автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Информационная система поддержки принятия решений при проектировании процесса формирования объектов в лазерной технологии

09-1 352

На правах рукописи

Домась Константин Игоревич

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ

РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ В ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Специальности 05.13.12 - «Системы автоматизации проектирования»;

05.13.05 - «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления»

Автореферат Диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете).

Научный руководитель:

Доктор технических наук, профессор Ивашов E.H.

Научный консультант: Кандидат технических наук, доцент Степанчиков C.B.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Глазунов В.А. Кандидат технических наук, доцент Кузькин В.И.

Ведущая организация:

Федеральное государственное учреждение «Государственный научно-исследовательский институт информационных технологий и телекомму н и каци й»

Защита состоится «_Ю_»_декабря_2008 года в _10_ часов на

заседании диссертационного совета Д 217.047.01 в Федеральном государственном унитарном предприятии «Научно-исследовательский экспериментальный институт автомобильной электроники и электрооборудования» (ФГУП НИИ АЭ) по адресу: 105187, г. Москва, ул. Кирпичная, д. 39.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП НИИ АЭ по адресу: 105187, г. Москва, ул. Кирпичная, д. 39.

Автореферат

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 217.047.01 Кандидат технических наук

- российская

гоБиблиотека

20 0 9____

общая характеристика работы

Актуальность работы.

Необходимость автоматизации работ по созданию объектов в лазерной технологии на ранних этапах проектирования связана с тем, что выявление отказов основных узлов технической системы на завершающих этапах (начиная с технического проектирования) путем испытаний опытного образца, приводит к длительным операциям по отработке конструкции, а значит и к резкому возрастанию материальных затрат и увеличению сроков проектирования.

Одним из наиболее мощных средств для исследования и проектирования технических систем является моделирование. Использование моделирования, начиная с ранних стадий, и постепенное накопление информации за счет уточнения и детализации модели позволяет говорить о расширяемой адаптивпой модели всего цикла проектирования. Соответственно, при анализе различных свойств объекта проектирования (ОП) модельное представление должно формироваться наиболее подходящим для этой цели образом, независимо от конкретного процесса или этапа проектирования, и сохранять все требуемые свойства проектируемого объекта.

Для реализации процесса проектирования, в первую очередь, нужно осуществить сбор необходимой для расчетов информации, провести ее обработку, включающую многоаспектный анализ и оптимизацию параметров узлов ОП. Полученные результаты расчета должны быть сохранены в базе данных (БД) с целью формирования отчетной документации. Проектирование рационально строить на основе методов и программно-технических средств с целью снижения затрат, времени и использования информационного ресурса.

Для развития субмикронной технологии и нанотехнологии, в отличие от традиционной технологии, характерен «индивидуальный» подход, при котором внешнее «управление» достигает отдельных атомов и молекул, что позволяет создавать из них как «бездефектные» материалы с принципиально новыми физико-химическими свойствами, так и новые классы устройств с характерными нанометропыми размерами. Одним из направлений решения этой проблемы является создание и развитие автоматизированных систем проектирования различных технологических процессов, в том числе процессов формирования объектов в лазерной технологии.

Фокусируя короткий лазерный импульс с определенными параметрами на заданном типе материала, возможно смещение атомов с их начальных позиций. Это позволяет принимать конструктивные решения в манометровых масштабах.

Таким образом, разработка информационной системы поддержки принятия решений при проектировании процесса формирования объектов в лазерной технологии является задачей актуальной и своевременной.

Цель работы.

Цслыо диссертации является разработка и построение информационной системы поддержки принятия решений (СГ1Г1Р) при создании объектов в лазерной технологии, которая поможет осуществить системный анализ процесса проектирования, синтез конструктивного варианта объекта, моделирование процессов формирования объектов в наибольшей степени удовлетворяющего требованиям технического задания. На начальных стадиях проектирования требования технического задания конкретизируются в виде системы ограничений, которым должны удовлетворять характеристики объекта проектирования, обеспечивающие успешное решение проектной задачи.

Моделирование объектов может быть осуществлено воздействием лазерного излучения. Применяя и анализируя лазерное технологическое оборудование как объект автоматизированного проектирования, можно получать локализованные объекты, в том числе и в нанотехнологических масштабах. Локальная модификация поверхности может найти применение п сверхплотной записи информации и создании приборов микро- и паноэлектроники, а также в усовершенствовании рабочих поверхностей материалов.

Задачи исследования.

Для реализации поставленной цели необходимо осуществить следующие исследования:

1. Выполнить комплекс аналитических исследований в области создания систем поддержки принятия решений, областях использования лазерных установок и средств автоматизированного проектирования.

2. Рассмотреть теоретический подход решения задачи создания элементов автоматизированной системы проектирования процесса производства объектов с помощью лазерных технологий.

3. Разработать физико-математические модели формирования объектов в лазерной технологии.

4. Верифицировать теоретические положения работы и физико-математические модели.

5. Осуществить выбор оптимального варианта лазерной системы среди множества альтернатив.

6. Разработать алгоритмы и пакеты прикладных программ, которые войдут в основу разрабатываемой модели информационной системы поддержки принятия решений при формировании объектов в лазерной технологии.

