МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ I НАУКИ УКРАЇНИ
ХАРКIВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ РАДIОЕЛЕКТРОНIКИ
Кафедра ТАВР
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з дисципліни
“ ТЕХНОЛОГІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА ЕЗ “
Роботизовані технологічні комплекси
Харків 2010
Питання 1
Роботизовані технологічні комплекси. Типові структури РТК. Керування РТК на основі моделі масового обслуговування.
Відповідь
Одним зі шляхів ефективного вирішення проблеми комплексної автоматизації серійного і дрібносерійного виробництва є створення типових роботизованих технологічних комплексів (РТК) різного призначення, що забезпечують виконання всієї сукупності технологічних операцій з виготовлення виробів. Такі комплекси повинні відповідати наступним вимогам: забезпечувати надійне функціонування при високому рівні автоматизації; охоплювати основні технологічні процеси виробництва електронних засобів; мати можливість спряження між собою і з типовими транспортними системами при різних компонуваннях автоматизованих ділянок і АЛ; забезпечувати широку пристосовність до зміни умов виробництва. Створювані РТК повинні забезпечувати можливість вибору такого рівня автоматизації процесів виробництва і керування, який є економічно виправданим в конкретних умовах.
Застосування РТК дозволяє комплектувати різні типи автоматизованих ділянок, ліній і ГВС, створювати складні виробничі системи, диференційовані за складом виконуваних операцій, призначенням і рівнем автоматизації виготовлення та керування.
У структурно-компонувальному плані РТК являє собою сукупність автоматизованого технологічного устаткування і промислового робота (роботів), що знаходяться у певному взаємозв'язку.
Застосування промислових роботів при створенні технологічних автоматизованих комплексів значно розширює їхні технологічні можливості, підвищує рівень автоматизації, надає їм автономність і гнучкість.
Одиничне обслуговування устаткування забезпечується автономним чи убудованим в устаткування промисловим роботом. Основні задачі, розв'язувані таким РТК, полягають в автоматизації операцій виготовлення деталі, її установленні-зніманні, базуванні і фіксації в робочій зоні, а також у забезпеченні зв'язку з транспортними й інформаційними потоками основного виробництва.
Групове обслуговування устаткування за умов його лінійного, лінійно-рівнобіжного чи кругового розташування може здійснюватися одним ПР, який забезпечує крім вищеназваних операцій, ще і міжверстатне транспортування виробів. При цьому за допомогою ПР вирішуються задачі диспетчеризування роботи АТУ, що входить у РТК, елементів транспортних систем і додаткових механізмів.
Індивідуальне виконання основних операцій здійснюється технологічним чи універсальними ПР, на базі яких створюється РТК. Такими технологічними операціями можуть бути зварювання деталей, фарбування виробів, складання і монтаж функціональних вузлів на ДП і т.ін.
Групове виконання роботами основних технологічних операцій при виготовленні якого-небудь виробу є нічим іншим, як концентрацією окремих переходів і операцій на одному робочому місці. Наприклад, при складанні модуля на друкованій платі можливий варіант процесу, коли один ПР наносить на плату дозу клею, другий ПР установлює мікросхему, третій – виконує паяння виводів і т.д.
У структурному плані РТК складається з типових елементів (модулів), зокрема:
- модуль спеціального автоматизованого технологічного устаткування, що складає основу РТК, тому що всі інші пристрої і модулі призначені для оснащення (обслуговування) устаткування;
- модулі-пристрої різних видів для спеціального технологічного оснащення РТК (спеціальні пристосування; форсунки для розпилення миючої рідини, фарби, стисненого повітря та ін.; пуансони для розвальцьовування пістонів на ДП, гнуття виводів ЕРЕ; дозатори для нанесення дози клею на ДП при фіксації ЕРЕ та ІС; трафарети для нанесення припойної пасти на контактні площадки ДП);
- модулі-захвати для ПР призначені для оснащення "руки" маніпулятора з метою розширення їхніх технологічних можливостей. Захвати можуть бути різного конструктивного виконання – вакуумні, механічні, електромагнітні, комбіновані;
- модулі завантажувальних пристроїв (ЗП) виконують функції накопичення, передавання й орієнтації заготованок, деталей і ЕРВ. У якості ЗП використовуються касети, магазини, бункери і координатні столи;
- модулі (вузли) кріплення маніпуляторів ПР до АТУ можуть бути різного конструктивного виконання і повинні забезпечувати переміщення ПР і маніпулятора за трьома координатами;
- модулі пристроїв контролю і блокування роботи технічних систем РТК. Наявність подібних пристроїв підвищує надійність РТК за рахунок виключення можливих аварійних ситуацій, пов’язаних з поломками і раптовими відмовами. В якості пристроїв контролю і блокування використовуються різні давачі;
- модулі систем керування АТУ, ПР і РТК у цілому;
- модулі, що являють собою ПР різного технологічного призначення і конструктивного виконання.
