Программа регистрации процесса производства для автоматизированной системы управления предприятием электронной промышленности (стр. 2 из 20)
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.
 |
Рис.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;
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;
Диспетчеризация элементов производства (Dispatching Production Units) - подача команд для транспорта материалов или заказов на определенные участки завода для того, чтобы начать какие-либо процессы или действия;
Управление документооборотом (Document Control) - управление информацией и распределение информации о продуктах, процессах, установках и т.д.;
Отслеживание генеалогии продуктов (Product Tracking and Genealogy) - мониторинг прогресса развития создаваемых продуктов и партий, осуществляемый с целью отслеживания полной истории изготавливаемых на заводе продуктов;
Анализ эффективности производства (Performance Analysis) - сравнение результатов завода с метриками, устанавливаемыми корпорацией, потребителями и организациями, регулирующими рыночные отношения;
Управление персоналом (Labor Management) - управление использованием персонала с точки зрения квалификации, распределения обязанностей и потребностей производства;
Управление оборудованием (Maintenance Management) - планирование и выполнение работ по поддержке работоспособности установок и другого оборудования в соответствии с производственными целями завода;
Управление текущими производственными процессами (Process Management) - управление потоком работ на заводе в соответствии запланированными и текущими процессами;
Управление качеством (Quality Management) - отслеживание и анализ характеристик продуктов и сопоставление их с желаемым идеалом;
Сбор и обработка данных (Data Collection/Acquisition) - мониторинг, обработка и упорядочивание данных о процессах, материалах и операциях, получаемых от персонала, машин и систем управления.
1.2.3 Достоинства MES-систем
Практика применения MES-систем демонстрирует следующие их достоинства:
уменьшение длительности производственного цикла, в среднем на 45%;
сокращение времени ввода (entry time), на 75% или больше;
уменьшение незавершенного производства (НЗП), на 24%;
уменьшение бумажного документооборота между сменами, в среднем на 61%;
сокращение времени проектирования (lead time), в среднем на 27%;
уменьшение работы с бумажной документацией и потерь на копировальные работы, в среднем на 56%;
уменьшение дефектности производимой продукции, в среднем на 18%.
1.2.4 Перспективы развития MES-систем
Перспективы развития MES-систем связаны с общими тенденциями развития компьютерных сетей. Программные продукты MES-систем пишутся на объектно-ориентированных языках. Имеется определенная тенденция к использованию MES-систем в географически распределенных предприятиях (при этом производитель становится как бы ближе к заказчику и к субподрядчикам) на основе использования передовых достижений компьютерно-сетевых технологий (Рис.2,3). В США сформирован поддерживаемый государством консорциум Solution for MES-Adaptable Replicable Technology (NIIIP/SMART), который предназначен для разработки стандартов для создания инфраструктуры распределенных предприятий будущего.
Рис.2. Современная компьютерно-сетевая архитектура MES - системы
API - интерфейс прикладного программирования.
Application - пользовательское приложение.
DataModel - модель представления данных.
Data Communications - передача данных.
Database - база данных.
Рис.3. Схема, иллюстрирующая перспективные тенденции развития MES-систем
Object Model - объектная модель.
Object Request Broker - обработчик запросов.
FireWall - система защиты от несанкционированного доступа.
API - интерфейс прикладного программирования.
Application - пользовательское приложение.
1.3 Выводы
Современное микроэлектронное производство представляет собой сложный процесс. На уровне отдельного цеха этот процесс включает в себя обработку партий полупроводниковых пластин на установках, которые расположены на различных участках. Необходима транспортировка партий между участками, необходим учет времен обработки партий на установках, возможных временных задержек обработки, необходим контроль качества партий, исправление дефектов обработки, учет возможных выходов из строя оборудования.
В настоящее время интенсивно развиваются компьютеризированные системы управления производственными процессами. Более того, предприятия, не использующие современные технологии, рискуют оказаться в роли "вечно отсталых" и, в конечном итоге, могут не выдержать рыночной конкуренции. Поэтому можно с уверенностью сказать: разработка АСУПП на ОАО "Ангстрем" необходима. При разработке такой системы целесообразно использовать подходы, методы и принципы построения ситуационных систем управления, принципы создания современных компьютерно-сетевых MES-систем и SCADA-систем.
2. Постановка задачи
Предлагается схема системы управления производством партий интегральных схем на предприятии электронной промышленности. Предложена общая структура системы управления транспортом и обработкой партий полупроводниковых пластин в цехе. Разработана объектная модель компьютерно-сетевой системы управления транспортом и обработкой партий.