Повышение эффективности функционирования и качества организации производственной системы Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И КАЧЕСТВА ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ Мустафаева Д.Г., канд. техн. наук, доцент,

Мустафаев М.Г., канд. техн. наук, ассистент

Северо-Кавказский горно-металлургический институт (Государственный технологический университет)

Рассмотрены методологические подходы, обеспечивающие повышение эффективности управления, организации и функционирования производственной системы

Для промышленных предприятий актуально повышение эффективности производства, качество выпускаемых изделий и обеспечение нового качества управляемости процессов производства. Реализация данных направлений в производственном процессе это важная научно-техническая проблема, решение которой особенно важно в производстве изделий. Для производства изделий электроники характерны основные факторы: сложность, большое количество физических и химических операций, большая чувствительность к отклонениям в проведении процессов

1.

С уменьшением размеров элементов и значительным влиянием качества и состава исходного материала на свойства и параметры изделий при их производстве, эта проблема еще более усложняется, так как растет число факторов, определяющих качество и надежность изделий 2.

Любой процесс производства изделий для правильной его реализации и достижении поставленных результатов нуждается в целенаправленном управлении. За последние годы наметилась тенденция роста требований к управляемости и стабильности процессов, контролю технического состояния технологического оборудования.

Существующие системы и методы управления производством не в полной мере обеспечивают достижение требуемых параметров, оптимальное ведение процесса, формирование структур и изделий в целом. Неточности в управлении процессом могут приводить к значительным потерям и способствуют ужесточению требований к качеству изделий. В связи с этим особую важность приобретает обеспечение выполнения технологических и технических требований с заданной гарантией.

Основные параметры изделий, определяющие область их применения создаются при формировании структур элементов и компонентов 3. Анализ технологических процессов формирования структур элементов и компонентов показал, что к точности, стабильности и условиям выполнения ТП предъявляются особо высокие требования, что вызывает необходимость решения сложных задач управления производством. Решение этих задач основано на методологическом аспекте вза-

имосвязи параметров изделий, особенности технологического процесса (ТП) и функционирования производственной системы (ПС) в целом.

При создании изделий ТП формирования структуры элементов и компонентов в значительной степени определяет объем выхода годных изделий в производстве и их надежность при эксплуатации. Это требует разработки методологических аспектов управления ТП для достижения заданного уровня точности, стабильности и условий проведения ТП при производстве изделий, учитывающее особенности протекания исследуемого ТП формирования структур элементов и компонентов.

Решение проблем современного производства изделий на основе разработки методологических и технологических аспектов управления производством и оптимизации технических решений обеспечит оптимальный ход и устойчивость к разбросу параметров ТП и выпуск изделий с заданными параметрами.

Реализация направления обеспечивается постановкой и решением следующих задач:

- разработка методологических и технологических аспектов эффективности управления производством;

- совершенствование управления и статистического анализа ТП производства;

- повышение оптимальности управления и точности процесса формирования структур элементов и компонентов;

- исследование путей повышения эффективности управления ТП создания изделий и выбор наиболее оптимального;

- повышение эффективности управления и функционирования ПС;

ТП обрабатывающей группы объединяют операции, которые являются основой для формирования структур элементов и компонентов и производства изделий на их основе. Структура представляет собой упорядоченную совокупность тонких (менее 1 мкм) слоев нанесенных на подложку. Качество проведения ТП в значительной степени определяет качество изделий в целом. Несовершенство этих процессов вызывает отклонения действительных значений параметров элементов и компонентов от номинальных. С целью

поддержания выходных параметров изделий на заданном уровне и стабилизации процесса производства необходимо обеспечить эффективное управление производством элементов и компонентов.

Одним из критериев качества и эффективности управления производством является процент выхода годных изделий, особенно при производстве элементов и компонентов. Решение этой проблемы требует всестороннего подхода к повышению эффективности производства при создании современных высококачественных изделий.

Система управления производством может быть полной и эффективной только, если в ее составе присутствуют методы, позволяющие осуществлять статистический анализ и регулирование ТП при изготовлении изделий.

Применение различных методов контроля в производстве элементов и компонентов позволяет установить статистическую взаимосвязь параметров изделий с режимами технологических операций и закономерности распределения параметров в зависимости от технологических, конструктивных, эксплуатационных и других факторов. Более того, с уменьшением размеров топологических элементов, ростом степени инте-

грации эта проблема еще более усложняется, так как растет число факторов, определяющих качество и надежность изделий.