Будь-який РТК – це сукупність описаних вище модулів. Принцип модульности дозволяє шляхом доцільного комбінування уніфікованих модулів створювати структуру необхідного РТК.
РТК складання. Процес автоматичного складання вузлів типу РЕМ-1 (радіоелектронний модуль першого рівня розукрупнення) потребує високого рівня технологічності деталей, ЕРЕ, ІС та інших складальних елементів, які беруть участь у складанні виробу. З позицій складання і монтажу розрізняють радіоелектронні модулі на ІС зі штиревими виводами і модулі на дискретних ВЕТЕ (вироби електронної техніки й електротехніки).
Визначальною ознакою технологічної класифікації є тип елементної бази РЕМ-1, тому що саме від неї залежить тип і характер ТП, вид устаткування, на якому реалізується ТП складання і монтажу. Однак на практиці найчастіше зустрічаються різні комбінації складу елементної бази, що приводить до необхідності використання різних ТП.
Радіоелектронні модулі (РЕМ), які виготовляються з використанням РТК, повинні задовольняти наступним вимогам:
а) модуль повинен бути функціонально закінченим для того, щоб його можна було виготовити на спеціалізованому РТК, ділянці чи лінії;
б) для забезпечення можливості застосування групового паяння хвилею припою всі ВЕТЕ зі штиревими виводами повинні бути розміщені на ДП тільки з одного боку. Для ВЕТЕ з планарними виводами припускається розміщення з обох боків;
в) навколо ВЕТЕ, встановлюваних автоматично на ДП, повинні бути передбачені вільні зони – зони роботи інструмента установлювальних головок;
г) кількість варіантів формування виводів ВЕТЕ і установлення елементів на ДП повинно бути обмеженим: для ВЕТЕ з циліндричними корпусами й осьовими виводами повинне застосовуватися П-образне формування й установлення на ДП без зазору, для ВЕТЕ з циліндричними корпусами і трьома односторонньо спрямованими виводами – установлення на дно корпуса, для ІС у корпусах типу 4 – установлення без зазору чи з зазором 
мм;
д) конструкція РЕМ-1 повинна виключати застосування прокладок між корпусом ВЕТЕ і ДП, екранів і ізоляційних трубок на корпусах і виводах елементів;
е) у конструкції РЕМ-1 повинне застосовуватися не хаотичне, а упорядковане, зокрема рядне, розміщення ВЕТЕ на комутаційному полі, при цьому такі елементи, як резистори, діоди, конденсатори повинні установлюватися поза зоною розміщення ІС;
ж) у конструкціях РЕМ-1 електрорадіоелементи потрібно розміщати з одного боку ДП, за винятком РЕМ-1 на ІС у корпусах типу 4, які можуть бути установлені на платі з обох боків;
з) при застосуванні в конструкції РЕМ-1 мікросхем в однотипних корпусах різних розмірів, ряди повинні компонуватися з ІС у корпусах одного типорозміру з єдиним установлювальним розміром для всіх ІС даного ряду;
и) відстані від бази відліку координат установки ВЕТЕ до мікросхем на ДП одного типорозміру повинні бути постійні.
Питання 2
Методи оцінки надійності технологічних систем (ТС). Основні показники надійності ТС та їх визначення. Вплив надійності ТС на їх працездатність
Відповідь
Для оцінки показників надійності ТС за параметрами продуктивності в залежності від виду ТС, мети оцінення і наявності вихідної інформації варто використовувати розрахункові, дослідно-статистичні, реєстраційні й експертні методи або їхні сполучення.
Розрахункові методи основані на використанні математичних моделей зміни продуктивності ТС і її елементів, побудованих з урахуванням структури ТС, моделей надійності засобів технологічного оснащення і підсистем ТС, функцій розподілу факторів (подій), що впливають на продуктивність ТС і алгоритмів керування продуктивністю в різних виробничих ситуаціях.
Розрахункові методи і залежності від використовуваних обчислювальних засобів підрозділяються на аналітичні, чисельні, методи статистичного моделювання і комбіновані.