7. На основе морфологического анализа-синтеза предложить технические решения устройств для формирования объектов в лазерной технологии.

Методы исследований.

В качестве методов исследования в работе используются положения теории систем, теории множеств, теории принятия решений, имитационная

модель, морфологический анализ-синтез уже известных методой получения объектов с помощью лазерных технологий и. на основе изученного, предложены патентоспособные варианты решения этой задачи с введением дополнительных устройств.

Научная новизна:

1. Разработан теоретический и модельный аппарат для изучения принципов проектирования технических систем принятия решений.

2. Создана система поддержки принятия решений при проектировании процессов формирования объектов в лазерной технологии.

3. Предложена модель состояния лазерной системы.

4. Представлен способ оценки качества лазерных установок.

5. Выполнено моделирование и алгоритмизация оптимального управления лазерными системами.

6. Предложена математическая модель и алгоритм принятия решений для недоминирусмых альтернатив лазерных установок.

7. Разработана модель многокритериальной задачи принятия решений и осуществлен многоатрибутивный выбор лазерной установки для проведения технологической операции при формировании объекта в лазерной технологии.

Практическая значимость:

1. Предложен алгоритм построения системы поддержки принятия решений при проектировании процессов формирования объектоп.

2. Созданы программные продукты по расчету электрофизических параметров в лазерной технологии.

3. На основе разработанного алгоритма поиска технических решений предложен вариант технологического решения лазерно-зондовой установки для формирования объектов в лазерной технологии.

Достоверность результатов.

Достоверность проведенных теоретических исследований обеспечивается строгим математическим обоснованием предлагаемых подходов и методов, а также сравнением с теоретическими данными, известными в литературе и полученными автором.

Реализация и внедрение результатов работы.

Теоретические и практические результаты используются в учебном процессе МИЭМ (ТУ) и практике системного конструирования для производства материалов и приборов электронной техники в НИИ микроэлектроники и информационно-измерительной техники, НИИ перспективных материалов и технологий, ГНИИ информационных технологий и телекоммуникаций.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Математическая модель многокритериальной задачи принятия решений и методика применения этой модели при практической реализации элементов системы автоматизированного проектирования процессов в лазерной технологии.

2. Обобщенный критерий оценки качества лазерной установки.

3. Модель оптимального управления распределенными лазерными системами.

4. Математическая модель и алгоритм принятия решения для недоминируемых альтернатив лазерных установок.

5. Алгоритм и пакет прикладных программ для осуществления выбора наилучшего варианта лазерной установки с учетом заданных параметров проектирования.

6. Вариант технологического решения лазерно-зондовой установки.

7. Обобщенный алгоритм принятия решений при проектировании процесса формирования объектов в лазерной технологии.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления»; научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника»; IV Российском философском конгрессе «Философия и будущее цивилизации»; Всероссийской междисциплинарной конференции «Философия искусственного интеллекта»; научно-технической конференции «Наногехнологии - 2005»; научно-технической конференции «Прогрессивные машиностроительные технологии», а также на конференциях МИЭМ (ТУ) для молодых ученых и специалистов в 2004, 2005,2006, 2007, 2008 гг.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 19 научных работах, в том числе 2 статьи опубликованы в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном Высшей аттестационной комиссией, получены 4 патента РФ на полезные модели, 1 свидетельство об официальной регистрации программы на ЭВМ.

Струстура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

Работа изложена на 190 страницах, включая акты внедрения и приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность задачи, состоящей в совершенствовании информационной системы поддержки принятия решений (СГГПР) при формировании объектов в лазерной технологии. Сформулирована цель диссертационной работы и вытекающие из нее задачи исследований. Определены объекты и методы исследований. Изложены научная новизна работы и ее практическая значимость, вклад автора в решение поставленных задач и положения, выносимые па защиту.

В первой главе дается анализ обзорно-аналнтичсских исследований в области информационных СППР.

Системы иоддержки принятия решения представляют собой системы, ставящие перед собой решение задач управления. Такие системы являются инструментом для лиц, принимающих решения в повседневной управленческой деятельности. Задачами СППР являются решения неструктурированных и слабоструктурированных многокритериальных задач.

СППР - это интерактивная автоматизированная система, помогающая использовать данные и модели для идентификации и решения задач принятия решений. Одним из условий создания СППР является возможность системы работать с интерактивными запросами, которые могут быть сформированы простейшим языком запросов.

Модель идеальной СППР характеризуется следующими свойствами: оперирует со слабоструктурированными решениями; предназначена для пользователей различного уровня; легко адаптируется для группового и индивидуального использования; способна принимать как последовательные, так и взаимозависимые решения; включает три стадии процесса решения: интеллектуальную часть, фазу проектирования и выбора; поддерживает разнообразные методы и стили решения, что позволяет выполнить задачу при ее решении группой пользователей; легко самоорганизуется с изменением окружения; проста в использовании и легко поддается модификации; повышает эффективность процесса принятия решения; позволяет пользователю управлять процессом принятия решений с помощью компьютера, а не наоборот; поддерживает эволюционное использование и легко модифицируется к изменяющимся требованиям; может быть быстро сформирована, если существует формулировка логики конструкции СППР; обладает поддержкой моделирования; позволяет использовать накопленные знания.