В этих условиях разработка автоматизированного контроля и применение методов статистической обработки позволяет анализировать и устранять причины низкого технического уровня, организовывать межоперационный контроль качества ТП, установить зависимости выхода годных изделий от каждого из контролируемых параметров.

Повышение информативности результатов контроля достигается созданием автоматизированных систем, особенно для организации систематического контроля ТП производства элементов и компонентов (рис. 1). К основным задачам, решаемые с помощью контроля можно отнести организации межоперацион-ного статистического анализа и регулирования ТП производства элементов и компонентов с применением причинного анализа взаимосвязей их параметров. При этом точность выполнения технологических операций устанавливают по параметрам элементов и компонентов, а интегральные показатели качества ТП

- по проценту выхода годных.

Рис. 1. Схема контроля качества технологического процесса

На основе статистической обработки полученных данных, результатов обработки и выданных рекомендаций относительно управляющих воздействий на ТП принимают решение относительно корректировки режимов технологических операций.

Статистическая обработка проводится для определения средних значений и дисперсий для параметров {х,}, , = 1...и, с целью исключения результатов,

выходящих за границы изменения х,, проверяется вид закона распределения х,.

В роли характеристик уровня настройки технологической операции и точности ее выполнения используются статистические показатели, характеризующие положение центра распределения измеренных параметров и их разброс, а именно, средние значения

х и среднеквадратические отклонения Sх.

Статистический анализ позволяет повысить эф- ления ТП производства изделий. фективность потока информации (рис. 2) для управ-

Рис. 2. Структура подсистемы статистического анализа при контроле

Повышение эффективности управления произ- ческого анализа, контроля и регулирования процесса

водством элементов и компонентов обеспечивается изготовления изделий (рис. 3).

разработкой автоматизированной системы статисти-

Рис. 3. Структура автоматизированной системы статистического анализа, контроля и регулирования

технологического процесса

Проведенный анализ показывает, что результативность зависит от качества управления, согласованности взаимодействия подсистем и процесса.

Анализ погрешностей параметров качества при изготовлении изделий приводит к выводу, что для стабильного производства распределение этих погрешностей должно быть близко к нормальному закону.

Исследование ТП производства изделий по критериям точности и стабильности включает: сбор, обработку статистического материала и построение диаграмм исследуемого процесса; принятие решения о принадлежности исследуемого процесса к определенной схеме возникновения производственных погрешностей по виду полных распределений, диаграмм и значениям статистических критериев сходимости; анализ исследуемого процесса и определение факторов, действие которых обусловливает данную схему; рекомендации к изменению ТП для повышения его точности и стабильности; сбор и обработку статистического материала для подтверждения эффективности реинжиниринга ТП по результатам выполнения рекомендаций.

Вероятность того, что значение параметра выйдет за границы поля допуска, равна:

1'(Ч)Л = |(- Р(а < х < Ь;1+ Л)^- {-Р(а < х < Ь;1)|=

I I х = а '

= с1Р(а < х < Ь; I) = с1/Хх. I)

х = Ь

где а и Ь - границы поля допуска;

Г - время;

/и - функция распределения плотности показателя качества.

Для нормального распределения при двусторонних допусках имеем:

1

ехр -■і--------

{ 2<тх“(Ч) ]

b-wx(t)

у

-ехр-

(а--х№)

2(ХХ“(Ч)

а-wx(t)

где сгх (I) - дисперсия случайного процесса х(1): ^ (1) - моментные функции.

Минимум технологической себестоимости годного изделия достигается взаимосвязанным выбором номинальных значений его конструкционных параметров, технологической точности и структуры ТП.

Степень соответствия параметров изготовленных изделий установленным допускам определяет их технологическую точность.

В системе управления одной из основных и первостепенных является функция контроля. Для обеспечения надежного функционирования системы необходимо обеспечить автоматический контроль и диагностирование состояния всех звеньев этой системы от режимов работы технологического оборудования до правильности выполнения всех программ в вычислительной сети системы управления, которые осуществляются в реальном времени производственного цикла.

В процессе управления производством решаются задачи:

- определение максимального выхода годных изделий V высокого качества К при минимальных затратах Зтіп;

- определение рентабельного объема выпуска изделий Vn.

При этом целевая функция управления:

ц =

кд

-> шах •

где К - качество изделий;

Д - произведение качества на объем выпуска V. Структуру управления производством можно представить в виде направленного графа (рис. 4), где стрелки на дугах означают направленность работ управления. Управление по дугам ау осуществляется:

а11 - определение состава изделия (П), а22 - изготовление элементов изделия (Э), а33 - подготовка материалов (М), а44 - подготовка информации о производстве изделия (И).

