Введение к работе
Актуальность темы.Разработка новых технологических процессов и производств невозможна без их тщательной технологической подготовки.
Наблюдающееся в последние годы резкое улучшение технических характеристик микро-ЭВМ позволяет автоматизировать работы по технологической подготовке производства (ТПП), повысить качество принятия решений, освободить проектировщика от рутинных работ по формированию и выпуску технологических документов.
В многообразии задач, возникающих при ТІЇЇІ выделяется большой класс задач, касающийся организации процесса технического контроля характеристик исходных материалов, готовой продукции, технологических процессов и оборудования. При этом операцию контроля можно рассматривать как разновидность технологических операций. Сложность современных технологических процессов изготовления радио-электронной аппаратуры (РЭА) требует усложнения функция контроля,-связанных с увеличением числа и характера контролируемых величин, необходимостью взаимосвязи контрольных операций, накопления и обобщения измеренных данных. Это привело к созданию автоматизированных систем контроля (АСК), содержащих в своем составе управляющую ЭВМ.
Для обеспечения качества проектирования АСК наиболее важным является выбор регулирующих, стимулирующих, контролирующих параметров объекта контроля (ОК). Большое разнообразие его параметров, технологии изготовления, дисциплина эксплуатации не позволяют полностью регламентировать набор рассматриваемых параметров (ОК).ввиду чего процесс проектирования продолжается в опытных производствах. Так как математические модели реальных технологических процессов и оборудования отличаются от теоретических моделей, износ и старение технологического оборудования приводят к изменениям их характеристик, то проектные решения окончательно уточняются и завершаются в реальном производстве. Для обеспечения этого последнего этапа проектные решения по ТІШ должны обеспечить гибкость
системы производства и контроля. В связи с этим создаются гибкие автоматизированные системы контроля и диагностики (ГАСКД), являющиеся составной частью системы управления качеством продукции предприятия. Наличие в составе ГАСКД современных микро-ЭВМ и развитого программного обеспечения позволяют реализовать различные исполнения программ контроля.
Разделение ГАСКД на универсальную и специальную части создает предпосылки широкого внедрения в проектирование систем модульного принципа на основе базового обеспечения. Наличие же развитого программного обеспечения ЭВМ универсальной части и мощного базового обеспечения измерительных модулей позволяет обеспечить перестраиваемость системы межоперационного контроля.
При принятии решения о перестройке должны использоваться математические модели реальных объектов контроля, поэтому на средства матеметического обеспечения (МО) ГАСКД наряду с функциями организации контроля, сборки и хранения измеренной информации возлагаются обязанности обобщения и формирования моделей объекта контроля.
Предметом исследования данной работы являются методы обеспечивающие формированиз и уточнение моделей чувствительности (МЧ), проектирования алгоритмов межоперационного контроля и диагностирования изделий микроэлектроники. Такие модели отличаются своей простотой, достаточно хорошо описывают технологические объекты и процессы в окрестностях нормального режима их функционирования. При выборе набора контролириумых параметров и режимов контроля,они используются техническим персоналом или отдельными подсистемами АСУ качества производства для анализа состояния технологического оборудования и выявления причин ухудшения качества продукции.
Отличительные признаки исследований и разработок определяются следующими особенностями внедрения и эксплуатации ГАСКД широкого назначения:
- в ГАСКД широко используются статистические методы моделирования, что приводит к необходимости накопления в базе знании <БЗ) системы большого объёма регистрированной
контрольно-измерительной аппаратурой, ПРОИЗВОДСТВО НІЮ--СТУ тиотичоской разнородной информации, ое периодической обработки дія формирования и храпения различных статистических моделей исследуемых объектов. Поэтому для ГО ГАСКЛ характерны разнонородность, большая динамичность неформатированное^ объемов хранимых данных;
- ГЛСКД при своем функционировании находится в тесном информационном взаимодействии с другими подсистемами АСУ качества продукции,-
источниками информации, накапливаемой в ГАСКД, могут быть как контрольно-измерительная аппаратура, так и различные производственно-организационные документы. Такая информация может быть неполной, неоднородной, недостоверной.-
модели ОК, полученные в процессе научных исследований, и использованные на начальных этапах проектирования требуют своей существенной доработки и коррекции.
Перечисленные выше особенности и вытекающие из них требования определяют проблемную ориентированность МО ГАСКД. Развитие средств общесистемного МО ЭВМ (таких компонент как СУБД, средства предбазовой обработки, системы интерфейса с конечным пользователем) вынуждает пересмотреть меру эффективности многих известных методов теорий статистического моделирования и управления, используемых программных модулей специализированного МО ГАСКД для решения конкретных задач автоматизации ТПТ, и поставить вопрос о разработке новых методов и программных средств их реализации.
