Содержание к диссертации
Введение
1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗОЙ ПРОИЗВОДСТВА АППАРАТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ 14
1.1. Анализ существующей практики обеспечения электронной компонентной базой производства аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 14
1.1.1. Качество электронной компонентной базы в общей проблеме обеспечения качества аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 14
1.1.2. Организационно-технические и методические аспекты обеспечения качества лектронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 21
1.2. Анализ причин отказов электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики ..24
1.3. Обоснование принципов управления качеством электронной компонентной базы для аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 35
1.4. Обоснование способов применения автоматизированной системы подготовки и поддержки деятельности специалистов по контролю качества электронной компонентной базы для обеспечения качества аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 40
Выводы 47
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ И ПОДДЕРЖКИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ АППАРАТУРЫ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ 51
2.1. Содержательная постановка задачи адаптивного параметрического контроля электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики ..51
2.2. Математическая модель параметрического контроля изделий электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 66
2.3. Анализ методических аспектов построения адаптивных процедур параметрического контроля изделий электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 71
2.4. Разработка процедуры входного контроля качества электронной компонентной базы на основе правила максимума правдоподобия с заданной достоверностью и эффективностью 79
2.5. Разработка процедуры группового контроля качества электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 86
Выводы 92
3. РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ ОСНОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ И ПОДДЕРЖКИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ АППАРАТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ 95
3.1. Структура, состав и функции программного и аппаратного обеспечений автоматизированной системы подготовки и поддержки деятельности специалистов по контролю качества электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 95
3.1,1. Обоснование принципов организации программного и аппаратного обеспечения автоматизированной системы подготовки и поддержки деятельности специалистов по контролю качества электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 95
3.1.2. Программное обеспечение системы контроля качества 98
3.1.3. Аппаратное обеспечение системы контроля качества 104
3.1.4. Схема функционирования автоматизированной системы подготовки и поддержки деятельности специалиста по контролю качества электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 106
«3.2. Обоснование направлений по совершенствованию управления качеством аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 110
3.2.1. Ограничение и оптимизации номенклатуры электронной компонентной базы
для применения в аппаратуре железнодорожной автоматики и телемеханики
3.2.2. Совершенствование организации поставки электронной компонентной базы для производства и ремонта аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 114
3.2.3. Организация в специализированных испытательных технических центрах входного контроля электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики 115
3.3. Организация деятельности испытательных технических центров по обучению персонала реализации программы контроля и испытаний электронной компонентной базы аппаратуры
железнодорожной автоматики и телемеханики 117
3.3.1. Основы организации деятельности испытательных технических центров
3.3.2. Организация взаимодействия между испытательными техническими центрами и потребителями ЭРИ 120
3.3.3. Реализация программ контроля и испытаний электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики на базе испытательных технических центров 122
Выводы 130
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Анализ существующей практики обеспечения электронной компонентной базой производства аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики
- Содержательная постановка задачи адаптивного параметрического контроля электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики
- Структура, состав и функции программного и аппаратного обеспечений автоматизированной системы подготовки и поддержки деятельности специалистов по контролю качества электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики
Анализ существующей практики обеспечения электронной компонентной базой производства аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики
Повышение качества электронной компонентной базы является одной из важнейших проблем на современном этапе производства аппаратуры ЖАТ. Именно качество электронной компонентной базы в первую очередь определяет сегодня конкурентоспособность выпускаемой аппаратуры ЖАТ.
Повышение качества электронной компонентной базы аппаратуры ЖАТ во многом зависит от уровня внедрения современных методов статистического контроля качества в условиях мелкосерийного производства, которые в большинстве определяются успехом массового обучения руководителей, инженерно-технического персонала, контролеров, рабочих и служащих предприятий производителей и ремонтных служб на линии. Эффективное применение статистических методов контроля позволяет получить достаточно полную, достоверную и оперативную информацию для принятия своевременных и обоснованных решений по корректировке качества выпускаемой продукции, а также для согласования решаемых задач на различных этапах создания изделий требуемого качества и на различных уровнях иерархии управления. Вышесказанное особенно важно применительно к проблеме обеспечения качества современной электронной компонентной базы аппаратуры ЖАТ.
Под качеством изделия в соответствии с [173] понимается совокупность свойств этого изделия, обусловливающая возможность его применения, удовлетворяющую определенным требованиям потребителя и характеризующая степень его пригодности, отвечающая запросам потребителя. Основная цель системы управления качеством ЭКБ аппаратуры ЖАТ состоит в создании изделий высокого качества при минимальных затратах. Трудности внедрения методов управления качеством ЭКБ аппаратуры ЖАТ обусловлена многообразием факторов, влияющих на качество, сложностью методов обеспечения и контроля качества продукции. Введение методов контроля и управления качества, основанных на статистической теории распознавания образов, затрудняется тем, что специалисты на предприятиях недостаточно подготовлены к восприятию математико-статистических методов, не способны оценить преимущество статистического управления качеством, и соответственно, не прикладывают к этому должных усилий.
