Дипломная работа: Программа регистрации процесса производства для автоматизированной системы управления предприятием электронной промышленности
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.
 |
???.1. ????? ????? ????????????? ??????????
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;
Распределение ресурсов и слежение за ресурсами (Resource Allocation and Status) - распределение заданий персоналу, машинам и установкам и отслеживание того, что они делают сейчас, и того, что они только что сделали;