Введение к работе
Актуальность темы. Керметные резистивнье материалы (КРМ) представляют собой стеклянно-металлические композиции для изготовления толстопленочньк резистивньк слоев. Высокие электрофизические свойства и хорошая технологичность обусловили их широкое распространение. Ежегодно в мире производится несколько миллиардов постоянных и переменных резисторов, гибридных микросхем на основе КРМ.
Исходными составлявшими керметннх композиций являются порошки соединений металлов платиновой группы, свшщовоборосиликатных стекол и окислов переходных металлов, которые смешиваются в пропорциях, требуемых для получения нужного сопротивления. Добавление вязких жидкостей превращает их в пасты, наносимые через сетчатые трафареты на диэлектрические основания. Окончательные свойства изделий формируются в процессе высокотемпературного обжига в туннельных печах и последующей лазерной юстировки слоев.
"""' Практическая деятельность инженера-разработчика керметных ре-зистивных материалов и изделий на их основе (КРНиИ) связана с решением различных задач, условно разделяемых на два класса:
-получение КРМиИ с требуемыми свойствами на основе традиционных . технологических решений, куда относится подбор серийных паст. . расчет их реологии, пропорций смешивания и топологии отпечат- "'.' ков, выбор режимов обжигай подгонки слоев, согласование усло-.-' '. вий обработки паст для многокомпонентных и многослойных схем; Г'-: получение новых КРИиИ. обладающих предельными или нетрадицион-''."'- ными свойствами, например, близким к нулю температурным коэффи-'Л? : "циентом сопротивления (ТКС) или высоким и воспроизводимым коэф-.о:.'-.-. фициентом тензочувствительности.
'"'„' Опытным разработчикам удается решать такие задачи руководству-. ясьне столько стандартными методиками, сколько правилами, вынесен-'ными' из длительной практической деятельности, а также собственной j интуицией.-' \В этой облзсти, где тесно переплелись элементы науки, .-ремесла и искусства, затруднен процесс обучения персонала, связан-;,кьй-не только с освоением научных основ предметной области (ПО), но йс: постижением цеховых тайн ремесла. Требования по повышению качества изделий, жесткие ограничения на сроки их разработки, а также задачи подготовки кадров делают актуальным создание компьютерной , системы поддержки. (СП) материаловедческой деятельности.
Целью работы является создание СП инженера - . разработчика КРМиИ. виполняющей двоякую роль. С одной стороны - это помощь разработчику в его практической деятельности, возможность оперативной оценки влияния различных факторов ка свойства изделий и сравнения большого числа технологических решений. С другой стороны СП должна способствовать передаче знаний опытных материаловедов другим разработчикам в процессе обучения.
Традиционная реализация СП в виде набора формальных моделей, базирующихся на основных физических принципах и объединенных в пакет прикладных программ, не представляется возможной. В отличии от такой классической области, как физика монокристаллических полупроводников, для гетерогенных композиций (к которым относятся КРМ) отсутствует обобщенная теория электропереноса, количественно описывающая явления в КРК. СП должна ориентироваться на всю совокупность знаний о ПО, которыми могут руководствоваться материаловеды. Для ее создания необходимо решение последовательности задач:
сбор и анализ информации о КРМ, классификация информационных источников:
систематизация информации в терминах тетрады "состав - структура - технология - свойства" (ССТС);
параметрическое описание ПО, систематизация сведений о взаимосвязях между параметрами, классификация их по природе знаний, описание системы знаний о КРМ:
разработка методов представления знаний в виде, пригодном для использования в СП;
создание СП. функционирующей на персональных ЭВМ (ПЭВМ), разработка методов пополнения базы знаний в процессе эксплуатации.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- предложена структура описания системы знаний по КРНиИ;
' - выделена понятийная структура ПО, сформированы' множества существенных параметров и взаимосвязей между ними;
определены условия применимости существующих моделей для описании температурных и концентрационных зависимостей сопротивления . реальных КРМ; '.. ' . .
на базе моделирования предложены рекомендации.' для получения . КРМиИ с минимальным ТКС в рабочем диапазоне температур и сглаженной фермой концентрационной кривой:
произведена классификация эмпирической информации, относящейся
к КРМ. разработаны методы ее представления в материаловедческой базе данных;
произведена структуризация слоя эвристических знаний, показана их важная роль в описании КРМ. предложены способы представления эвристик в СП;
предложена архитектура гибридной СП, базирующейся на модели функциональной сети с фреймовим представлением параметров;
разработан аппарат представления параметров описания тетрады ССТС. включающий в себя базовое значение, стек смещений от внешних воздействий и результирующее значение параметра;
предложены методы и средства динамической конверсии между качественным и количественным представлениями значений параметров, позволяющие использовать знания, относящиеся к теоретическому, эмпирическому и эвристическому слоям.
Практическая ценность работа заключается в создании работоспособной программной системы Кермет, осуществляющей поддержку разработок в области КРМиИ и функционирующей на ПЭВМ, совместимых с IBM PC. Эта'система позволяет оперативно прогнозировать последствия изменений, вносимых разработчиком в составы исходных материалов и параметры технологического процесса, а также планировать действия, необходимые для получения КРМиИ с требуемыми свойствами. С помощью системы поддержки (СП) Кермет решаются также задачи фиксации и пе-: редачи знаний инженеров-технологов и материаловедов. ';}"'.- Реализация результатов работы. Разработанная СП Кермет переда-/на, $'НПО, ."Физика", где используется при подборе резистивных паст и :6тр'аботке технологии'изготовления тест-плат. Различные модификации системы внедрены как лабораторные практикумы в Московском институте /-приборостроения. Ленинградском институте повышения квалификации работников промышленности,по методам и технике управления, а также .Московском,энергетическом институте. '.'- ;>>;] Положения, выносимые на замиту:
: описание, системы знаний по КРМиИ-в виде трех неравноценных и :і;''?-,}~взаимодействующих слоев (теоретического, эмпирического и эврис-.';^':тичecкoгo)r каждый из которых имеет свою понятийную систему и /S-s-V, собственный язык представления знаний;
v,.;>: классификация моделей электропереноса в композиционных материа-V лах применительно к КРМиИ. результаты моделирования температур-. ., ной и концентрационной зависимостей сопротивления;
методы гибридного представления знаний, адекватно учитывающие особенности каждого из слоев знаний, методы динамического преобразования между численными и лингвистическими значениями;
архитектура системы, базирующаяся на модели функциональной сети о фреймовым представлением параметров, алгоритмы управления распространением возмущений и уравновешиванием сети.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на конференциях: "Автоматизация проектирования в электромашиностроении" (Суздаль.1989). "Программное обеспечение, новой информационной технологии" (Тверь,1989). "Интеллектуальное программное обеспечение ЭВМ" (Терокол,1990). "Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике" (Ташкент.1990). "Создание и применение экспертных систем" (Рига,1990), "Программное обеспечение ЭВМ" (Тверь,1990), "Композиционные материалы" (Реутов, 1990), "Гибридные интеллектуальные системы" (Терскол, 1991), "Автоматизация проектирования в электронике и электротехнике", (Иваново,1991); 34 международном научном коллоквиуме (Ильменау,1989); 7 всесоюзном совещании по Технической диагностике и отказоустойчивости (Саратов, 1990), международном форуме информатизации (Москва,1992).
Публикации, По материалам диссертации опубликовано 23 печат
ных работы. ' .
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.. Общий объем 214 страниц, в том числе 15 таблиц и 37 рисунков. Список литературы включает 287 названий.
Похожие диссертации на Система поддержки разработчика керметных резистивных материалов и изделий на их основе