Рис. 4. Модель управления

Процессы контроля являются целостной частью ТП. К критериям эффективности, определяющим

2

З

свойства элементов и компонентов, относят характеристики точности и достоверности контроля.

Для определения коэффициента точности процесса по контролируемому параметру по данным выборочного обследования рассчитывают коэффициент точности, математическое ожидание, значение среднего квадратического отклонения контролируемого параметра соответственно:

т(х(11))-т(х(110)) + 3сг(х(11)) + 3а(х(110))

ХЧ-Т = -------------------------------------- 5

я

11

2Х(*к)

т(х(1:к)) = —--------,

п

п -'■ч к * "

и2 =и1<>£и2Сч>1и3С^ ,

1 1

где /, у - дискретные моменты применения управляющих воздействий, восстанавливающих состояние;

и2 - управление непрерывное; и - управление в дискретные моменты времени; из - управление, обеспечивающее восстановление состояния;

At - интервалы дискретизации.

Процесс изменения состояния в совокупности определяется уравнением:

Х<>Х0 О АХ С

0-(х(їк)) =

£|;ак)-т(х(1к))3

І = 1

п-1

где х,(4) - значение /-й реализации в момент 4; п - количество реализаций;

Я - допуск на контролируемый параметр.

В результате проведения выборочного обследования изделий определяют вероятность выполнения задания по параметрам качества изготавливаемых изделий, которая составила 0,97 и доверительные границы вероятности 0,95 и 0,99.

Отражением технического состояния системы является качество ее работы, которое оценивается соответствующими показателями качества. К таким показателям относятся в основном показатели качества функционирования систем.

Изменение состояния является следствием влияния факторов, которые являются возмущающими. Восстановление состояния происходит посредством обслуживания и ремонта. Процессы этого типа также относятся к категории управляющих. Совокупность этих воздействий, а также форм и методов их реализации представляет одно из направлений, обеспечивающих надежное и эффективное управление состоянием системы.

Состояние управляемого объекта в каждый момент времени определяется фазовой точкой X. На состояние можно воздействовать посредством управляющего параметра и. Изменение величин и и X определяется как процесс, который составлен из управления и(() и фазовой траектории Х(/).

Анализ возможного характера изменения состояния показывает, что в общем виде уравнение управления состоянием можно представить как сумму управлений:

где Х0(() - начальное состояние.

Для контроля и управления процессом производства изделий необходимо, обеспечить объективный и оперативный контроль текущего состояния технологических и производственных процессов и имеющихся производственных ресурсов, а также управления производственными процессами и ресурсами.

Для производства элементов и компонентов с заданным уровнем качества необходимо создание и функционирование системы, направленной на обеспечение качества используемого материала, организации и управлении в производственном процессе.

Чтобы обеспечить эффективное функционирование производственной системы, осуществляют сбор, хранение, обработку информации для расчета показателей, характеризующих работы системы, и их анализ. Сравнивают контролируемые параметры системы с нормативными (требуемыми). При отсутствии расхождений управляемая система не нуждается в воздействии управляющей. При наличии расхождений параметров, по которым обнаружено отклонение, разрабатывают мероприятия по необходимым управляющим воздействиям.

Эффективная реализация решений зависит не только от качества их разработки, но и действенности контроля. Достижения заданного процента выхода годных изделий и повышения эффективности ТП обеспечивается разработкой алгоритма процесса контроля при производстве элементов и компонентов (рис. 5).

Проведенные исследования показали, что реализация предложенных подходов при производстве изделий позволяет обеспечить эффективность функционирования производственной системы, улучшить технические характеристики и повысить качество изделий в целом.

Рис. 5. Блок-схема алгоритма процесса контроля при производстве изделий

Литература

1. Курносов А.И. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем / А.И. Курносов, В.В. Юдин. - М.: Высшая школа, 1986. - 368с.

2. Чернышев А.А. Основы надежности полупроводниковых приборов и интегральных микросхем / А.А. Чернышев. - М.: Радио и связь, 1988. - 256с.

3. Валиев К.А. Основные направления развития микроэлектроники / К.А. Валиев, A.A. Орликовский // ЭВТ: Сб. ст., 1987. Вып. 1. С.25-40.

Э 407-444

E-mail: dzhamilya79@yandex.ru

Ключевые слова: анализ, управление, контроль, система, процесс, решение, качество.