управления заключается в синхронизации во времени взаимодействия всех свободных элементов системы между собой, а также с внешней средой.
Особенностью технологического управления является генерирование и выбор рациональных технологических процессов, позволяющих при обеспечении заданных параметров получаемых изделий максимально использовать возможности имеющегося технологического оборудования. Здесь особую роль играют процедуры проектирования технологических процессов. При технологическом проектировании решаются задачи по всем этапам технологического процесса — от получения заготовки до приемки собранных изделий, но особое внимание уделяется этапам механической обработки заготовок, поскольку эти процессы наиболее ответственны с точки зрения качества создаваемых машин и трудоемки (на них приходится 60 — 80% всей трудоемкости изготовления изделий). В связи с этим они являются определяющими во всем цикле производства машин.
Целью предлагаемого подхода является снижение себестоимости и сроков изготовления изделий путем рациональной загрузки существующих производственных систем при обеспечении заданного качества изготавливаемых изделий.
При изготовлении нескольких наименований продукции в одной производственной системе, процессы в них протекают независимо друг от друга. Если в некоторой (ьтой, 1 < ^ < п) производственной системе то для выполнения этого объема она должна обладать технологической гибкостью, позволяющей реализовать соответствующие технологические процессы.
Технически возможная гибкость системы характеризует технически допустимые возможности переналадки системы по отдельным рабочим параметрам (или их совокупности) и представляет собой следующую зависимость:
где: По - количество единиц технологического оборудования в ьтой производственной системе; ^ - множество значений параметров j-той единицы технологического оборудования, достижимые при ее переналадке;
vsij,k - унитарное значение параметра технологических возможностей единицы оборудования. Технологически необходимая гибкость VDi системы характеризуется значениями изменяемых параметров, соответствующих значениям свойств сменяемых деталей.
j=i k=i
m hi j
]=\ k=l
где: vdij,k - множество операций, необходимых для выполнения mi сменяемых деталей; - количество операций, необходимых для получения j-той готовой детали.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №1/2016 ISSN 2410-6070
Для случая, когда рассматриваемая производственная система не может быть использована для выполнения заданного технологического процесса даже частично:
VSi Ф VDi
Здесь множество параметров технически возможной гибкости производственной системы не имеет общей области с множеством параметров технологически необходимой гибкости.
В случае, когда производственная система может быть использована для выполнения лишь части заданного технологического процесса:
VSi n VDi
Когда производственная система может полностью обеспечить выполнение заданного технологического процесса:
VSi ^ VDi
В этом случае множество технологически необходимой гибкости является подмножеством технически возможной гибкости.
Таким образом, можно рассматривать каждую производственную систему как некоторый массив параметров, характеризующих ее технологические возможности, причем некоторая часть этого массива в каждый момент времени будет занята выполнением заданных технологических процессов, а другая часть будет оставаться незагруженной. Соотношения этих частей будут меняться как по своему составу, так и по соотношению размеров в каждый момент времени по мере выполнения одних технологических процессов и начала других.
Технологические возможности производственной системы можно представить в виде:
n
WO = f(\JVD,; Ки1, Kvs2, Kvsl, Kvm),
i=1
где: Kvsi - количество одинаковых технологических операций, которые могут быть совмещены (1 < i <
n).
Мощность массива технологических возможностей производственной системы меняется во времени. Это вызвано тем, что задания на выпуск различной продукции, меняются по номенклатуре и по объему партий.
На отрезках времени ti - ti+i (i точки появления событий) мощность массива технологических возможностей является постоянной величиной. В моменты времени ti происходит окончание очередной технологической операции и (или) начало следующей, и мощность массива меняется скачкообразно.
В связи с определенностью сроков выполнения плановых заданий возможно определение параметров производственной системы в каждый момент времени. Следовательно, с одной стороны известно распределение технологических возможностей производственной системы во времени, с другой - имеется некоторый объем конкретных видов изделий заданного количества, который должен быть изготовлен. Таким образом, параметр WO является комплексным параметром, характеризующим технологические возможности производственной системы.
Если маршрут обработки предполагает переход из одной производственной системы в другую, появляются дополнительные затраты, связанные с транспортировкой изделия на этапе его изготовления.
Qi = Sq внутр + S q внешн ,
где q внутр - затраты на транспортировку изделия в процессе его изготовления в пределах одной производственной системы;
q внешн - затраты на транспортировку изделия в процессе его изготовления при перемещении из одной производственной системы в другую.
Целью формирования производственной системы является изготовление продукции в заданные сроки при минимальной себестоимости. С этой целью необходимо оптимизировать объем технологических возможностей, задействованных для его выполнения. При этом суммарные затраты Qs на выполнение каждого вида продукции должны быть минимальны:
Ki Qi +K2 Q2 +K3 Q3 = min Qz, где Qi - затраты на транспортировку изделия в процессе его изготовления; Q2 - затраты на обработку при изготовлении изделия;
Q3 - затраты на штрафы, предусмотренные при нарушении сроков выполнения продукции; Ki, K2, K3 - коэффициенты значимости тех или иных затрат.
При формировании структуры производственной системы необходимо:
1. Минимизировать объем, используемых ресурсов, необходимых для изготовления продукции;
2. Максимизировать положительный результат, который можно получить с имеющимся запасом ресурсов производственной системы;
3. Обеспечить наилучший баланс затрат и положительного эффекта.