В общем случае контроль качества [ 173], базируясь на статистических методах и развиваясь циклически, проходит через определенные этапы (рис. 1.1). Этот цикл называется циклом Деминга.
class2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ И ПОДДЕРЖКИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ АППАРАТУРЫ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ class2
Содержательная постановка задачи адаптивного параметрического контроля электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики
Объективной основой параметрического контроля изделий ЭКБ аппаратуры ЖАТ с целью отбраковки потепцишгьно ненадежных образцов является зависимость значений их внешних параметров от состояния ее внутренних структур и характеристик технологического процесса изготовления, а также от значений параметров составляющих это изделие компонентов [58]. Такая зависимость является следствием повторяемости и воспроизводимости технологического процесса изготовления изделий ЭКБ аппаратуры ЖАТ, в особенности при групповом методе их производства, характерных, в частности, для интегральных микросхем, а также единством физической природы и проявления электродинамических процессов, протекающих в них при их функционировании [180]. Например, распространение трещин на активную область полупроводникового прибора приводит к увеличению тока утечки через область перехода, что влияет на изменение целого ряда параметров прибора, в частности увеличивает ток потребления, а также - к высокому сопротивлению из-за частичного разделения токопроводящих путей; миграция металлизации вдоль трещин при 52 водит к аналогичному изменению токов утечки, а также к коротким замыканием; плохое совмещение шаблонов при изготовлении транзисторов может изменять его прямую и обратную характеристики, а неполное удаление травителя может создавать дополнительные токи утечки; образование диполей из-за присутствия примесей в пассивирующем слое приводит к временному дрейфу характеристик МОП-приборов; и т.п. [58]. Наличие такой зависимости позволяет ставить задачу параметрического контроля надежности (ресурса) выпускаемого изделия ЭКБ аппаратуры ЖАТ, а также создает предпосылки для обеспечения заданных характеристик создаваемого изделия ЭКБ аппаратуры ЖАТ путем параметрического контроля составляющих его элементов и проведения на его основе их предварительной селекции.
Большинство реально возникающих задач параметрического контроля изделий ЭКБ аппаратуры ЖАТ сводятся к двум основным задачам. Задачи первого типа возникают, как правило, только в процессе изготовления изделия. К ним можно отнести выходной контроль готового изделия, пооперационный контроль в рамках технологического цикла, входной контроль комплектующих элементов, контроль технологического процесса получения полупроводниковых структур и т.п. Задачи второго типа, с одной стороны, смыкаются с перечисленными выше, то есть, связаны с процессом изготовления изделия ЭКБ аппаратуры ЖАТ (например, иная интерпретация задачи входного контроля и селекции составляющих его компонентов) но, с другой стороны, могут возникать и на этапе его проектирования, в этом случае их решение непосредственно связано с использованием систем автоматизированного проектирования. Вместе с тем, несмотря на существенные различия в природе и сущности конкретных задач параметрического контроля изделий ЭКБ аппаратуры ЖАТ, все они допускают единую формализацию, заключающуюся в следующем.
Под изделием ЭКБ аппаратуры ЖАТ далее будем понимать тип или типономи-нал, а под образцами изделия ЭКБ аппаратуры ЖАТ - его реализации, например, образцы серии. Электрофизические параметры, характеризующие изделие ЭКБ аппаратуры ЖАТ, а именно его состояние и свойства, назовем контролируемыми параметрами, обозначив их хі, ... , хр и объединив в вектор контролируемых параметров х . При этом задача параметрического контроля образцов изделия ЭКБ аппаратуры ЖАТ сводится к их селекции на две группы: удовлетворяющие некоторым заданным требованиям к состоянию контролируемого изделия ЭКБ аппаратуры ЖАТ или к его свойствам (далее класс S]) и не удовлетворяющие таким требованиям (далее класс So). Указанные классы 5, и S будем далее называть различаемыми состояниями контролируемого изделия ЭКБ аппаратуры ЖАТ. Таким образом, основу для проведения параметрического контроля образцов изделия ЭКБ аппаратуры ЖАТ составляет вектор его контролируемых параметров х, конкретные значения которых зависят от состояния и свойств конкретных образцов.
Несмотря на то, что технологический процесс изготовления изделий ЭКБ аппаратуры ЖАТ обладает воспроизводимостью и повторяемостью, он не является абсолютно стабильным и его характеристики, а, следовательно, и параметры формируемых в его рамках полупроводниковых и иных структур образцов, имеют разброс значений, поскольку флуктуируют с течением времени, причем эти флуктуации носят локально неуправляемых характер и вызываются воздействием достаточно длинного ряда факторов, проявляющихся случайным образом. Например, при изготовлении больших гибридных интегральных схем имеет место разброс характеристик их структур, обусловленный ограниченной точностью технологического оборудования, колебанием режимов напыления, разбросом параметров бескорпусных микросхем, электрофизических свойств пленок и т.п. [180]. Так, одним из распространенных видов брака в производстве гибридных пленочных микросхем является отклонение сопротивлений тонкопленочных резисторов от расчетного значения, которое обусловлено как точностью фотолитографии, чистотой процесса травления, так и разбросом толщины резистивного слоя, получаемом при его напылении [180].
