СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ ДЛЯ УЧАСТКА СБОРКИ И ИСПЫТАНИЯ МИКРОСХЕМ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 004.9:658.011.56:658.523

Специализированная система управления производственными процессами для участка сборки и испытания микросхем

1 2 О.В. Короткий , В.А. Матвеев

1НПК «Технологический центр» (г. Москва) 2ООО «НПП «Технология» (г. Москва)

Рассмотрены структура и функции системы оптимизации оперативного и календарного планирования производственного процесса сборки и испытаний микросхем. Разработанная система управления производственным процессом участка представляет собой специализированную систему класса MES для мелкосерийных производств микроэлектронной промышленности.

Ключевые слова: MES, планирование, микросхемы, мелкосерийное производство.

Эффективность современного промышленного предприятия во многом зависит от системы управления и планирования производственных процессов. От гибкости реагирования системы управления на изменяющиеся внешние и внутренние условия в значительной мере зависит успешность и конкурентоспособность предприятия.

Необходимость равновесия спроса и предложения на выпускаемую продукцию, требование быстрого изменения объема выпуска при снижении или повышении рыночного спроса, возможные отклонения фактического хода производства от оперативных планов-графиков и другие рыночные факторы значительно повышают роль и значение оптимизации оперативного и календарного планирования производственного процесса.

Совершенствование систем управления - первоочередная и актуальная задача во всех отраслях промышленности и, в частности, на машиностроительных заводах единичного и мелкосерийного типов производства, доля которых в Европе и России составляет 75-85% [1, 2]. Специфические особенности их организации оказывают существенное влияние на процесс оперативного планирования и на эффективность производства в целом [3, 4]. Разнообразие номенклатуры выпускаемой продукции, ее частая сменяемость, повышенные требования к качеству, а также все более сжатые сроки изготовления определяют жесткие ограничения на возможность использования традиционных подходов планирования единичного и мелкосерийного производства и выступают в роли определяющих факторов при построении систем управления предприятием [5, 6, 7].

В настоящей работе рассмотрена автоматизированная система прогнозирования сроков изготовления партий изделий и оперативного планирования выполнения техно© О.В. Короткий, В.А. Матвеев, 2014

логических операций для производства, сборки и испытаний микросхем [8, 9]. Разработанное программное обеспечение представляет собой специализированную систему класса MES (Manufacturing Execution System) [10, 11] для мелкосерийных дискретных производств микроэлектронной промышленности [12, 13].

Рассмотрим состав информационных модулей системы и схему их взаимодействия (рис.1).

Рис.1. Информационные модули

Модуль сопроводительной документации. Ключевым модулем системы является модуль ведения сопроводительной документации. Модуль предназначен для формирования, ведения и печати в установленном формате сопроводительных листов изделий (СЛИ), где указывается фактическая информация о ходе и особенностях выполнения операций при изготовлении всех изделий участка.

Сопроводительные листы изделий формируются на основе базовых листов изделий (БЛИ), которые являются электронными аналогами маршрутных карт (технологических маршрутов) изделий. В списке БЛИ представлены базовые листы для всех видов изделий, которые изготавливались или могут изготавливаться.

Технология изготовления может значительно или незначительно изменяться с течением времени: изменяется состав оборудования, применяются новые материалы, дорабатываются и улучшаются режимы. Все изменения маршрутов технологии изготовления необходимо отслеживать. Для контроля изменения базовых листов реализована поддержка множества версий БЛИ, которые являются электронным аналогом маршрутных карт (технологических маршрутов) изделий и содержат последовательность операций и требования к их выполнению.

В отличие от содержания базового листа, где представлена только нормативная часть маршрута, в содержании сопроводительного листа (рис.2) указывается дополнительная фактическая информация о ходе выполнения конкретных технологических операций, которые выполнялись при обработке конкретной партии изделия.

- МЕЗ ЮЛ [Фамилия И.О.] ЩЩЩ

Файл Справочники Плаиир ование Отчеты СП Справка 3

к 1-е _Г: _и 1 ж 1 ► а

Изделия (5 Оборудование 01 Содержание базового листа Н5503ХМ2 (Т] |[ Сопроводительные листы Ё)|[ СЛ Н5503ХМ2-1 В| 00

Номер - Оборудование Наименование | Комментарии | Начало Окончание Исполнитель

1 ЕЬаихкс Р60Н Контроль корпусов и крышек 29.0S.2013 13... 25.06.201319... Фамилия И,О.

2 МБС-10 Приклейка кристалла в корпус 25.06.2013 19... 25.06.2013 19... Фамилия И,О.

3 Р&К ОЬФес 6400 Разварка 25.06.2013 19... 25.06.2013 19... Фамилия И,О.

