__ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ (Лекции ОПиЭНТО), страница 3

1. Питание установки от трехфазной сети, потребляемая мощность не более 90 кВт.

2. Подача сжатого воздуха под давлением 4-10 Па (+ 0,5 Па); холодной воды с температурой не выше 18 °С; горячей воды с температурой 70...80 °С; жидкого азота с расходом 60 л/смена.

3. Система автоматического управления - на основе промышленного ком­пьютера.

4. Постоянное отображение на экране дисплея:

• порядковых номеров пластин во всех модулях;

• величины давления во всех камерах;

• мощности высокочастотной очистки магнетронов (при распылении);

• ресурса каждого магнетрона;

• мощности нагревателей в камерах распыления и на отжиге;

• длительности обработки на каждой операции.

5. Отображение на дисплее данных в случае сбоев: транспортной системы; системы очистки, распыления, откачки.

6. Накопление информации о работе установки в течение суток (в том числе по всем режимным характеристикам) с возможностью вывода информации в ло­кальную вычислительную сеть.

Г. Эксплуатационные характеристики

1. Производительность не менее 15 шт./ч.

2. Коэффициент технического использования η_тех > 0,90.

3. Предельное время восстановления после отказа τ_в = 3 ч.

4. Средняя наработка на отказ m_ср = 720 ч.

5. Срок службы N P 5 лет.

Д. Безопасность эксплуатации (по действующим государственным стан­дартам).

1. Условия работы персонала.

2. Требования по охране окружающей среды. 3.Требования к пожарной безопасности.

Е. Стадии и сроки работ

1. Разработка комплекта конструкторской документации и выдача изготови­телю 3 мес.

2. Разработка и отладка программного обеспечения; монтаж установки 3 мес.

3. Приобретение комплектующих, изготовление деталей и узлов, их испы­тания 5 мес.

4. Отладка и доработка установки у изготовителя 2 мес.

5. Поставка, пусконаладка у заказчика 3 мес.

6. По окончании разработки заказчику должны быть предъявлены: — образец установки в металле;

• программы и методики испытаний;

• потоколы предварительных испытаний у изготовителя; эксплуатационные документы (паспортная документация).

7. Приемка работ по проекту осуществляется подписанием двустороннего акта после окончания пусконаладочных работ.

В данном примере, взятом из реального ТЗ, отобраны те позиции, которые наиболее наглядно иллюстрируют последующие технические решения (реальное ТЗ более обширно).

Условия и требования, заложенные в ТЗ, выполняются принятием соответствующих технических решений постепенно и поэтапно таким образом, чтобы каждая позиция ТЗ конкретно исполнялась ("закрыва­лась") конкретными действиями разработчиков и изготовителей. При этом некоторые условия выполняются "напрямую" - разработкой соот­ветствующей документации (например, по приведенному выше ТЗ - еди­ный вакуумный цикл, трехслойное покрытие, безмасляный вакуум и т.д.). Выполнение других условий требует подтверждения в процессе отладки и испытаний (степень вакуума, температура нагрева, безотказность, ре­монтопригодность и т.д.).

Это можно проиллюстрировать схемой на рис. 1.1, раскрывающей выполнение приведенного выше примера ТЗ. В ТЗ было задано шесть групп условий и требований (А - Е). Их реализация начинается с этапа технического предложения, где разрабатывается технологический про­цесс и выбирается общая структурно-компоновочная схема.

Технологическим методом выбрано ионно-плазменное распыление материала с последующим осаждением его на подложке.

Рис.1.1. Схема постановки требований к новой технике по ТЗ и их поэтапная реализация при проектировании

К онструктивная схема рабочей камеры показана на рис. 1.2. Нано­симый материал (нитрид титана) первоначально представляет собой пло­скую пластину 1 (мишень) толщиной в несколько миллиметров, на кото­рую подается отрицательный потенциал, т.е. мишень является катодом. К держателю 3 изделий 2 подводится положительный потенциал. В ваку­умную камеру 4 поступает инертный газ, ионизирующийся в электриче­ском поле. При возникновении разряда положительные ионы бомбарди­руют катод (мишень), выбивая из него частицы материала, которые рас­пыляются в объеме камеры и попадают на анод - кремниевую пластину (подложку).

Через некоторое время на подложке появляется пленка материала катода, увеличивающаяся по тол­щине во времени до тех пор, пока продолжается процесс. Скорость роста пленки оп­ределяется такими конст­руктивными и режимными характеристиками, как вид плазмообразующего газа (азот, аргон и др.), интен­сивность его подачи в каме­ру, рабочее напряжение, рас-

В качестве структурно-компоновочного варианта на этапе техниче­ского предложения была принята линейная схема с двусторонним распо­ложением технологических камер по отношению к транспортеру. Струк­турная схема установки с минимально возможным числом рабочих камер (четыре) приведена на рис. 1.3.

Рис.1.3. Структурно-компоновочная схема многопозиционной установки нанесения тонкоплёночных покрытий в вакууме

Таким образом, на этапе технического предложения выполнен ряд условий и требований ТЗ (см. рис. 1.2 и 1.3), а именно: нанесение кон­кретных материалов (А₂) на конкретные изделия (А₁), расположенные плоскостью вертикально (А₄); реализация всех технологических процес­сов. Транспортирование и накопление изделий осуществляются в вакуу­ме, без промежуточной разгерметизации (А₅), что обеспечивается соста­вом оборудования (Б₁) и призвано выдержать заданный уровень произво­дительности (Г₁). Выполнение требований ТЗ отражено на рис. 1.1. Отме­тим, что удовлетворение всех данных условий, кроме Г₁, не требует до­полнительного подтверждения.