Во второй главе предложен метод решения вопросов задачи поддержки принятия решений при проектировании процесса формирования объектов в лазерной технологии, рассматриваются методы, позволяющие определить теоретическую проекцию процессов формирования на практическую базу при создании объектов.

Для имитационного анализа определена система оборудования для производства объектов а лазерной технологии, установлены ее границы и показатели эффективности. Основываясь на методах планирования эксперимента, построен экстремальный план и по результатам пробных прогонов проведен анализ адекватности и границ устойчивости.

Элементы имитационной модели представляют собой отдельные подсистемы проектируемого оборудования. На этапах проектирования, в процессе уточнения, вводятся новые элементы модели, не учтенные на предыдущих этапах и учитывающие аспекты поведения объекта проектирования.

Чтобы задать сложную систему, необходимо представить описание всех ее элементов и описание взаимодействия между ними.

Рис. 1. Схема процесса автоматизированного проектирования для производства объектов микроэлектроники в лазерной технологии

Исходным документом является техническое задание. На основе технического задания создается проект системы (см. рис. 1). Разрабатываются эскизы структурной и функциональной схем устройства, производится предварительная компоновка и размещение.

Далее разработанный проект исследуется и многократно уточняется, при этом происходит постепенный переход от эскизного проекта к техническому.

Порядок проведения тех или иных работ в процессе автоматизированного проектирования регламентируется соответствующим алгоритмом. Ниже представлена схема алгоритма моделирования процессов в лазерной технологии (рис. 2).

Рис. 2. Алгоритм моделирования процессов в лазерной технологии

Лазерно-зондовую систему можно рассматривать как совокупность двух потоков излучения: электромагнитного и электронно-ионного. При этом уравнение состояния для двух связанных внутренних степеней свободы (т = 2) имеет вид:

Продифференцирован это уравнение, имеем:

Ж2

с!х с!х ^, с1х

(¡Ц _ с/Ь2 с1$, с/1, ¿я, с/л сА', (¡X <1$, с1х Умножим первое уравнение на коэффициент С„, второе па Г.,:

С, — = См — • — + С„ ■ —; (2) с!х с/.?, с1х с/.с, с1х

с ^ = г --¿.А

" (1х " ей-, А " с/л, с/г Левая масть первого уравнения определяет полный поток л, в системе, левая часть второго уравнения - поток 5,, т.е.

Л " сЬ ' . г Л, =~С-"А-

И.сли градиент второго потенциала равен нулю (•^• = о|, то второго

I А )

ск, ск

потока пет, а в первой формуле выражения (2) слагаемое представляет собой силу Л',, для первого потока:

X

1 оу, (Их

Аналогичным образом при отсутствии первого потока из второй формулы выражения (2) получим

^ _ дЬг Л, 2 с1х

Из выражений для Л", и X, находим производные:

Л Ж, '

_ А": Л ~ Э12 '

а?.

Подставляем найденные величины в формулу (2): а = С..А'. + С,,А', ,

А м , 122 (3)

Л =сг,А-,+адг где приняты следующие обозначения:

ы,

£{1 дй

ъи

с =с а^

11 - 31, ' ау~

Уравнения (3) определяют с количественной стороны процессы в лазерной системе с двумя потоками электромагнитного и электронно-ионного излучения. Они. по существу, являются кинетическими уравнениями состояния такой системы.

Лазерный технологический процесс можно представить в виде некоторой системы, а следовательно, для его организации следует применять системный подход, сущность которого заключается в комплексном, едином рассмотрении всех частей систем технологического проектирования и в гармоническом их сочетании.

х,Ш Г

ып Г!

МП

Формирование объектов в лазерной технологии

Т

I

/иЩ

Рис. 3. Постановка задачи оптимизации технологического процесса

Постановку задачи оптимизации технологического процесса формирования объектов в лазерной технологии можно представить следующим образом (рис. 3). Лазерный технологический процесс рассматривается как объект проектирования, на вход которого поступает вектор Х(0 = (х, (/),...,*„(0) входных переменных, а скалярный выход ^ характеризует качество технологического процесса. Требуется сформировать такой вектор управляющих воздействий Я'(0 = (/?,*(/),...,/?,"(/)), который минимизировал бы значение показателя /% т.е.

Я'(0) = гшп{^ (Х(0, Щг))}. (4)

Выходы А, (О,...,А.,(О характеризуют состояние процесса и индицируют нежелательные режимы работы оборудования или выход контролируемых параметров технологического процесса за установленные пределы:

где 6, - требуемые или допустимые значения соответствующих параметров.

Таким образом, оптимизация проектирования процессов формирования объектов в лазерной технологии рассматривается как задача определения оптимального вектора управления R *(t), минимизирующего целевую функцию F(X(i), R(()) при условии выполнения заданных ограничений.

Третья глава посвящена построению физико-математических моделей процессов при формировании объектов в лазерной технологии.

Для широкого класса задач оптимального управления лазерными системами е распределенными параметрами исследованы вопросы существования и единственности оптимального управления, получены необходимые и достаточные условия оптимальности, разработаны методы их решения.