Плью_диссертационндй_работа_является разработка методов построения моделей чувствительности по неполной статистической информации и при априорной неопределённости и методов их использования при проектировании алгоритмов межоперационного контроля и диагностирования изделий микроэлектроники.
Задачи_исследования^ разработка архитектуры БЗ ГАСКД
и схемы организации обработки накопленой в ней информации, с целью автоматического формирования МЧ, фигурирующих в качестве элементов БЗ,- разработка методов и алгоритмов опреде-ния линейной МЧ по статистической, информации о результатах контролируемых выходных переменных исследуемого типа ОК;
разработка методов и алгоритмов определения лилейной М4 по статистической информации о результатах контролируемых выходных переменных исследуемого типа ОК, использующих такте известную априорную информацию о диапазонах возможных значе ний коэффициентов чувствительности (КЧ); разработка статистических методов определения нелинейных МЧ по статистике об измерениях контролируемых входных и выходных переменных исследуемого типа ОК; разработка машинных методов анализа состояния технологического оборудования.
_ЁОна!_оизна_исследований_заключается_ в следующем.
Предложена схема организации работ обработки информации БЗ ГАСКД в "фоновом" режиме, обеспечивающая автоматическое формирование МЧ в БЗ объектов и внесение получаемых моделей в БЗ, в течении периодов прерывания основных программ микро-ЭВМ без видимых для конечного пользователя потерь машинного времени.
Предложен статистический метод и итерационный алгоритм с гарантированной сходимостью для определения или уточнения оценок КЧ выходных переменных объекта от его внутренних параметров по результатам измерения выходных переменных набора объектов исследуемого типа.
Предложен метод определения оценок КЧ выходных переменных от внутренних параметров по статистике о выходных переменных набора объектов исследуемого типа, использующий априорную информацию о структуре матрицы КЧ и диапазоне их возможных значений.
Предложен модифицированный алгоритм метода минимальных остатков факторного анализа для расчёта или уточнения КЧ.
Предложена схема определения нелинейных статистических МЧ, на базе указанных выше методов.
Совокупность этих результатов квалифицируется как развитие теории чувствительности и теории разработки МО ГАСКД,. и решает важную народно-хозяйственную задачу качественного повышения эффективности функционирования ГАСКД при статистическом моделировании производственно-технологических объектов.
_Практическі^ю_значимость полученных результатов диссертационной работы показало их применение в ряде научно-иссле-
довательских и проектных работ, выполненных в рамках госбюджетной и хоздоговорной тематики ЕрПИ в соответствии с планами важнейших научно-исследовательских работ, в том [ числе по выполнению заданийГПовышение качества и надежности продукции, програмного обеспечения и технических средств в обучении" межвузовской целевой научно-технической программы
кт-гооо.
Приведенные в работе методы и алгоритмы могут использоваться при разработке таких компонент МО ГАСКД технологических процессов, как пакеты прикладных программ (ППП) статистического моделирования и идентификации производственно-технологических объектов.
Внедрение результатов работы выполнено путем использования положений, выводов и машинных алгоритмов в хоздоговорных научно-исследовательских и проектных работах ЕрШ выполненных в течениэ 1984-1991 гг. и посвященных вопросам разработки ПО АСУКП: "Разработка средств специального математического обеспечения автоматизированных диагностических систем" CN ГР018240409гО. "Разработка средств математического обесшчения АСУ качеством производства микроалектронной аппаратуры" (N ГР01184-004-4-176}, "Разработка программных средств математического обесгючения автоматизированной системы диагностики и контроля качества производства диоксаля на базе ДИС ИСМА" CN ГР01850018062), "Разработка системы совместных автоматизированных банков данных по свойствам микроорганизмов ОЛТ01850018067).
Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе ЕрПИ. Реализации и исследованию разработанных в диссертации методов и алгоритмов посвящено более 12 дипломных проектов студентов по специальности ЭВМ.
Апробация работы. Научные результаты исследований докладывались на:
- VI Всесоюзном семинаре по цилиндрическим магнитним
доменам. Севастополь;1983г.
- И Всесоюзном совещании по проблемам управления.Иркутск.-1983]
Всесоюзном семинаре "Применение ЭВМ в охране труда".Херсон:1989г.
Публикации. Материалы,отражающие основное содержание
диссертации, опубликовании в В печатных работах.
Обіам работы.Диссертация состоит из введения, П глав и заключшшяТйЖонюнных на 144- страницах машинного текста.