При застосуванні розрахункових методів необхідно, щоб параметри використовуваних математичних моделей могли бути визначені:
а) за допомогою довідкової, нормативно-технічної і конструкторсько-технологічної документації;
б) за даними, які регіструються у процесі керування підприємством;
в) шляхом обробки ретроспективної статистичної інформації, отриманої при проведенні перевірок або іспитів елементів і підсистем ТС.
Застосовувані математичні моделі надійності повинні підтверджуватися шляхом аналізу дослідних даних, наприклад, отриманих при виготовленні дослідної (установлювальної) чи головної партії виробів.
Дослідно-статистичні (вимірювальні) методи основані на використанні даних, отриманих у результаті спеціального вибіркового обстеження ТС і (чи) спеціальних іспитів ТС.
Дослідно-статистичні методи використовують, головним чином, для оцінки надійності діючих ТС, а також при проведенні визначальних іспитів розроблювальних ТС.
Реєстраційні методи не вимагають проведення спеціального обстеження і основані на аналізі інформації, яка реєструється у процесі керування підприємством, у тому числі даних обліку:
а) виконання календарних планів-графіків виробництва продукції підприємства і підрозділу;
б) виконання календарних планів-графіків технічного обслуговування і ремонту засобів технологічного оснащення;
в) руху предметів виробництва.
Експертні методи основані на використанні результатів опитування експертної групи, яка розташовує інформацією про надійність даної технологічної системи і фактори, що впливають на її продуктивність.
Експертні методи варто застосовувати у випадку оцінки надійності ТС при неможливості або недоцільності використання розрахункових, дослідно-статистичних чи реєстраційних методів (недостатня кількість інформації, необхідність розробки спеціальних технічних засобів і т. ін.).
Список літератури
1. Невлюдов І.Ш. Основи виробництва електронних апаратів. – Харків: “Компанія Сміт”, 2005. – 592 с.
2. Макурин Н.С. Производство электронных средств. Часть 1: Учеб. пособие. – Харьков: ХТУРЭ, 1999. – 176 с.
3. Макурин Н.С. Производство электронных средств. Часть 3: Учеб. пособие. – Харьков: ХТУРЭ, 1999. – 139 с.
ХАРКIВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ РАДIОЕЛЕКТРОНIКИ
Кафедра ТАВР
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з дисципліни
“ ТЕХНОЛОГІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА ЕЗ “
Роботизовані технологічні комплекси
Харків 2010
Питання 1
Роботизовані технологічні комплекси. Типові структури РТК. Керування РТК на основі моделі масового обслуговування.
Відповідь
Одним зі шляхів ефективного вирішення проблеми комплексної автоматизації серійного і дрібносерійного виробництва є створення типових роботизованих технологічних комплексів (РТК) різного призначення, що забезпечують виконання всієї сукупності технологічних операцій з виготовлення виробів. Такі комплекси повинні відповідати наступним вимогам: забезпечувати надійне функціонування при високому рівні автоматизації; охоплювати основні технологічні процеси виробництва електронних засобів; мати можливість спряження між собою і з типовими транспортними системами при різних компонуваннях автоматизованих ділянок і АЛ; забезпечувати широку пристосовність до зміни умов виробництва. Створювані РТК повинні забезпечувати можливість вибору такого рівня автоматизації процесів виробництва і керування, який є економічно виправданим в конкретних умовах.
Застосування РТК дозволяє комплектувати різні типи автоматизованих ділянок, ліній і ГВС, створювати складні виробничі системи, диференційовані за складом виконуваних операцій, призначенням і рівнем автоматизації виготовлення та керування.
У структурно-компонувальному плані РТК являє собою сукупність автоматизованого технологічного устаткування і промислового робота (роботів), що знаходяться у певному взаємозв'язку.
Застосування промислових роботів при створенні технологічних автоматизованих комплексів значно розширює їхні технологічні можливості, підвищує рівень автоматизації, надає їм автономність і гнучкість.
Одиничне обслуговування устаткування забезпечується автономним чи убудованим в устаткування промисловим роботом. Основні задачі, розв'язувані таким РТК, полягають в автоматизації операцій виготовлення деталі, її установленні-зніманні, базуванні і фіксації в робочій зоні, а також у забезпеченні зв'язку з транспортними й інформаційними потоками основного виробництва.