При нахождении решения задачи оптимального управления лазерным воздействием часто возникает необходимость учитывать основные качественные особенности систем с распределенными параметрами, среди которых особого внимания заслуживает подвижное воздействие, выступающее в роли подвижного управления.

Появлением новой степени свободы - возможности выбора закона s(t) движения во времени источников субстанции (энергии), рассматриваемых в качестве подвижного управляющего воздействия, приводит к переходу от «обычных» (неподвижных) управлений м\(х,1) на входе распределенных блоков, зависящих от двух переменных - времени и пространственной координаты, к подвижным управлениям w^xj.x-sit)). описываемым функциями уже трех аргументов.

Широкий круг самых различных по своему содержанию процессов, имеющих большое прикладное значение, относится к объектам с распределенными параметрами (ОРП) с подвижным воздействием. Это, прежде всего процессы, связанные с неоднородным распределением параметров системы, объекты технологической теплофизики (нагрев, сварка, пайка, плавка, тепловые процессы при механической обработке деталей, формирование температурных полей с помощью сканирующих энергетических источников и др.), химические процессы (адсорбция, конвективная диффузия и др.). процессы гсофильтрации, объекты акустики и гидроакустики и т.д.

Источниками подвижного воздействия в данном случае выступает лазерный луч.

В роли подвижного управления рассматривается соответствующая составляющая стандартизирующей функции на входе процесса лазерного воздействия, которая в большинстве случаев может быть представлена в следующем виде:

w, (х, t,x- i(0) = u(x, i)y\x -s{t),a{t),t], (5)

где u(x,t) - интенсивность лазерного луча (мощность лазерной установки); 4>[х- j(/),<r(/),/] - функция, описывающая форму пространственного распределения лазерного луча и ее изменение во времени; s{t) - закон

движения лазерного луча; a(i) - закон изменения параметров формы лазерного луча, определяющих степень пространственной концентрации его воздействия.

Л

I

: и\ •■ (х, I, x-sf/j)

I

l-V. , /|\ |

7/ -,v / 1

/ 7/ к \ / ■ \ I

' 4s V Ч 1

V* $(!)-*■ Х*-5/1) X; X

Рис. 4. Способы подвижного управления в лазерных распределенных

системах

Все указанные в (5) воздействия (рис. 4), т.е. интенсивность, (и-унравление), форма (параметрическое ^-управление <?(!)) и закон движения лазерного луча (л--управление), могут рассматриваться в роли конкретных управлений как по отдельности, так попарно или в совокупности. Многокапальность является одной из наиболее характерных особенностей подвижного управления.

Четвертая глава посвящена разработке методики выбора оптимального варианта технологического решения процесса производства объектов в лазерной технологии.

Для того, чтобы выбрать лучшее техническое решение, нужно вначале дать оценку полученным вариантам, затем зги оценки сравнить и только после этого выбрать вариант с наивысшей оценкой.

Отображение множества вариантов технологических решений процесса производства на множество оценок и выбор оптимального из них:

(6)

Сравнивать варианты зачастую приходится по многим признакам, т.е. пользоваться несколькими шкалами, причем по одной шкале лучшими называются одни варианты, по другой - иные.

Признаки, используемые для сравнения, неравнозначны: одни более важны, другие - менее, некоторые - противоречивы.

Каждый вариант технического решения характеризуется некоторыми параметрами

Р/,] = й- (7)

Совокупность критериев для оценки вариантов:

В качестве критериев выбираются признаки, отвечающие наиболее важным целям проектирования.

Одновременно достижение оптимума по всем критериям практически невозможно - приходится идти па компромисс. В одних случаях это уравнивание критериев, а в других - выбор главного.

Компромисс упрощает решение задачи, сводя ее к однокритериальной.

Схемы компромиссов могут строи тся на основе следующих принципов: равномерности, справедливой уступки, выделения главного критерия, последовательной уступки.

Принцип равномерности может требовать:

1. Равенства всех критериев

opt = opt V = {v, = v2 = ... = v,.} 6 Of,, (8)

1'еП,- Геп:.

где _ отображение области технических решений в пространстве V;

Qy - подмножество критериев, связанных с компромиссом; \\ -

оптимальное значение элемента множества критериев.

2. «Подтягивания» наихудшего из критериев

opt — max min v, _ (9)

ИеП}.

3. Квазиравенства критериев, т.е. равенства с допустимой погрешностью.

Принцип справедливой уступки требует или абсолютной, или относительной уступки. Абсолютная уступка считается справедливой, если суммарный абсолютный уровень снижения одного или нескольких критериев не превосходит суммарного абсолютного уровня повышения других кри териев. Это условие обеспечивает максимальную сумму критериев, т.е.

к

opt = max£v,, (10)

где - множество критериев, связанных компромиссом; v, - значение i-oro критерия.

Процедура анализа принятого решения на этапе разработки технических предложений проводится в целях получения необходимой информации об объекте проектирования. В ходе анализа проверяются работоспособность объекта, особенности его взаимодействия с факторами окружения, взаимосвязи составляющих подсистем и элементов.

Интегральная величина затрат денежных средств на проектирование

Ф(г) = \P{r)dT, (И)

г.