5 МБС-10-2 КВ8 "открытых" н/сх при увеличении от ЮОх до 200х

6 СаН 2ев5 К68 "открытых" н/сх при увеличении до 56х

7 М(уасЬ| АР8500 Герметизация + КВВ закрыт, и/сх

8 УКГЭ Контроль герметичности

9 Ручной пресс Марк-ка, обруб/луж выводов н/сх, КВВ

10 Е5рес 800 Термоциклы

Рис. 2. Содержание сопроводительного листа

Для каждой операции, отображаемой в сопроводительном листе, указываются следующие параметры выполнения:

- количество предметов труда, пришедших на обработку;

- количество годных предметов труда, ушедших с обработки;

- дата начала и завершения выполнения операции;

- оператор, выполнивший (завершивший выполнение) операцию;

- комментарии оператора о ходе выполнения операции;

- факт выполнения операции (подписание); возможность снять подпись с последней подписанной операции сопроводительного листа.

Модули конфигурации, справочники. Система разрабатывалась с учетом особенностей конкретного производства, однако в ней предусмотрены возможности конфигурирования, позволяющие использовать ее на других участках предприятия и на других предприятиях.

Конфигурирование системы осуществляется путем редактирования информации об участках в справочниках системы: составе оборудования, наборе технологических операций, выполняемых на оборудовании, составе предметов труда, применяемых на участке. В справочниках структурируется и хранится технологическая документация, необходимая для выполнения операций на оборудовании, указывается нормативное время выполнения операций в зависимости от количества входных предметов труда, нормативный процент допустимых потерь на операции.

Журналы. В системе реализованы журналы, в которых отражается текущее состояние элементов технологического процесса участка: журнал готовности оборудования и журнал состояния партий.

Изменения состояний элементов фиксируются системой. История изменений состояний используется для накопления и автоматического повышения актуальности статистических значений показателей за счет расчетов с использованием фактических данных и может быть получена пользователями в виде отчетов для дальнейшего анализа.

Журнал готовности оборудования предназначен для указания текущего состояния механической или иной готовности оборудования к выполнению на нем операций, изменения текущего состояния готовности, построения различных отчетов на основе информации об изменении состояния готовности и причинах неготовности оборудования.

Журнал состояния партий предназначен для просмотра и изменения состояния и приоритетов партий, представленных в системе в виде сопроводительных листов изделий. Текущие состояния СЛИ могут принимать значения: «в обработке», «приостановлен», «забракован», «завершен». Кроме приоритетов, значения которых необходимы для корректного автоматического планирования выполнения операций СЛИ, указываются требуемые по контракту сроки их изготовления, требуемое по контракту количество годных изделий, планируемые даты запуска в производство, планируемое количество предметов труда при запуске.

Модули планирования и прогнозирования. Модуль планирования предназначен для ручного или автоматизированного формирования и отображения сменных заданий участка (оперативного плана) в виде диаграммы Ганта (рис.3). На диаграмме отображается набор операций в виде прямоугольников, ориентированных вдоль оси времени. Каждый прямоугольник на диаграмме представляет отдельную операцию сопроводительного листа, его концы - предполагаемые моменты начала и завершения работы, протяженность - расчетная длительность выполнения. По оси ординат представлены единицы оборудования, на которых запланировано выполнение операций. Каждому сопроводительному листу сопоставлен свой цвет, визуально отличающий задачи разных сопроводительных листов. Кроме того, на диаграмме могут быть отмечены проценты загрузки, дополнительная информация о задачах, готовность оборудования и другие показатели.

у МЕЭ (НЛ Wsl W

Я 1 Файл Справочники Планирование Отчеты План -

Ыи J r a С 29,03.2013 0 15:00:10 Щ по 29.03.2013 0 16:00:10 Щ

Е01

MSORTER ag 676 Sorter apecs r_ ■ ■ ■ ■ л БМ2Т-1 (BM2T-1)

енгт-гдает-?)

LT210C SITE VP site (Ж STEPPER SITE D€V RapdStrip 210 CENTURA HT/POLY OXIDE ETCH 1 _ ^ ВМ2Т-4 (ВМ2Т-4)

_ —

Я

Ictcs INS 3000

29.03. Ml: 3 15:00:00 29.03.201315:14:00 29.03.201315:29:00 29.03.2013 15:43:00 29.03.201315:50:00

1 ll

Рис. 3. Модуль оперативного планирования (диаграмма Ганта)

Результаты также могут быть представлены в текстовом (табличном) виде с возможностью группировки и сортировки по датам начала, сопроводительным листам, единицам оборудования. Такое представление может быть использовано для работы персонала как сменное задание для одной или нескольких единиц оборудования, подготовки производства и производственной документации.

Модуль календарного планирования - это графический интерфейс пользователя, обеспечивающий работу с симулятором, который выполняет имитационное моделиро-

вание построения календарных планов с горизонтом планирования от 2 до 6 месяцев. При выполнении прогнозирования производится расчет технико-экономических показателей, с которыми работает информационная система.