Производительность же является пока расчетной величиной с уче­том длительности всех рабочих (нанесения покрытий) и несовмещенных холостых ходов (межпозиционное транспортирование, замена подложек в камере), а также ожидаемой величины коэффициента использования. Время напыления - расчетная величина как функция требуемой толщины покрытий и ожидаемой интенсивности их роста при распылении мате­риала мишени.

Расчетной величиной на данном этапе является также число рабочих камер; при высоких требованиях к производительности необходимы ка­меры-дублеры на операциях, лимитирующих по длительности.

Следующая группа требований и условий ТЗ реализуется техниче­скими решениями, принимаемыми на этапе эскизного проекта. Разработ­ка кинематики перемещения подложек, вакуумной и газовой схемы уста­новки, ее электросхемы, блок-схемы САУ позволяет выполнить следую­щие требования и условия ТЗ (см. рис. 1.1): обеспечить необходимую толщину пленки (А₃), вакуум без паров масла (Б₂) с заданным предель­ным значением (Б₃), вид тока и потребляемую мощность (В₁), подачу во­ды и газа с соответствующими параметрами (В₂), САУ на микропроцес­сорной основе (В₃). Все количественные значения как результаты этих решений пока расчетные и требуют дальнейшего подтверждения.

Аналогично происходит последовательное выполнение требований и условий ТЗ на этапах технического и рабочего проектов, что также иллюстрирует рис. 1.1. Здесь выполняются прочностные расчеты деталей и передач; расчеты ожидаемых показателей надежности, размерных це­пей, уровня микродефектности и т.п. Большинство полученных значений, воплощенных в конструктивные решения, требуют экспериментального подтверждения.

На этапе рабочего проекта появляется позиция ТЗ, по которой мож­но сравнить требуемое и реальное значение - это сроки разработки технической документации (Е,). В дальнейшем такие подтверждаемые фак­торы и параметры вынесены в верхнюю часть схемы (см. рис.1.1).

В сложнейших условиях рыночной экономики проектирование и из­готовление новой техники выполняются зачастую различными организа­циями и даже в разных местах.

Это налагает самые серьезные требования на комплектность и отра­ботанность передаваемой технической документации, установление не­обходимого взаимодействия всех заинтересованных сторон.

Технические документы рабочего проекта включают в себя тексто­вые и конструкторские документы.

Текстовые документы должны содержать:

• техническое описание, составленное на основе пояснительной записки к техническому проекту и откорректированное в соответствии с рабочим проектом;

• краткое описание конструкции, его техническую характеристи­ку и принцип работы. В общем случае описание разбивается на разделы в такой последовательности: назначение, технические данные, состав кон­струкции, принцип работы, описание конструкции, размещение и мон­таж;

• технические условия и нормы точности на изготовление, сбор­ку, покраску, транспортирование, маркировку. Технические условия должны содержать все не указанные на чертежах технические требования к изготовлению, испытанию и поставке оборудования. Они разбиваются на разделы в следующем порядке: условия сборки, методы испытания, покраска, комплектность, правила приемки, маркировки, транспортиро­вания;

• инструкцию по технике безопасности;

• уточненный расчет технико-экономической эффективности от внедрения оборудования в эксплуатацию;

• расчет размерных цепей и другие расчеты;

• инструкции по наладке, приемке и эксплуатации оборудования, которые должны содержать все правила и указания, необходимые для использования оборудования. Инструкция по эксплуатации разбивается на разделы: состав обслуживающего персонала, указания по технике безопасности, подготовка оборудования к работе, особенности эксплуа­тации, порядок работы оборудования, контрольно-измерительная аппара­тура, контроль работы и настроек, объем и периодичность контрольно-профилактических работ, характерные неисправности и методы их уст­ранения, смазка, консервация и расконсервация;

• паспорт на создаваемое оборудование, который является доку­ментом, удостоверяющим гарантированные предприятием-изготовителем основные параметры и характеристики оборудования. В паспорт входят свидетельство о приемке, технические данные оборудования, комплект поставки, гарантийные обязательства, рекламации.

Конструкторские документы должны содержать следующие мате­риалы:

• общий вид оборудования (комплекса) и сборочный чертеж (всей конструкции оборудования, группы, узла), включающие в себя изобра­жения с необходимым и достаточным количеством видов, разрезов и се­чений и дающие представление о расположении и взаимной связи со­ставных частей;

• компоновочные и планировочные чертежи (при необходимо­сти);

• общие виды групп и узлов; чертежи деталей групп и узлов;

• монтажный чертеж;

• кинематические, электрические, гидравлические, пневматиче­ские и комбинированные схемы;

• сводную спецификацию на конструкцию оборудования в целом;

• ведомость заимствованных групп, узлов, деталей;

• ведомость нормализованных групп, узлов, деталей; ведомость покупных изделий;

• ведомость комплектации;

• протоколы согласования с заводами-изготовителями покупных изделий, не включенных в прейскуранты.

Принципиальным новшеством нашего времени явился перевод технической информации с бумажных на элек­тронные (безбумажные) носители, что позволяет не только поэтапно реа­лизовывать единую систему разработки и изготовления методами САПР (конструкторские чертежи механизмов и деталей, технологию изготовле­ния и сборки, программы обработки деталей на станках с ЧПУ, организа­ционную документацию планирования и контроля), но и передавать всю информацию по вычислительным сетям.

Процесс вторичной материализация проектных идей и замыслов во исполнение требований и условий ТЗ содержит следующие основные этапы, отраженные на рис. 1.4

Рис.1.4. Схема поэтапной реализации требований ТЗ в процессе изготовления и поставки

1. Изготовление деталей, приобретение комплектующих, узловая и общая сборка. На этом этапе взаимосвязь с требованиями и условиями ТЗ осуществляется прежде всего по срокам.