где Р(т) - суммарные затраты в функции времени; г, - время проектирования.

Интегральная величина дохода за период эксплуатации т(

ЧЧг) = |/(г)</г, (12)

I,

где 7 (г) - суммарный доход в функции времени.

Прибыль текущая:

/(г) = / (т)-Р(т). (13)

Полная прибыль

Пг) = Д/ (г)-У(г)]</г. (14)

11ри выборе рациональных вариантов установок для лазерио-зондопых операций, основанных на локальном применении лазеров в тупнелыю-зондоном пространстве, большинство возникающих задам оптимизации являются многокритериальными, так как функционирование установки должно одновременно удовлетворять многим критериям эффективности (/,./',...../„), таким как:

• Критериям, влияющим на высокую производительность:

о мощность

о сходимость луча

о диаметр пучка

о длительность импульса

о температура

о габариты

о рабочая среда;

• критериям полученных объектов:

о шероховатость поверхности о геометрическая дефектность о примесная дефектность о электропроводность о адгезионные свойства о термостойкость о радиационная стойкость.

Основной концепцией, используемой при многокритериальной оптимизации, является концепция недоминируемых точек в пространстве решений и в критериальном пространстве (множество Парето) совместно с методикой последовательного сужения множества таких точек.

Рассмотрим паретовскую концепцию применительно к задачам дискретной и комбинированной оптимизации.

Функционирование установки Р(Х) оценивается по р критериям качества /,/2,...,/, (/¡,/2,-./7)-

Задача оптимизации имеет вид:

ад = {/, (Л,/,(*)}-» тт., (15)

где О - область допустимых решений (альтернатив лазерных установок для лазерно-зондовых операций) - является конечным и счетным.

((/(А') </(Л'0),/ = 1 .р)л Э;„0; (А') < /¿X'))). (16)

Вариант установки А'" е О является эффективным (недоминируемым, паретовским, неулучшаемым), если в множестве допустимых альтернатив устройств О не существует решения, которое по целевым функциям было бы не хуже, чем Xй, и, по крайней мере но одной целевой функции было бы строго лучше, чем А'".

Множество Парето в пространстве переменных (альтернатив вариантов установок) - это множество йг всех эффектных точек.

Множество Парето в критериальном пространстве (в пространстве критериальных точек) - это множество:

1 = ДА ) = 6 А }•

Для любою варианта установки, не входящей в множество Парето О/ , найдется вариант в множестве Парето, дающего по всем целевым функциям значения не хуже, чем у этого устройства, и хотя бы по одной целевой функции - строго лучше.

Решение многокритериальной задачи оптимизации целесообразно выбирать из множества Парето, так как любое другое, очевидно, может быть улучшено некоторой точкой Парето, как минимум, по одному критерию без ухудшения других критериев.

Глава 5 посвящена синтезу алгоритмов поиска оптимального решения при проектировании процессов формирования объектов.

Разработанные алгоритмы поиска технических решений при проектировании процессов формирования объектов являются элементами системы автоматизированного проектирования, позволяющими проектировать процесс как исполнительный орган в системе обратной связи лазерно-зондового оборудования. Чтобы уменьшить время, затрачиваемое на проектирование процессов формирования, необходимо автоматизировать этот процесс, что и позволяют сделать предложенные алгоритмы поиска технических решений при проектировании формирования объектов.

На основании анализа требований к техническим характеристикам, условиям изготовления и эксплуатации лазерных систем, выявления тенденций развития рассматриваемого класса и с учетом нормативных документов, составляется и корректируется исходное техническое задание па проектирование. На начальных стадиях проектирования требования технического задания конкретизируется в виде системы ограничений, которым должны удовлетворять характеристики лазерных систем, обеспечивающие успешное решение проектной задачи. Комплекс требований к лазерной системе можно представить в виде критериального множества К = {к/ = 1,2,..., А'}, где Л'- число требований.

По заданному вектору требований производится формирование и сравнение альтернативных вариантов проектных решений.

Каждый вариант представляет множество характеристик X = {х„] = \,2,...,М}, отдельные элементы этого множества могут совпадать

с соответствующими элементами множества требований, другие могут быть связаны косвенно. В общем виде М * Л'.

Формально процесс автоматизированного проектирования лазерных систем можно представить как последовательное преобразование некоторого первоначального информационного представления объекта посредством управляющих воздействий проектировщика в конечное состояние, однозначно отображаемое на следующем этапе проектирования в {х* },

удовлетворяющее {к,}.

Для осуществления технологии автоматизированною проектирования процесса формирования объектов существует необходимость в удовлетворении следующих требований:

• возможность формулировать решаемые проектные задачи из предметной области па различных языках, попятных проектировщику;

• наличие средств для эффективной корректировки задания на проектирование с использованием простых форм входного языка (таблиц, бланков и т.п.);

• отсутствие жестких ограничений на структуру и объем входных данных и формы носителей информации, на которых они хранятся:

• возможность оперативного подключения к программному обеспечению системы новых модулей и исключение устаревших;

• представление возможностей проектировщику на основе промежуточных результатов принимать решение о выборе методов для продолжения проектной задачи, а также изменения значений отдельных параметров в используемом методе решения;

• возможность в ходе выполнения проектных операций прослеживать значения показателей процесса, свидетельствующих о сто эффективности и, в зависимости от их значений, корректировать вычислительный процесс;

• допустимость включения обучающих программ для повышения квалификации проектировщика.

