48237 (Программа регистрации процесса производства для автоматизированной системы управления предприятием электронной промышленности)

Московский Государственный Институт Электронной Техники

Технический Университет

Факультет: МПиТК

Кафедра: ИПОВС

Пояснительная записка

к дипломному проекту

Тема: Программа регистрации процесса производства для автоматизированной системы управления предприятием электронной промышленности

Дипломант Ляшко М.А. //

Руководитель проекта Брусникин Г.Н. //

Консультант Брусникин Г.Н. //

Консультант по технологической части Брусникин Г.Н. //

Консультант по организационно-

экономической части Пискунова Н.Н. //

Консультант по производственно-

экологической части Никулина И.М. //

Содержание

Введение

1. Состояние и тенденции развития АСУ ПП

1.1 Опыт отечественной науки - ситуационные системы управления

1.1.2 Применения ситуационного управления

1.2 Manufacturing executing systems - перспективные автоматизированные системы управления производственными процессами

1.2.1 Общая характеристика MES-систем

1.2.2 Блоки MES-систем

1.2.3 Достоинства MES-систем

1.2.4 Перспективы развития MES-систем

1.3 Выводы

2. Постановка задачи

2.1 Введение в предметную область. Анализ работы цехов ОАО Ангстрем

2.1.1 Особенности технологического цикла производства партий пластин

2.1.1.1 Изделия, партии, технологические маршруты, маршрутные листы

2.1.1.2 Регистрация процесса производства партий пластин

2.1.1.3 Незавершенное производство

2.1.2 Общая схема управления

2.1.3 Задержки в транспорте и обработке партий пластин

2.2 Анализ требований к системе

2.3 Рекомендации к разработке автоматизированной системы управления производственным процессом

2.4 Предлагаемая архитектура автоматизированной системы управления производственным процессом

2.4.1 Общая схема управления

2.4.2 Взаимодействие программы регистрации и персонала

2.4.3 Реализация

2.4.4 Управление обработкой партий

2.4 4.1 Понятие дисциплины очереди

2.4.4.2 Предварительная схема дисциплины очереди

2.5 Техническое задание на дипломный проект

2.6 Выбор платформы и инструмента разработки программы

3. Разработка алгоритмов и программ

3.1 Этапы объектно-ориентированного подхода

3.2 Характерные свойства системы

3.3 Выбранные объекты

3.4 Алгоритм выполнения технологической операции

3.5 Алгоритм формирования дисциплины очереди

3.6 Использование библиотеки Microsoft Foundation Classes

4. Объектно-ориентированное программирование

4.1 Введение

4.2 Понятие жизненного цикла программного обеспечения

4.3 Модели жизненного цикла программного обеспечения

4.4 Анализ

4.5 Проектирование

4.5.1 Методы проектирования

4.5.2 Объектно-ориентированная модель

4.5.3 Процесс объектно-ориентированного проектирования

4.6 Эволюция

4.7 Сопровождение

4.8 Заключение

5. Методика отладки и результаты работы программы

5.1 Особенности тестирования программных продуктов

5.2 Типичный процесс тестирования программного обеспечения

5.3 Особенности задачи в приложении к тестированию программ

5.3.1 Особенности среды программирования

5.3.2 Основные факторы, влияющие на надежность разрабатываемой системы

5.3.2.1 Контроль структуры программы

5.3.2.2 Контроль чтения и записи переменных

5.4 Результаты работы программы

6. Организационно-экономическая часть

6.1 Введение

6.2 Сетевая модель, ее основные элементы, правила построения

6.3 Расчет параметров сетевой модели

6.4 Основы оптимизации сетевого графика

6.5 Анализ и оптимизация сетевой модели

6.6 Выводы

7. Производственная и экологическая безопасность

7.1 Введение

7.2 Рабочее место программиста

7.3 Вредные факторы на рабочем месте программиста и пользователя ЭВМ

7.4 Нерациональное освещение

7.5 Расчет общего освещения

7.6 Электроопасность

7.7 Требования по пожарной безопасности

7.8 Меры по снижению уровня шума

7.9 Защита от вредных излучений

7.10 Параметры микроклимата в машинном зале

7.11 Психофизиологические факторы

7.12 Планировка рабочего места программиста и организация работы с компьютером

7.13 Выводы

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Введение

Данный дипломный проект выполнен на актуальную для предприятий, производящих полупроводниковые кристаллы, тему, тесно связанную с реальными планами производства, решая практическую задачу по разработке и внедрению программного обеспечения автоматизированного управления производственным процессом. По своему содержанию дипломный проект соответствует современному уровню науки и техники.

