Программа регистрации процесса производства для автоматизированной системы управления предприятием электронной промышленности (стр. 4 из 20)
Электронная система обеспечит более строгий учет за транспортировкой и обработкой партий. При этом снимаются проблемы поиска потерявшихся партий, необходимости принятия повторных решений. Система позволит оперативно и гибко реагировать на сбои оборудования, меняя очередность прохождения партий на "узких" участках.
Кроме того, система позволит собирать точную статистику по обработке партий, пропускной способности участков, дефектности; появится возможность прогнозирования, как на краткосрочную, так и на долгосрочную перспективу.
2.2 Анализ требований к системе
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 партий. Важно учесть приоритеты изготовления партий. Необходим контроль качества партий, исправление дефектов обработки партий, учет возможных выходов из строя установок, обрабатывающих партии.
В этом процессе важно также найти компромисс между максимальной загруженностью установок цеха и минимальным циклом изготовления партий. Влияние загруженности установок на длительность цикла изготовления сводится к следующему: для увеличения загрузки установок нужно запускать в производственный процесс как можно большее число партий, но при этом партии будут скапливаться в "узких местах", в результате чего возникают большие очереди на установках, и длительность цикла изготовления отдельной партии будет возрастать.
Помимо этого, необходимо осуществлять мониторинг качества работы участков, собирать и обрабатывать статистику о процессе производства партий.
Итак, необходима система управления производством партий. Эта система должна обеспечивать принятие решений о транспорте и обработке партий. При этом количество принимаемых решений в единицу времени достаточно велико: оценки для типичного цеха дают величины порядка 108 элементарных принятий решений в месяц. Следовательно, система управления должна быть оперативной. Более того, эта система должна быть достаточно "интеллектуальной", с тем, чтобы учесть указанные выше требования. Оперативность и "интеллектуальность" системы управления подразумевают, что она должна базироваться на современных компьютерно-сетевых технологиях и использовать "интеллектуальные" схемы принятия решения.
В настоящем сообщении предлагаются принципы построения автоматизированной компьютерно-сетевой системы управления транспортом и обработкой партий отдельного цеха.
При разработке этих принципов мы основывались на общих методах и подходах, предложенных в системах ситуационного управления [1-4], и использовали идеи активно развивающегося сейчас за рубежом направлений Manufacturing executing systems (MES-системы) и Системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA-системы).
Общие требования к автоматизированной системе управления производственным процессом состоят в следующем. АСУ ПП должна:
Осуществлять контроль прохождения партий по технологическому маршруту.
Оптимизировать прохождение партий по различным маршрутам, чтобы все они обрабатывались в срок, с наилучшим выходом годных, и предприятие работало с наибольшей производительностью.
Собирать и обрабатывать статистику о качестве работы участков, принимаемых решениях и их результатах, и на основании этого изменять свое поведение и информировать руководство о возможных причинах неоптимальной работы предприятия.
В рамках подготовительного этапа была проведена следующая работа:
Проведен анализ принципов построения аналогичных систем управления (результаты анализа отражены в обзоре литературы).
Проанализирована структура технологического процесса на ОАО "Ангстрем", сложившаяся к настоящему времени.
Предложена архитектура компьютерно-сетевой АСУ ПП, предназначенной для управления технологическим процессом производства партий.
Произведен объектно-ориентированный анализ технологического процесса производства партий. В результате анализа разработана объектная модель производственного процесса. Объектная модель представляет собой концептуальную основу разрабатываемой компьютерно-сетевой системы управления производством партий (см. технологическую часть).
2.3 Рекомендации к разработке автоматизированной системы управления производственным процессом
На основе проведенного анализа можно рекомендовать следующие общие принципы построения разработки автоматизированной системы управления производством партий (АСУ ПП) ОАО "Ангстрем".
Система управления должна включать в себя:
Реляционную базу данных для хранения всей информации о производственном процессе. База данных нужна для того, чтобы информация о состоянии производства была представлена в некотором стандартном формате.
Центральную программу управления. Эта программа должна быть предназначена для:
Принятия решений о транспорте и обработке партий.
Отслеживания и сокращения задержек с целью сокращения производственного цикла.
Сбора статистики (пропускная способность участков, средний объем НЗП, задержки).
Контролирования объема НЗП.
Формирования очереди к потенциально узким участкам.
Своевременного предупреждения "рецидивов" накопления НЗП.
Планирования на краткосрочную и долгосрочную перспективу.
Предполагается, что эта программа управления должна быть расположена на центральном компьютере и помогать принимать решения диспетчеру и персоналу участков.
Локальные терминалы на участках, предназначенные для обмена информацией между персоналом участков и центральным компьютером.
Имитационную программу, предназначенную для анализа производственного процесса и поиска оптимальных режимов управления производством. Системы регистрации и мониторинга производства партий.
Общение программного обеспечения с пользователями должно происходить посредством максимально удобного и интуитивно понятного интерфейса, например, типа MS Windows. Анализ развития компьютерных технологий и опыта зарубежных фирм по разработке MES - и SCADA-систем показывает, что АСУ ПП должна базироваться на компьютерно-сетевых технологиях и использовать методы объектно-ориентированного программирования.
2.4 Предлагаемая архитектура автоматизированной системы управления производственным процессом
В этом разделе кратко излагаются предложения по созданию системы управления производством партий.
2.4.1 Общая схема управления
Общая схема системы управления представлена на Рис.6. Система предназначена для управления производством партий в отдельном цехе.
 |
Рис.6. Архитектура системы управления производством партий в цехе
Стрелками показаны информационные потоки. Двойными стрелками показаны информационные потоки между программными модулями в центральном блоке управления. Блоки "Тренинг" и "Имитационная модель" не входят в систему управления цехом, а только лишь связаны с ней.
Блоки системы управления описаны ниже.
Группа контроля осуществляет общее руководство управлением производством партий в цехе. В группу контроля входит диспетчер и, возможно, другой административный персонал. Группа контроля интерактивно взаимодействует с программой управления производством. Программа осуществляет управление потоками партий в режиме "автопилота". Группа контроля имеет право вмешиваться в режим управления. В случае необходимости группа контроля принимает управление на себя и выполняет управление "в ручном режиме".
Программа управления производством предназначена для управления потоками партий в режиме реального времени. Эта программа отслеживает весь производственный процесс.
Предварительно, модули и функции программы управления можно описать следующим образом:
Программа должна содержать модуль принятия решения, который обеспечивает решения о транспорте партий и загрузке установок.
Программа должна содержать модульконтроля участков. Этот модуль отслеживает соответствие между инструкциями программы управления и работой участков.
Программа отслеживает весь процесс производства вплоть до конкретного исполнителя.
В реляционной базе данных собирается информация о процессе производства партий. Эта информация используется как в программе управления производством, так и в имитационной модели.
Имитационная модель предназначена для исследования функционирования и оптимизации самой системы управления.
Предполагается, что разработанная программа (или ее упрощенная версия) будет использоваться для тренинга персонала. Для отдельных цехов блоки "Имитационная модель" и "Тренинг" могут отсутствовать.
2.4.2 Взаимодействие программы регистрации и персонала
Персонал участка выполняет операции в соответствии с инструкциями программы и ставит в известность программу о выполненных операциях. Программа регистрации процесса производстваставит обработанную партию в очередь на все установки, соответствующие дальнейшему маршруту партии. Приоритеты рассчитываются только в случае конфликтов. При расстановке приоритетов учитываются мощности установок (скажем, партия с большим приоритетом должна обрабатываться на более мощной установке). Программе известно нормативное время обработки партии, и если потери времени существенны, то информация об этом поступает в группу контроля.