Формирование очередной конфигурации производственной системы определяется взаимодействием двух информационных потоков:
1. Информационный поток характеризующий выпускаемую продукцию;
2. Информационный поток определяющий производственной системы.
Под управлением производственной системой будем понимать формирование командной информации на основе принятия решений о распределении ресурсов и использования различных альтернативных технологий. Управление связано с одной стороны, с предотвращением ошибочных действий, с другой - с уменьшением числа неиспользованных возможностей.
i. Процесс функционирования производственной системы определяется результатами моделирования протекания технологических процессов в ней. В виду не полной адекватности математических моделей реальной производственной системы, результаты моделирования могут обличаться от реального состояния производственной системы.
Коррекция параметров модели с целью уменьшения расхождения результатов моделирования и параметров производственной системы обеспечивается введением обратных связей.
Достоверность информации о параметрах технологического оборудования в производственной системе обеспечивается передачей данных, получаемых в результате диагностирования технологического оборудования в них. Кроме того, должно проводиться периодическое обследование технологической оснастки на предмет снижения трудоемкости переналадки и получения информации о затратах времени этой переналадки.
Информация о реальных сроках выполнения ПЗ необходима для коррекции результатов моделирования и формирования информации управления. В случае изменения реальных сроков выполнения ПЗ производится коррекция исходных данных математической модели функционирования производственной системы и далее производится перерасчет с учетом их новых значений. Иногда может возникнуть необходимость возврата значений состояния модели к значениям на более ранний момент времени. При принятии решения по коррекции процесса функционирования производственной системы возможны следующие варианты:
1. Корректировка размеров заготовки;
2. Изменение маршрута обработки;
3. Совершенствование и уточнение технологических процессов;
4. Корректировка сроков запуска проекта на выполнение;
5. Выбор других точек производственной системы, в которых осуществляется этот запуск;
6. Модификация текущей конфигурации производственной системы;
7. Конструкторская доработка технологической оснастки, изменение операционной технологии, оснащение станков легкопереналаживаемой, широкодиапазонной технологической оснасткой, обеспечивающей без значительной переналадки высокоточное базирование и надежное закрепление заготовки в процессе обработки;
8. Корректировка конструкции детали.
Использование промежуточной информации о выполняемых технологических процессах на этапах моделирования позволяет проводить ориентировочные экономические расчеты технико-экономической
эффективности. При таком подходе оказывается возможным, еще на ранних этапах изготовления изделия, получить данные о его себестоимости, условиях производства и в соответствии с ними изменять технологические процессы.
Формирование информации обратной связи осуществляется следующими путями:
1. Промежуточная оценка проектируемых вариантов с помощью экономических расчетов;
2. Обследование элементов ПС (получение и уточнение параметров).
Управление осуществляется на основе имитационного моделирования, использующего в качестве параметров модели параметры текущей конфигурации производственной системы. Основными процедурами являются синтез массива необходимых технологических операций, на основе которого происходит формирование множества допустимых технологических маршрутов, из которого выбирается наилучший. Этот процесс является итерационным. В ходе генерации вариантов структуры осуществляется имитационное моделирование, по результатам которого происходит оценка очередного варианта на основе целевых функций. При получении рабочего варианта осуществляется процедура формирования командной информации и управление производственной системой. В противном случае осуществляется следующая итерация, на основе принимаемого решения по изменению параметров моделируемой системы.
На основе вышеизложенного для оперативной перестройки производства на выпуск новой продукции необходимо применение предлагаемой системы формирования оптимальной конфигурации производственной системы с целью снижения себестоимости и сроков аыпуска продукции. Список использованной литературы
1. Кузнецов П.М. Поддержка стадии изготовления изделия в условиях мелкосерийного и единичного производства. / Информационные технологии в проектировании и производстве. - М., 2014, № 1, с. 40 - 44.
2. Кузнецов П.М. Оперативная разработка системы технологического проектирования в машиностроительном производстве / Технология машиностроения. - М., 2014, №5, с. 40 - 43.
3. Москвин В.К. и др. «Применение метода потокового управления при автоматизации технологических установок», - журнал «Технология машиностроения», 2014 г., №4. с 56 - 62.
©Кузнецов П.М., Москвин В.К., 2016
УДК 621.382.323
А.Е.Лапин
аспирант кафедры "Интегральной электроники и микросистем"
НИУ МИЭТ Ю.А.Парменов
профессор кафедры "Интегральной электроники и микросистем"
НИУ МИЭТ
Г. Зеленоград, Российская Федерация
АНАЛИЗ ЭФФЕКТА КВАНТОВАНИЯ НОСИТЕЛЕЙ В СИЛЬНОЛЕГИРОВАННОМ ПОЛИКРЕМНИЕВОМ ЗАТВОРЕ НАНОРАЗМЕРНОГО МДПТ
Аннотация
В статье проводится анализ квантово-механического эффекта, возникающего в сильнолегированном поликремниевом затворе наноразмерного МДПТ с помощью системы технологического проектирования (TCAD). Анализируется влияние данного эффекта на параметры наноразмерных МДПТ, предлагаются критерии, при которых данные эффекты стоит учитывать, а также исследуется влияние технологических параметров структуры на степень проявления эффекта.
Ключевые слова
МДПТ, квантовые эффекты, квантовый потенциал, TCAD, квантование в поликремнии.