Групове обслуговування устаткування за умов його лінійного, лінійно-рівнобіжного чи кругового розташування може здійснюватися одним ПР, який забезпечує крім вищеназваних операцій, ще і міжверстатне транспортування виробів. При цьому за допомогою ПР вирішуються задачі диспетчеризування роботи АТУ, що входить у РТК, елементів транспортних систем і додаткових механізмів.
Індивідуальне виконання основних операцій здійснюється технологічним чи універсальними ПР, на базі яких створюється РТК. Такими технологічними операціями можуть бути зварювання деталей, фарбування виробів, складання і монтаж функціональних вузлів на ДП і т.ін.
Групове виконання роботами основних технологічних операцій при виготовленні якого-небудь виробу є нічим іншим, як концентрацією окремих переходів і операцій на одному робочому місці. Наприклад, при складанні модуля на друкованій платі можливий варіант процесу, коли один ПР наносить на плату дозу клею, другий ПР установлює мікросхему, третій – виконує паяння виводів і т.д.
У структурному плані РТК складається з типових елементів (модулів), зокрема:
- модуль спеціального автоматизованого технологічного устаткування, що складає основу РТК, тому що всі інші пристрої і модулі призначені для оснащення (обслуговування) устаткування;
- модулі-пристрої різних видів для спеціального технологічного оснащення РТК (спеціальні пристосування; форсунки для розпилення миючої рідини, фарби, стисненого повітря та ін.; пуансони для розвальцьовування пістонів на ДП, гнуття виводів ЕРЕ; дозатори для нанесення дози клею на ДП при фіксації ЕРЕ та ІС; трафарети для нанесення припойної пасти на контактні площадки ДП);
- модулі-захвати для ПР призначені для оснащення "руки" маніпулятора з метою розширення їхніх технологічних можливостей. Захвати можуть бути різного конструктивного виконання – вакуумні, механічні, електромагнітні, комбіновані;
- модулі завантажувальних пристроїв (ЗП) виконують функції накопичення, передавання й орієнтації заготованок, деталей і ЕРВ. У якості ЗП використовуються касети, магазини, бункери і координатні столи;
- модулі (вузли) кріплення маніпуляторів ПР до АТУ можуть бути різного конструктивного виконання і повинні забезпечувати переміщення ПР і маніпулятора за трьома координатами;
- модулі пристроїв контролю і блокування роботи технічних систем РТК. Наявність подібних пристроїв підвищує надійність РТК за рахунок виключення можливих аварійних ситуацій, пов’язаних з поломками і раптовими відмовами. В якості пристроїв контролю і блокування використовуються різні давачі;
- модулі систем керування АТУ, ПР і РТК у цілому;
- модулі, що являють собою ПР різного технологічного призначення і конструктивного виконання.
Будь-який РТК – це сукупність описаних вище модулів. Принцип модульности дозволяє шляхом доцільного комбінування уніфікованих модулів створювати структуру необхідного РТК.
РТК складання. Процес автоматичного складання вузлів типу РЕМ-1 (радіоелектронний модуль першого рівня розукрупнення) потребує високого рівня технологічності деталей, ЕРЕ, ІС та інших складальних елементів, які беруть участь у складанні виробу. З позицій складання і монтажу розрізняють радіоелектронні модулі на ІС зі штиревими виводами і модулі на дискретних ВЕТЕ (вироби електронної техніки й електротехніки).
Визначальною ознакою технологічної класифікації є тип елементної бази РЕМ-1, тому що саме від неї залежить тип і характер ТП, вид устаткування, на якому реалізується ТП складання і монтажу. Однак на практиці найчастіше зустрічаються різні комбінації складу елементної бази, що приводить до необхідності використання різних ТП.
