Автоматизация технологической подготовки производства

Одна из основных задач, решаемых при построении эффективного приборного производства — обеспечение условий быстрого внедрения и вывода на рынок новых изделий. И это учитывая, что при разработке новых приборов необходимы, по крайней мере, 2-3 итерации, а по существующей на данный момент международной практике — до пяти. Каждая такая итерация сопровождается изготовлением прототипа (опытного/лабораторного образца) в качестве физического макета для проверки корректной реализации функций, определенных техническим заданием на разработку.

Современный прибор, как правило, нельзя изготовить «по старинке», используя классические радиолюбительские методы с травлением печатных плат на кухне в фотокювете и пайки оплавлением в газовом духовом шкафу: слишком малы стали компоненты, резко снизился шаг выводов, возросли требования к температурам и скорости её изменения при оплавлении. Настоятель-ной необходимостью стало использование современных методов и инструментов проектирования, подготовки производства и изготовления. Резко возросли требования к методам инспекции и контроля качества при изготовлении печатных узлов: слишком трудно, долго и дорого стало искать потенциальный дефект глазами даже при отладке опытных образцов печатных узлов современных приборов. Учитывая, что при разработке нового изделия требуется до пяти итераций и при прохождении каждого этапа необходимо изготовить физический макет для контроля свойств и характеристик на соответствие их техническому заданию, время вывода новых изделий на рынок в значительной, если не в решающей, степени стало зависеть от скорости проведения технологической подготовки производства и уровня автоматизации этого процесса.

Конструктор — лучший технолог

Качество конструирования зависит, прежде всего, от добросовестности исполнителя. Нельзя конструировать современный прибор, если не знаешь или не понимаешь технологию его изготовления. А вот при формальном под-ходе к этому процессу обычно и создаются нетехнологичные, нетестопригодные, неремонтопригодные приборы.

Причина одна: «Да не моё это дело обеспечивать технологичность и тестопригодность! Изделие работает? Скажите мне спасибо! Художника каждый обидеть может! Душа ведь у него ранимая!» Думаю, что эти слова в той или иной интерпретации можно услышать практически на любом предприятии.

Учитывая всё сказанное выше, перед проведением процесса технологической подготовки производства необходимо проверить разработанную на новое изделие конструкторскую документацию на соответствие установленным на предприятии нормам, как правило, для этого разрабатываются и утверждаются соответствующие стандарты предприятия. Такая проверка должна проводиться на этапе согласования, например, специалистом в отделе главного технолога, который ставит подпись в графе «Тех. контроль». И, конечно, было бы хорошо, если бы система управления помогла автоматизировать и этот процесс.

Проверка конструкторской документации

Нужно понимать, что чем выше уровень автоматизации процесса, тем больше ограничений накладывается на разрабатываемые и используемые документы. Что необходимо проверить при приёмке конструкторской документации?

1. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ РАЗРАБОТАННОГО ИЗДЕЛИЯ, ВКЛЮЧАЯ:

1.1. Соответствие применённых компонентов ограничительному перечню.

1.2. Наличие типового технологического процесса для изготовления изделия (сборочной единицы).

1.3. Соответствие уровня автоматизации, которая может быть обеспечена при типовом технологическом процессе на данном заводе-изготовителе для данного изделия и соответствие этого параметра утверждённому значению. Например, если на предприятии для новых изделий, предлагаемых к постановке на серийное производство, утверждён уровень автоматизации не менее 95 %, то при уровне автоматизации 90 % потребуется дополнительное согласование.

Система управления в процессе проведения проверки технологичности изделия должна:

• проверить возможность автоматической установки всех компонентов, входящих в состав изделия (печатного узла сборочной единицы, прибора);
• вычислить уровень автоматизации как частное от деления количества компонентов, которые могут быть установлены автоматически существующим (или предполагаемым к закупке в процессе технического перевооружения в ближайшее время) автоматическим сборочным оборудованием к общему числу компонентов;
• представить отчёт с объяснением причин (который можно использовать и для выработки замечаний и рекомендаций конструкторам и схемотехникам) для повышения уровня технологичности данного изделия для компонентов, которые не могут быть установлены автоматически;
• проверить соответствие норм проектирования печатных плат и подложек с учётом утверждённых стандартов предприятия (СТП) и выдать замечания и рекомендации в случаях несоответствия:
• размеров контактных площадок на печатных платах и подложках;
• минимальных расстояний между:
• печатными проводниками;
• печатными проводниками и контактными площадками;
• контактными площадками и краем платы;
• печатными проводниками и краем платы;
• контактными площадками и неметаллизированными отверстиями в печатной плате;
• печатными проводниками и неметаллизированным отверстием в печатной плате;
• корпусами компонентов.

1.4. Необходимость внедрения новых технологических операций и/или нового технологического процесса. При анализе компонентов прибора с точки зрения возможности проведения автоматического монтажа и пайки система выявит те компоненты, которые нельзя монтировать существующим автоматическим сборочным оборудованием, и, в некоторых случаях, те компоненты, которые нельзя смонтировать без модификации существующего типового технологического процесса. При этом типовой технологический процесс совершенствуется и дорабатывается (в том числе и за счёт использования нового технологического оборудования), расширяется номенклатура обрабатываемых компонентов.

2. ТЕСТОПРИГОДНОСТЬ РАЗРАБОТАННОГО ИЗДЕЛИЯ, ВКЛЮЧАЯ:

2.1. Стратегию контроля.