Структура, состав и функции программного и аппаратного обеспечений автоматизированной системы подготовки и поддержки деятельности специалистов по контролю качества электронной компонентной базы аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики
Конкретная реализация АСППД специалистов по контролю качества ЭКБ аппаратуры ЖАТ состоит из программного и аппаратного обеспечений (ПО и АО). Целесообразно определить принципы организации ПО и АО, в соответствии с которыми наиболее рациональным образом может быть создано ПО и сформировано АО АСППД. Для выявления таких принципов необходимо проанализировать общесистемные принципы построения современных автоматических систем применительно к специфике создания аппаратуры ЖАТ и разработанных адаптивных статистических методов параметрического контроля ЭКБ аппаратуры ЖАТ по информативным электрическим параметрам.
Наиболее значимыми среди упомянутых общих принципов являются единство, многофункциональность и иерархичность вычислительной среды, гибкость, инвариантность к внешним и внутренним возмущениям, открытый характер, совместимость автоматизированных и неавтоматизированных операций, диалоговый характер, наличие архива с оперативным доступом. Адаптивный характер разработанных статистических методов параметрического контроля качества делает необходимость этапа обучения АСГШД специалистов по контролю качества ЭКБ аппаратуры ЖАТ путем построения статистических (эталонных) описаний различаемых классов образцов для каждого контролируемого изделия ЭКБ аппаратуры ЖАТ по классифицированным или неклассифицированным обучающим выборкам, параметрическим или непараметрическим способами. Широкая номенклатура ЭКБ аппаратуры ЖАТ приводит к наличию одновременно набора из нескольких соїен таких эталонных описаний. Это вместе с принципом наличия архива с оперативным доступом определяет необходимость организации локального банка данных АСГШД, содержащего указанные эталонные описания. С точки зрения оперативности и удобства автоматизации доступа и сохранности информации такой банк данных следует разместить на носителях, обеспечивающих высокую скорость доступа к файловым структурам. Для обеспечения приемлемых временных характеристик функционирования необходимо автоматизировать как процессы обработки данных, так и все интеллектуальные процедуры управления АСГШД, такие как управление банком данных, оптимизация контролирующей системы, выбор наиболее информативных контролируемых параметров и т.п., что подразумевает наличие соответствующих блоков в ПО. В частности, и указанный локальный банк эталонных описаний должен иметь соответствующее программное обеспечение.
Оно должно включать в себя сервисные программы работы с файловыми структурами и внешними устройствами, программы вычисления, характеристик эталонных описаний (оценки параметров и построения выборочных распределений), программы анализа и интерпретации этих описаний.. Учитывая требование открытости подобных систем, АСППД специалистов по контролю качества ЭКБ аппаратуры ЖАТ должна, с одной стороны, допускать расширение набора обрабатываемых типо-поминалов изделий ЭКБ аппаратуры ЖАТ посредством расширения локального банка эталонных описаний, а, с другой - осуществлять при необходимости коррекцию уже имеющихся эталонных описаний либо после анализа результатов контроля, либо по дополнительным установочным партиям образцов, т.е. осуществлять дообучение контролирующей системы. Другими словами, локальный банк эталонных описаний должен быть динамичным. Универсальный характер АСПГТД, обеспечивающей процессы обучения и контроля позволяет при разработке реализации в отличие от существующих систем контроля качества и надежности изделий микроэлектроники по информативным параметрам [87] отделить в АО измерительную часть от вычислительной и унифицировать последнюю. Из универсального характера контролирующей системы следует, что разрабатываемое реализующее ее специальное математическое обеспечение должно также быть универсальным. Это. с одной стороны, определяет возможность использования в качестве унифицированной вычислительной части АО единую базовую ЭВМ, а. с другой - необходимость унификации представления данных измерений, получаемых с измерительной части для доработки на вычислительной.
Важной задачей при формировании АО является выбор используемых вычислительных средств, т.е. базовой ЭВМ и необходимого набора периферийных устройств. В соответствии с принципом единства, многофункциональности и иерархичности вычислительной среды современных сквозных автоматизированных систем разработки, проектирования, изготовления и контроля изделий микроэлектроники в качестве базовой ЭВМ АО АСГШД следует использовать одну из ЭВМ локальной вычислительной сети, в которую объединены все вычислительные средства такой сквозной системы, а необходимый набор периферийных устройств но возможности составить из имеющихся в распоряжении указанной локальной вычислительной сети.
Наличие такой локальной вычислительной сети, в частности, обеспечивает инвариантность реализации АСППД специалистов по контролю качества ЭКБ аппаратуры ЖАТ к внешним и внутренним возмущениям с точки зрения использования средств вычислительной техники. Для обеспечения инвариантности реализации АСППД относительно внешних и внутренних воздействий ее ПО должно быть универсальным. В первую очередь это касается языка программирования, на котором написано программное обеспечение, и универсальности и адаптивности к другим типам ЭВМ используемой операционной системы.