Результат прогнозирования - это отчет, в котором содержится ответ на вопрос о вероятности выполнения в срок всего пакета заказов, представленных в системе в виде набора СЛИ. В отчете указывается следующая информация:

- предполагаемое начальное количество предметов труда на запуске,

- предполагаемая дата запуска;

- директивный срок, к которому партия должна быть собрана;

- ожидаемое количество годных изделий;

- приоритет партии;

- маршрут изготовления (версия БЛИ).

Модуль анализа и формирования отчетов предназначен для получения показателей и отчетов, характеризующих различные аспекты работы участка.

Показатели и отчеты системы сгруппированы следующим образом:

- технологическая документация, режимы;

- сопроводительная документация;

- выполненные операции, статистика времени их выполнения;

- выход годных, брак и несоответствие;

- планирование и прогнозирование.

Внедрение представленной системы управления на участке сборки и испытания микросхем микроэлектронного предприятия позволило сократить среднее время изготовления одной партии изделий до 15%, увеличить общую производительность производства до 20%.

Кроме того, удалось решить ряд оперативных задач. Централизованный сбор данных о фактическом выполнении операций с использованием системы значительно повысил качество информации. Удалось избежать дублирования поступления и хранения информации в различных подразделениях. Система позволила обеспечить наиболее актуальными данными все заинтересованные стороны, увеличить скорость получения и удобство представления данных о выполненных операциях.

Внедрение инструмента оперативного планирования позволило формировать сменные задания операторов и контролировать их выполнение в автоматизированном режиме.

Возможности прогнозирования позволили полнее учитывать текущую и плановую загрузку мощностей предприятия, точнее определять возможность выполнения дополнительных заказов в установленные сроки, автоматически отслеживать соблюдение сроков поставок.

Таким образом, система оптимизации оперативного и календарного планирования производственного процесса сборки и испытаний микросхем позволяет сократить производственный брак на 10%.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках реализации государственного контракта № 14.514.11.4006.

Литература

1. Костров А.В., Соколов А.Н., Фаткин А.А. Информационный менеджмент. Оперативное управление производством: учеб. пособие. - Владимир: изд-во ВлГУ, 2005. - 110 с.

2. Карминский А.М., Нестеров П.В. Информатизация бизнеса. - М.: Финансы и статистика, 1997. -416 с.

3. Самардак А.С. Корпоративные информационные системы: учеб. пособие. - Владивосток, ТИДОТ ДВГУ, 2003. - 252 c.

4. Питеркин С.В., Оладов Н.А., Исаев Д.В. Точно вовремя для России. Практика применения ERP-систем. - М.: Альпина Паблишер, 2010. - 368 с.

5. Перерва О.Л., Лаврухина Н.В., Размахова А.В. Международные стандарты управления MRP, MRP II, BPR, ERP, CSRP // Вопросы радиоэлектроники. - 2012. - № 3. - 14-27 c.

6. Малахов М.Н. Эволюция подходов к производственному планированию в АСУ промышленных предприятий (от MRP к APS) // Информационные системы и технологии. - 2007. - № 4. - 89-96 c.

7. РД 11 0274-90. Микросхемы интегральные. Технические требования к технологическим процессам сборки. - МинЭлектронПром, 1990.

8. ОСТ 11 0998-99. Микросхемы интегральные. Общие технические условия. - Изд-во Минобороны,

1999.

9. ОСТ В 11 073.013-2008. Микросхемы интегральные. Методы испытаний. Часть 7. Методы электрических испытаний. Госстандарт России, 2009. - 35 с.

10. Громов С.А., Тарасов В.Б. Интегрированнные интеллектуальные системы оперативного планирования производства // Изв. Южного Федерального университета. Технические науки. - 2011. - № 7. -60-67 c.

11. Соломенцев Ю.М., Загидуллин Р.Р., Фролов Е.Б. Планирование в современных системах управления производством // Информационные технологии и вычислительные системы. - 2010. - № 4. -77-87 c.

12. http://mesa.org/en/index.asp (дата обращения: 11.06.2013)

13. http://mescenter.ru/index.php (дата обращения: 11.06.2013)

Статья поступила 21 июня 2013 г.

Короткий Олег Владимирович - ведущий инженер НПК «Технологический центр» (г. Москва). Область научных интересов: ERP/MES системы, технология виртуализации и облачных вычислений, функциональное программирование, математическая логика, дискретная математика. E-mail: okx@live.ru

Матвеев Вадим Александрович - младший научный сотрудник ООО НПП «Технология» (г. Москва). Область научных интересов: системы оперативного анализа и принятия решений, нечеткая логика, математическое программирование и распознавание образов.

Информация для читателей журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»

Вы можете оформить подписку на 2014 г. в редакции с любого номера. Стоимость одного номера - 800 руб. (с учетом всех налогов и почтовых расходов).

Адрес редакции: 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, б. 5, МИЭТ, комн. 7231.

Тел.: 8-499-734-62-05. E-mail: magazine@miee.ru http://www.miet.ru/structure/s/894/e/l 2152/191