Введение к работе
Актуальность темы. Автоматизация технологической подготовки производства изделий электронной техники (ИЭТ), в частности производства интегральных схем, связана с применением специального технологического оборудования (СТО), которое участвует в выполнении многочисленных дискретных и дискретно-непрерывных технологических операций: физико-химических, электрохимических, измерительных, сборочных, транспортных и других.
Специальное (нестандартное) оборудование характеризуется узкой областью применения. Поэтому его производство мелкосерийное. Затраты на создание такого оборудования определяются в основном расходами на проектирование и подготовку производства, а не на операции изготовления. Характерной особенностью нестандартного оборудования является большое количество исполнительных механизмов, отличающихся друг от друга не только конструктивной реализацией, но и функциональными характеристиками. СТО является программно-управляемым и самой сложной частью его является встроенная система управления.
Как правило, программное обеспечение (ПО) любой встроенной системы разрабатывается на последнем этапе ее создания. В ПО реализуются результаты труда специалистов многих областей. Такое положение требует ответственности разработчиков ПО. С другой стороны, полупроводниковое производство характеризуется не только сложностью технологии, но и быстрой сменой оборудования. Однако моральное старение системы управления протекает значительно быстрее технологического оборудования. ПО является одним из наиболее дорогих компонентов СТО. Разработчики программ считают СТО алгоритмически насыщенным.
Второй особенностью СТО считается специфика аппаратных средств в системе управления. Уникальная конфигурация аппаратных модулей практически на каждой единице оборудования не позволяет с помощью только стандартных методов программирования систем реального времени сохранить уровень унификации программных компонент, который имеет место в традиционных встроенных системах.
Следовательно, требование повышения производительности и обеспечения гибкости является одним из главных факторов актуальности автоматизации проектирования ПО для СТО, которое участвует з технологических операциях производства ИЭТ. При проектировании
современных систем и средств автоматизации программирования технологических операций необходимо использовать методы, учитывающие аппаратные ресурсы систем управления СТО, специфические особенности технологических процессов, условия их функционирования и др.
Связь работы с крупными научными программами, темами. Направление работы определено планами научных работ ИТК АНБ в рамках выполнения Республиканской программы фундаментальных исследований "Теоретические основы создания автоматизированных систем проектирования, моделирования и диагностики в машиностроении и обеспечения надежности и ресурса машин", утвержденной постановлением президиума АН ВССР от 5.12.1990г, N 116.
Целью работы является совершенствование процессов технологической подготовки производства ИЭТ на этапе программирования технологических операций СТО путем автоматизации проектирования программ на базе создания моделей, алгоритмов и инструментальных средств поддержки этих процессов. В соответствии с поставленной целью определяются следующие задачи:
анализ средств взаимодействия операторов с системой уп-; равления СТО, определение структуры и разработка инвариантной компоненты программного интерфейса оператора;
построение и исследование модели ядра управляющей программы, создание методики проектирования диспетчерских функций управляющей программы;
разработка и обоснование формального аппарата и специализированной языковой среды для программирования алгоритмов выполнения технологических операций специальным оборудованием.
Методы исследования. Формализация разрабатываемых моделей, алгоритмов и их анализ основаны на положениях теории графов, теории сетей Петри и их расширений, теории формальных грамматик и множеств. При создании комплекса программных средств использовались методы системного программирования.
Научная новизна заключается: в концептуальной постановке и обосновании задачи автоматизации проектирования программных компонент технологических операций для специального оборудования производства ИЭТ; формализации информационных и вычислительных процессов для различных режимов функционирования системы управления СТО; обосновании структуры и семантики проблемно-ориентированного языка описания спецификаций алгоритмов управления;
создании аппарата модифицированных макро-Е-сетей; разработке на базе созданного аппарата технологии сетевого моделирования и синтеза прикладных программ применительно к конкретным условиям функционирования.
Практическая аняиучссть пслу-юпггых резулынсшув. На основе предложенной модели трехуровневого представления ПО для управления СТО созданы дополнительные программные средства диалогового обмена технолога-оператора с программно-управляемым оборудованием и разработаны дополнительные программные процедуры для диспетчеризации вычислительных процессов.
Разработан язык описания спецификаций на основе аппарата модифицированных макро-Е-сетей. Реализована подсистема генерации прикладных модулей для системы сетевого моделирования и синтеза управляющих программ.
Результаті работы используются на предприятии с полупроводниковым производством. Разработанные программные средства целесообразно применять при проектировании ПО для систем управления оборудованием, где применяются соответствующие аппаратные средства.
Экономическая значимость полученных результатов. Основной практический эффект проделанной работы выражается в уменьшении длительности и трудоемкости проектирования программных компонент технологических операций, которые выполняет СТО, приблизительно на 50-70%. Важным элементом этой работы является также возможность привлечения разработчиков технологического оборудования и технологических операций к проектированию управляющих программ.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Способы формирования сценария директивного диалога оператора с системой управления СТО и выделения инвариантной части диалоговой компоненты управляющей программы.
-
Методика проектирования операционных средств управляющей программы для СТО.на основе элементов ядра системы программирования Модула-2.
-
Формальный аппарат модифицированных макро-Е-сетей.
-
Технология сетевого моделирования и синтеза прикладных программ.
-
Инструментальная подсистема для программирования технологических операций, выполняемых СТО.
Апробация результатов. Основные результаты по теме дис-
- A -
сбртацйй докладывались и обсуждались на респуиликанских научно-технических конференциях "Теория и методы создания интеллектуальных САПР в машиностроении и приборостроении" (г. Минск, ИТК, 1992г.), "Теория и методы создания интеллектуальных САПР" (г. Минск, ИТК, 1994г.), на международной конференции "Автоматизация проектирования дискретных систем" (г. Минск, ИТК, 1995г.), теоретическом семинаре "Теория и методы построения САПР в машиностроении", а также на научном совете по проблеме "Проблемы автоматизации проектирования" ИТК АН Беларуси.
Опубликование результатов. Основные результаты диссертации отражены в 7 опубликованных работах, 3 из которых имеют форму тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Полный объем диссертации занимает 133 страницы, который включает 25 рисунков, 4 страницы приложения и список литературы из 107 наименований на 9 страницах.