Радіоелектронні модулі (РЕМ), які виготовляються з використанням РТК, повинні задовольняти наступним вимогам:
а) модуль повинен бути функціонально закінченим для того, щоб його можна було виготовити на спеціалізованому РТК, ділянці чи лінії;
б) для забезпечення можливості застосування групового паяння хвилею припою всі ВЕТЕ зі штиревими виводами повинні бути розміщені на ДП тільки з одного боку. Для ВЕТЕ з планарними виводами припускається розміщення з обох боків;
в) навколо ВЕТЕ, встановлюваних автоматично на ДП, повинні бути передбачені вільні зони – зони роботи інструмента установлювальних головок;
г) кількість варіантів формування виводів ВЕТЕ і установлення елементів на ДП повинно бути обмеженим: для ВЕТЕ з циліндричними корпусами й осьовими виводами повинне застосовуватися П-образне формування й установлення на ДП без зазору, для ВЕТЕ з циліндричними корпусами і трьома односторонньо спрямованими виводами – установлення на дно корпуса, для ІС у корпусах типу 4 – установлення без зазору чи з зазором
д) конструкція РЕМ-1 повинна виключати застосування прокладок між корпусом ВЕТЕ і ДП, екранів і ізоляційних трубок на корпусах і виводах елементів;
е) у конструкції РЕМ-1 повинне застосовуватися не хаотичне, а упорядковане, зокрема рядне, розміщення ВЕТЕ на комутаційному полі, при цьому такі елементи, як резистори, діоди, конденсатори повинні установлюватися поза зоною розміщення ІС;
ж) у конструкціях РЕМ-1 електрорадіоелементи потрібно розміщати з одного боку ДП, за винятком РЕМ-1 на ІС у корпусах типу 4, які можуть бути установлені на платі з обох боків;
з) при застосуванні в конструкції РЕМ-1 мікросхем в однотипних корпусах різних розмірів, ряди повинні компонуватися з ІС у корпусах одного типорозміру з єдиним установлювальним розміром для всіх ІС даного ряду;
и) відстані від бази відліку координат установки ВЕТЕ до мікросхем на ДП одного типорозміру повинні бути постійні.
Питання 2
Методи оцінки надійності технологічних систем (ТС). Основні показники надійності ТС та їх визначення. Вплив надійності ТС на їх працездатність
Відповідь
Для оцінки показників надійності ТС за параметрами продуктивності в залежності від виду ТС, мети оцінення і наявності вихідної інформації варто використовувати розрахункові, дослідно-статистичні, реєстраційні й експертні методи або їхні сполучення.
Розрахункові методи основані на використанні математичних моделей зміни продуктивності ТС і її елементів, побудованих з урахуванням структури ТС, моделей надійності засобів технологічного оснащення і підсистем ТС, функцій розподілу факторів (подій), що впливають на продуктивність ТС і алгоритмів керування продуктивністю в різних виробничих ситуаціях.
Розрахункові методи і залежності від використовуваних обчислювальних засобів підрозділяються на аналітичні, чисельні, методи статистичного моделювання і комбіновані.
При застосуванні розрахункових методів необхідно, щоб параметри використовуваних математичних моделей могли бути визначені:
а) за допомогою довідкової, нормативно-технічної і конструкторсько-технологічної документації;
б) за даними, які регіструються у процесі керування підприємством;
в) шляхом обробки ретроспективної статистичної інформації, отриманої при проведенні перевірок або іспитів елементів і підсистем ТС.
Застосовувані математичні моделі надійності повинні підтверджуватися шляхом аналізу дослідних даних, наприклад, отриманих при виготовленні дослідної (установлювальної) чи головної партії виробів.
Дослідно-статистичні (вимірювальні) методи основані на використанні даних, отриманих у результаті спеціального вибіркового обстеження ТС і (чи) спеціальних іспитів ТС.
Дослідно-статистичні методи використовують, головним чином, для оцінки надійності діючих ТС, а також при проведенні визначальних іспитів розроблювальних ТС.
Реєстраційні методи не вимагають проведення спеціального обстеження і основані на аналізі інформації, яка реєструється у процесі керування підприємством, у тому числі даних обліку:
а) виконання календарних планів-графіків виробництва продукції підприємства і підрозділу;
б) виконання календарних планів-графіків технічного обслуговування і ремонту засобів технологічного оснащення;
в) руху предметів виробництва.
Експертні методи основані на використанні результатів опитування експертної групи, яка розташовує інформацією про надійність даної технологічної системи і фактори, що впливають на її продуктивність.
Експертні методи варто застосовувати у випадку оцінки надійності ТС при неможливості або недоцільності використання розрахункових, дослідно-статистичних чи реєстраційних методів (недостатня кількість інформації, необхідність розробки спеціальних технічних засобів і т. ін.).
Список літератури
1. Невлюдов І.Ш. Основи виробництва електронних апаратів. – Харків: “Компанія Сміт”, 2005. – 592 с.
2. Макурин Н.С. Производство электронных средств. Часть 1: Учеб. пособие. – Харьков: ХТУРЭ, 1999. – 176 с.
3. Макурин Н.С. Производство электронных средств. Часть 3: Учеб. пособие. – Харьков: ХТУРЭ, 1999. – 139 с.