Современное полупроводниковое производство представляет собой сложный организационно-технологический комплекс, который включает в себя одновременную обработку многих сотен партий полупроводниковых пластин, проходящих по различным сложным, имеющим циклический характер, технологическим маршрутам с участием большого числа специализированных единиц оборудования, расположенных на различных производственных участках. Для эффективной работы производства нужно обеспечить управление транспортом и обработкой партий пластин, включающее учет технологически необходимых времен обработки и возможных временных задержек, учет приоритетов изготовления, мониторинг качества и сбор статистики, учет реставраций, связанных с исправление возможных несоответствий, учет возможных сбоев в работе технологического оборудования и т.п.

Система управления процессом производства должна быть построена таким образом, чтобы обеспечить разумный компромисс между желанием максимально загрузить имеющееся оборудование (что неизбежно приводит к возникновению очередей на обслуживание при прохождении партий полупроводниковых пластин по технологическому маршруту) и необходимостью обеспечить короткое время выполнения заказа (для чего необходимо, чтобы изготавливаемая партия пластин как можно меньше простаивала в очередях).

Система управления производством должна быть оперативной: для типичного цеха необходимо принимать порядка 10⁵ элементарных решений о транспорте партий и порядка 10⁹ решений по обработке пластин в месяц. Оперативность системы управления подразумевает, что она должна базироваться на современных компьютерно-сетевых технологиях, а сложность решаемых задач накладывает требование "интеллектуальности" такой системы управления.

В процессе решения задачи создания программного продукта детально были рассмотрены особенности разработки программного обеспечения для промышленных программных продуктов. Они применяются для решения самых разных задач, таких, например, как системы с обратной связью, которые управляют или сами управляются событиями физического мира и для которых ресурсы времени и памяти ограничены; системы управления и контроля за реальными процессами (например, диспетчеризация воздушного или железнодорожного транспорта). Системы подобного типа обычно имеют большое время жизни.

В технологической части разработки программных систем и программной документации освещены этапы решения задачи на ЭВМ, принципы тестирования программ и их отладка. Целый раздел посвящен вопросам надежности программного обеспечения.

В организационно-экономическом разделе рассчитан сетевой график разработки автоматизированной системы управления, определен критический путь, резервы времени событий и работ, проведена оптимизация сетевого графика по количеству исполнителей с целью уменьшения затрат на разработку системы.

В производственно-экологическом разделе организации рабочего места программиста и пользователя ЭВМ рассмотрены вредные факторы, присутствующие на рабочем месте, психофизиологические факторы, требования к освещенности помещения, шуму, электро- и пожаробезопасности, спланировано само рабочее место и организация работы программиста с компьютером.

Специальная часть:

Программа регистрации процесса производства для автоматизированной системы управления.

1. Состояние и тенденции развития АСУ ПП

1.1 Опыт отечественной науки - ситуационные системы управления

В 1970-1980-х годах в отечественной прикладной науке возникло мощное направление исследований - разработка систем ситуационного управления [1-4]. Функционировал постоянный межотраслевой научно-технический семинар, разрабатывались теоретические и практические методы ситуационного управления. При разработке систем ситуационного управления активно использовались теоретические методы искусственного интеллекта [5], теории автоматов [6], нечеткой логики [7,8] и т.п.