Для решения комплекса поставленных задач построена модель сложных процессов в системе с учетом взаимосвязи всех параметров при детерминированных и стохастических действиях.

Ыа основе модели сформулирован обобщенный критерий оценки качества лазерных установок (рис. 5).

i-i

Обобщенный критерий включает в себя функциональные

экологические и экономические локальные критерии. Каждый из

перечисленных локальных критериев определяется следующими параметрами: функциональный - диаметр пучка, мощность, полный КПД лазера, длительность импульса излучения; экологический - уровень электромагнитного излучения; экономические - стоимость, окупаемость.

Диаметр Мощность КПД Длительность

пучка импульса излучения

Рис. 5. Обобщенный критерий оценки качества лазерных установок

Представим процесс потери качества производительности лазерных установок (ЛУ) как некоторую абстрагированную математическую модель. Пусть А',, Х2,..., А, параметры ЛУ, определяющие состояние, которое является функциями времени !. Принадлежность состояния X к множеству Сд. свидетельствует о том, что ЛУ отвечает критериям качества. Если значения параметров А1; Хг,..., А, больше допустимых Х1 , Хг ,..., Х^, то есть А, > А1я,Х2 >Х2р,.... А*, > Х^, то ЛУ являются установками,

неудовлетворяющими параметрам качества. Если некоторые из значений параметров X будут больше допустимых, а другие меньше допустимых, то ЛУ являются установками, частично удовлетворяющими параметрам качества. Для условия полного удовлетворения параметрам качества ЛУ Хк < Хь', что соответствует тому, что множество Ох с С. При этом запас

X

по качеству будет определяться тогда качество но длительности

X.

' р

импульса К1 = —. Качество по КПД К2= — , качество по мощности ' Р

р а

К, = ~, качество по диметру пучка Хл=—, качество по уровню Р N

электромагнитного излучения К$ ■■

Пл.

N

качество по стоимости К.-—,

* С

качество по окупаемости А\= —. Здесь !. р , Р , с/ , N. С О -

' ' 0 Г ' р' ^ г' Г ' Г

соответствующие допустимые значения длительности импульса, КПД, мощности, уровня электромагнитного излучения, стоимости и срока окупаемости для ЛУ. /, р, Р, с/, .V, С, О - фактическое значение указанных выше величин. Обобщенный критерий оценки качества в соответствии со схемой, представленной па рис. 5, принят нами в виде: 1 _ о, а, я, а, ак а,

где а., а,, а,, «., а6, а, - весовыс коэффициенты (для определения этих

7

коэффициентов используется метод экспертных оценок) = 1. а в общем

г 1

виде А % = —--.

На рис. 6 и 7 представлен алгоритм выбора оптимального варианта лазерной установки с помощью обобщенного критерия оценки качества и анализа технической себестоимости выбранных решений.

Несколько лазерных установок, удовлетворяющих ТЗ

Формирование векторного критерия К

Честные критерии К1, их веса а1 ограничения

Построение матрицы значении критериев существующих вариатов

Выявление допустимых вариантов лазерных установок

Нахождение оптимальных лазерных установок

Нахождение лучшсП установки используя адшгтивный критерий качества

<Выбранная лаз ер на/ установка

Рис. 6. Алгоритм выбора оптимальной лазерной установки по критерию К

с

3

Залангк цели просюкронлння

Коррекция параметров и переменных объекта

Форммрооянис требований Т1

Т.

)предслспкс параметров и переменных объекта

Сопоставление параметров с крютриями ТС

Иыяаленне критериев поиска оппмхипого вершит тех!ипеского решения

Поиск огттмальниго решении ||юрми]Ювв1П1я объекта

Не паклено ни одного решения

-0

НаГюено одно решение Найдено несколько

удовлетворяющее критериям решений

поиска \довлетмрмощич кршериям поиска

+

Формирование параметров решегаы

Поиск и

модерн 1иашм ближйГциего прототипа

Передача параметров решения в исполнительную систем} .

Формирования объекта

Добавление объекта в морфологическую таблицу

Технологическая операция с применением зоюовоП четановки

Выбор эффективного решении по

критерию К +

Аниип технической производительности выбранных рсиюиш

ВыЯВЛСНО одно эф[[)С>Л11ВН0С решение

^ Завершение работы

Рис. 7. Обобщенный алгоритм выбора лазерной установки при формировании объектов в лазерной технологии

На первом этапе осуществляется выбор допустимых ЛУ, удовлетворяющих техническому заданию (ТЗ). При этом возможны три ситуации: ТЗ соответствует несколько ЛУ, ТЗ соответствует один ЛУ, ТЗ не удовлетворяет ни один ЛУ.

В первой ситуации переходим ко второй стадии выбора, во второй -задачу считаем решенной, в третьей ситуации либо пересматриваем ТЗ, либо выбираем ближайший прототип и модернизируем его, после чего добавляем

обновленную ЛУ н морфологическую таблицу, либо разрабатываем новую конструкцию, после чего добавляем новую ЛУ в морфологическую таблицу.