2.2. Потенциальные дефекты: таблица (база данных) потенциальных дефектов, включая:

• технологические;
• дефекты компонентов;
• выбор стратегии контроля для обеспечения диагностики и локализации каждого потенциального дефекта двумя различными методами (пример в Таблице 1: резистор R1 0603 1к ± 5 %).

Таблица 1. Типы потенциальных дефектов и методы их диагностики и локализации в процессе производства

2.3. Расчёт коэффициента тестового покрытия. Коэффициент тестового покрытия рассчитывается системой как отношение количества потенциальных дефектов, которые будут диагностированы с помощью существующего на данный момент и/или внедрённого к моменту начала серийного производства данного изделия тестового, инспекционного и контрольного оборудования, к общему количеству потенциальных дефектов.

3. РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ РАЗРАБОТАННОГО ИЗДЕЛИЯ

Ремонтопригодность (англ. maintainability) — свойство объекта, приспособленность к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путём технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность — одно из основных свойств надёжности; заключается в приспособленности изделия (технического устройства) к проведению различных работ по его техническому обслуживанию и ремонту. Р. определяется эксплуатационной и ремонтной технологичностью изделия. Эксплуатационная технологичность — приспособленность к работам, выполняемым при техническом обслуживании, а также при подготовке изделия к эксплуатации, в процессе и по окончании её. Ремонтная технологичность — приспособленность к быстрому, удобному проведению ремонта. В более узком смысле под Р. понимают приспособленность устройства к удобному и быстрому осуществлению отдельных технологических операций при его обслуживании, ремонте, контроле технического состояния, при разборке (сборке) узлов и деталей устройства, их контроле и замене. Р. обеспечивается при проектировании и изготовлении изделия — правильным выбором конструкции и соблюдением технологии производства. Поддержание Р. в процессе эксплуатации изделия достигается рациональной системой технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность нового изделия может быть оценена как отношение количества потенциальных дефектов, которые могут быть устранены путем ремонта (замены компонента) к общему количеству компонентов на любой стадии процесса изготовления изделия, прибора, печатного узла, сборочной единицы.

Выходные продукты, которые необходимо получить от системы управления в процессе технологической подготовки производства

Какие данные и в каком виде необходимо получить от системы управления по окончанию проведения процесса технологической подготовки производства?

Данные и оснастка для производства печатных плат:

• конструкторская документация;
• технологическая документация;
• программы сверления и фрезерования;
• программы вычерчивания фотошаблонов;
• программы контроля печатных плат (в том числе и для внутренних слоёв) для автоматической оптической инспекции;
• программы для электрического контроля печатных плат;
• адаптер для электрического контроля печатных плат.

Данные и оснастка для изготовления печатных узлов:

• конструкторская документация;
• технологическая документация (включая комплектовочные спецификации для рабочих мест при комплектовании);
• операция нанесения паяльной пасты методом трафаретной печати:
• программы изготовления трафаретов (для каждой стороны);
• трафареты (для каждой стороны);
• программы нанесения паяльной пасты (для каждой стороны).
• операция нанесения паяльной пасты/клея методом дозирования:
• программа нанесения паяльной пасты/клея методом дозирования.
• операция контроля качества нанесения паяльной пасты методом автоматической оптической инспекции (АОИ):
• программы контроля качества нанесения паяльной пасты методом АОИ.
• операция автоматического монтажа компонентов на поверхность печатной платы:
• программы монтажа компонентов на поверхность (для каждой стороны).
• операция контроля качества монтажа компонентов на поверхность печатной платы методом АОИ:
• программы контроля качества монтажа компонентов методом АОИ (для каждой стороны).
• операция оплавления:
• программы оплавления печатного узла конвекционным (парофазным) методом для каждой стороны.
• операция контроля качества монтажа и паяных соединений методом АОИ:
• программы контроля качества монтажа компонентов и паяных соединений методом автоматической оптической инспекции (для каждой стороны).
• операция контроля качества монтажа и паяных соединений методом (автоматической) рентгеновской инспекции:
  
• программа контроля качества паяных соединений методом (автоматической) рентгеновской инспекции.
• операция контроля качества печатных узлов методом автоматического внутрисхемного контроля:
• программа внутрисхемного электрического контроля печатного узла;
• адаптер внутрисхемного электрического контроля печатного узла.
• oперация функционального электрического контроля печатного узла:
• программа функционального электрического контроля печатного узла;
• адаптер для функционального контроля электрического контроля печатного узла.
• операция отмывки печатного узла:
• программа отмывки.
• операция селективного нанесения (и сушки) влагозащитных покрытий:
• программы (для каждой из сторон).

Данные для производства кабелей и жгутов:

• конструкторская документация;
• технологическая документация;
• операция автоматической раскладки проводов:
• программа раскладки.
• операция автоматического электрического контроля качества изготовления жгута:
• программа электрического контроля;
• адаптер для электрического контроля.

Данные для финишной сборки приборов:

• конструкторская документация;
• технологическая документация;
• операция автоматического функционального контроля:
• программа функционального контроля;
• адаптер функционального контроля.
• операция электротермотренировки:
• программа электротермотренировки;
• оснастка (драйверы/нагрузки).

Учитывая многообразие технологических и контрольных операций, используемых при изготовлении современных приборов, автоматизация процесса технологической подготовки производства в настоящий момент является ключевым процессом, который может обеспечить быстрый вывод на рынок новых изделий, а это — одно из условий построения эффективного производства.