1.1.1 Общие принципы ситуационного управления

Охарактеризуем кратко общие принципы работы ситуационного управления [1]. Общая схема ситуационного управления иллюстрируется Рис.1. Описание текущей ситуации, сложившейся на объекте управления, дается на вход Анализатора. Его задача состоит в оценке сообщения и определении необходимости вмешательства системы управления в процесс, протекающий в объекте управления. Если текущая ситуация не требует такого вмешательства, то Анализатор не передает ее на дальнейшую обработку. В противном случае описание текущей ситуации поступает в Классификатор. Используя информацию, хранящуюся в нем, Классификатор относит текущую ситуацию к одному или нескольким классам, которым соответствуют одношаговые решения. Эта информация подается в Коррелятор, в котором хранятся все логико-трансформационные правила (ЛТП). Список ЛТП задает возможности системы управления воздействовать на процессы, протекающие в объекте управления. Коррелятор определяет то ЛТП, которое должно быть использовано. Если такое правило единственное, то оно выдается для использования. Если же таких правил несколько, то выбор лучшего из них производится после обработки предварительных решений в Экстраполяторе, после чего выдается решение о воздействии на объект. Если Коррелятор или Классификатор не могут принять решения по поступившему описанию текущей ситуации, то срабатывает Блок случайного выбора и выбирается одно из воздействий, оказывающих не слишком большое влияние на объект.

Такие системы управления должны быть неизбежно открытыми. Они должны иметь возможность корректировать свои знания об объекте и методах управления им. В работе такой системы управления имеется два этапа:

1) этап обучения и настройки и 2) этап работы. На первом этапе собираются и обобщаются данные от технологов и формируются классы ситуаций и ЛТП. На втором этапе неизбежно проводится дообучение системы управления.

Р
ис.1. Общая схема ситуационного управления

1.1.2 Применения ситуационного управления

Принципы ситуационного управления нашли широкую сферу применения. Приведем некоторые примеры практических разработок, в которых использовались принципы ситуационного управления [1]:

Оперативное диспетчерское управление погрузочно-разгрузочными работами в морском порту (Одесса, Калининград).

Оперативное управление перемещением по буровым специальных установок для производства тампонажных работ и буровых установок по пунктам бурения (Грозный).

Комплекс задач АСУ гражданской авиации (Рига).

Оперативное управление производственными участками на приборостроительных предприятиях (Устинов).

Оперативная диагностика заболеваний и назначение лечения (Баку).

В целом принципы ситуационного управления близки к задачам управления производством партий в микроэлектронном технологическом процессе, и естественно использовать сложившиеся в ситуационном управлении методы и подходы при разработке системы управления производством партий в ОАО Ангстрем.

Прототипами системы управления производством партий в ОАО Ангстрем могут быть активно разрабатываемые в настоящее время за рубежом перспективные автоматизированные системы управления производственными процессами, Manufacturing executing systems (фирма Consilium и др.) [9,10] и системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA - системы). Эти системы кратко характеризуются в следующих разделах.

1.2 Manufacturing executing systems - перспективные автоматизированные системы управления производственными процессами

1.2.1 Общая характеристика MES-систем

MES-системы возникли из потребности оптимизации сложных производственных процессов, таких как производство микроэлектронных интегральных схем, полупроводниковое производство, производственные процессы в фармацевтической, текстильной промышленности, в производстве продуктов питания.

MES-системы представляют собой компьютерно-сетевые архитектуры (Рис.2,3), способствующие эффективному управлению производственным процессом [9]. MES-системы предоставляют информацию, которая обеспечивает оптимизацию производства продукции от стадии заказа до выпуска конечной продукции. Используя точный сбор текущих данных, MES-система динамически отслеживает весь производственный процесс: инициирует операции, при необходимости оперативно вмешивается в процесс и ведет сбор данных об этом процессе. Функционирование MES-системы обеспечивает оперативное отслеживание постоянно меняющихся условий и устранение лишних затрат. MES-система осуществляет необходимое информационное обеспечение для управления производством в интерактивном режиме.

MES-системы разрабатываются рядом фирм. Фирмы объединены в ассоциацию MESA. Эти фирмы изготовляют различные наборы программных продуктов, в соответствии с требованиями предприятий-заказчиков.

1.2.2 Блоки MES-систем

Различают 11 типов блоков, из которых может быть изготовлена конкретная MES система для того или иного производства. Перечислим эти блоки:

Составление расписания операций (Operations/Detail Scheduling) - установление временной последовательности действий для рассматриваемого производственного процесса на данном предприятии при заданных ресурсах. Составление расписания подразумевает определенную оптимизацию производственного процесса;