На второй стадии осуществляется выбор оптимальных ЛУ (принадлежащих множеству Парето).

На третьей стадии выбирается оптимальная ЛУ с помощью обобщенного критерия оценки качества.

Желательно иметь некоторую добавочную информацию о критериях, что позволило бы выделить ту или иную часть множества Парето или даже найти некоторую единственную точку чтого множества. Первое, к чем нуждается проектировщик, это в возможно большем количестве информации о критериальном множестве. Только обладая такой информацией, он способен рационально подобрать параметры используемого метода соответственно требованиям проектирования ЛУ. Для получения такой информации проведены теоретические и экспериментальные исследования.

Основные выводы:

1. Информационная система поддержки принятия решений является составной частью системы автоматизации проектирования процесса производства объектов в лазерной технологии. Показана экономическая и технологическая целесообразность разработки элементов такой автоматизированной системы.

2. Разработана структура автоматизированной системы поддержки принятия решений при проектировании процессов лазерной технологии, позволяющая перейти к реализации формирования объектов на основе существующих перспективных технологий микроэлектроники.

3. Предложена модель и алгоритм оптимального управления распределенными лазерными системами, которые являются составной частью системы поддержки принятия решений при проектировании процессов формирования объектов на этапах аван-проскта. Предложена методика оценки качества лазерных установок, учитывающая функциональные, экологические и экономические локальные критерии качества, которые входят в обобщенный критерий с учетом их весовых соотношений.

4. Разработана модель многокритериальной задачи принятия решений, учитывающая множество показателей и параметров лазерных установок для проведения технологической операции при формировании объекта лазерной технологии.

5. На основе синтеза и анализа алгоритмов выбора лазерных установок, разработан комплекс алгоритмов, позволяющий проектировщикам на основе морфологического анализа-синтеза создавать технические решения устройств формирования объектов в напотехиологическом масштабе, соответствующий критериям патентоспособной новизны, изобретательского уровня и

промышленной применимости, и обеспечивающий снижение затрат на производство элемен тов микроэлектроники.

6. На основе предложенных алгоритмов и пакетов прикладных программ разработаны элементы автоматизированной системы проектирования процесса формирования объекте» н лазерном технологии.

7. Основным результатом диссертационной работы следует считать разработку информационной системы поддержки принятая решений и базы экспертных данных, на основе которых можно осуществить многокритериальный выбор наилучшего варианта лазерной установки при решении проектных задач. Предложенная схема моделирования позволяет принимать научно обоснованные, технически целесообразные, экономически и технологически выгодные решения при формировании объектом микро- и нанотехнологичсского масштаба в приборостроении.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Метод измерения нанорельфа и наноструктуры поверхности подложки. НТК «Датчики н преобразователи информации систем измерения, контроля и управления». - Датчик 04. - М.: МИЭМ 2004, Судак 2004, материалы конференции.

2. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Системы формирования и сканирования нанообъектов. НТК «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления». - Датчик 04 -. М.: МИЭМ 2004, Судак 2004, материалы конференции.

3. Домась К.И. Ивашов E.H. и др. Механическое и полевое тестирование модифицированых наноструктур. Деп. Рук. ВИНИТИ № 1202 - В 2004; 13.07.04

4. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Тунельный метод измерения нанорельефа поверхности. Деп. Рук. ВИНИТИ № 1201 - В 2004; 13.07.04

5. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Оптоволоконная нанотехпология н элетроникс и методы ее реализации. Деп. Рук. ВИНИТИ № 1203 - В 2004; 13.07.04

6. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Устройство перемещения для наноте.чнологии. Пат. РФ на ПМ № 37580 опубл. 27.04.04. Б.И. № 12

7. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Устройство для регистрации химического состава. Пат. РФ па ПМ № 43104 оп. 27.12.04. Б.И. № 36.

8. Домась К.И., Ивашов E.H. Устройство для получения нанодорожек. Г1ат. РФ на ПМ № 426% опубл. 27.12.04. Б.И. № 34.

9. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Измерительное устройство для нанотехнологии. Пат. РФ на ПМ № 42697 опубл. 27.12.04. Б.И. № 34.

10.Домась К.И., Ивашов E.H. Расчет электро-физических параметров в лазерно-зондовой нанотехнологии. - Свидетельство об официальной

регистрации программы для ЭВМ № 2006610207. Зарегистрирована 10.01.06 г.

П.Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Формирование нанообьектов на подложке с использованием оптоволокна. НТК «Вакуумная наука и техника». - Вакуум 03. - М.: МИЭМ 2003, Судак 2003, материалы конференции.

12. Домась К.И., Ивашов П.Н. Лазерно-зондовая технология как инструмент механического воздействия на атомы. Труды IX международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросхемы». - Ульяновск: УлГУ, 2007. - 323 е., С. 114.

П.Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Применение измерительных лазеров в нанотехнологии. НТК «Нанотехнологии 2005». - М.: МИЭМ 2005, Владимир 2005, материалы конференции.

14. Домась К.И., Ивашов E.H. Формирование источника ионов с помощью лазерно-зондовой нанотехнологии. Всероссийская конференция с международным Интернет участием «От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к Наноиндустрии». - Ижевск: ИжГТУ, 2007.-113 с, С. 24.

15. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Метод регистрации химического состава поверхности объекта в нанотехнологии. НТК «Прогрессивные машиностроительные технологии». - Образование через науку 2005-. М.: МИЭМ 2005, Москва 2005, материалы конференции.

16.Домась К.И., Ивашов E.H. Особенности поглощения светового излучеиия материалом при автоматизированном проектировании процессов в лазерно-зондовой нанотехнологии. INTERMATIC-2007 // Материалы VI Международной НТК «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного машиностроения». - М.: МИРЭА, 2007, часть 3,286 е., С. 166- 169.

17. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Формирование наноструктур на атомарном уровне. НТК «Прогрессивные машиностроительные технологии». - Образование через науку 2005. - М.: МИЭМ 2005, Москва 2005, материалы конференции.

18. Вишневский A.C., Домась К.И., Таун Н.К. Моделирование и алгоритмизация оптимального управления распределенными системами // Системы управления и информационные технолонии, 2008, 1.2(31).-С. 291-295.

19.Вишневский A.C., Домась К.И., Тхань Н.Д., Бинь Л.Т. Математическая модель и алгоритм принятия решения для недоминируемых альтернатив // Системы управления и информационные технологии, 2008, 2.3(32).-С.336-339.

09 - 0 0 3 5 А

2007373092

Подписано в печать 21.10.2008 г.

Печать трафаретная

Заказ № 1005 Тираж: 100 экз.

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш„ 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.nl

2007373652

Введение.

ГЛАВА 1. ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТРОВАНИИ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ В ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

1.1 Обзор систем поддержки принятия решений.

1.2 Лазерное технологическое оборудование.

1.3 Объекты лазерной технологии.

1.4 Методы получения объектов в лазерной технологии.

1.5 Аналитическая процедура Саати в автоматизированном проектировании объектов в лазерной технологии.

Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ В ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

2.1 Структура проектирования процессов в лазерной технологии.

2.2 Схема процесса автоматизированного проектирования оборудования для производства объектов в лазерной технологии.

2.3 Математические модели объекта проектирования.

2.4 Уравнение состояния лазерной технологической системы.

2.5 Методы оптимизации процесса формирования объекта в лазерной технологии.

2.6 Базовые модели оптимизации различных структур лазерного оборудования.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ОБЪЕКТОВ.

3.1 Модели физических процессов, протекающих при моделировании объектов в лазерной технологии.

3.2 Параметры пучка лазера и основные соотношения при его преобразовании оптической системой.

3.3 Моделирование и алгоритмизация оптимального управления распределенными лазерными системами.

3.4 Математическая модель и алгоритм принятия решения для недоминируемых альтернатив лазерных установок.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ОБЪЕКТОВ В ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

4.1 Выбор вариантов лазерной установки для производства объектов в лазерной технологии с локальным применением лазеров.

4.2 Метод Саати при структурировании множества альтернатив лазерных установок для формирования объектов в туннельно-зондовой области.

4.3 Выбор оптимального варианта технологического решения с учетом себестоимости научно-технической продукции.

4.4 Методика расчета производительности лазерного оборудования.

Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ ПОИСКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ЛАЗЕРНЫХ УСТАНОВОК.

5.1 Обобщенный критерий оценки качества лазерных установок.

5.2 Алгоритмы поиска технических решений лазерных установок.

5.3 Вариант технологического решения лазерно-зондовой установки. 171 Выводы по главе 5.

Необходимость автоматизации работ по созданию объектов в лазерной технологии на ранних этапах проектирования связана с тем, что выявление отказов основных узлов технической системы на завершающих этапах (начиная с технического проектирования) путем испытаний опытного образца, приводит к длительным операциям по отработке конструкции, а значит и к резкому возрастанию материальных затрат и увеличению сроков проектирования.

Одним из наиболее мощных средств для исследования и проектирования технических систем является моделирование. Использование моделирования, начиная с ранних стадий, и постепенное накопление информации за счет уточнения и детализации модели позволяет говорить о расширяемой адаптивной модели всего цикла проектирования. Соответственно, при анализе различных свойств объекта проектирования (ОП) модельное представление должно формироваться наиболее подходящим для этой цели образом, независимо от конкретного процесса или этапа проектирования, и сохранять все требуемые свойства проектируемого объекта.

Для реализации процесса проектирования в первую очередь нужно осуществить сбор необходимой для расчетов информации, провести ее г обработку, включающую многоаспектный анализ и оптимизацию параметров узлов ОП. Полученные результаты расчета должны быть сохранены в базе данных (БД) с целью формирования отчетной документации. Проектирование рационально строить на основе методов и программно-технических средств с целью снижения затрат, времени и использования информационного ресурса.

Для развития субмикронной технологии и нанотехнологии, в отличие от традиционной технологии, характерен «индивидуальный» подход, при котором внешнее «управление» достигает отдельных атомов и молекул, что позволяет создавать из них как «бездефектные» материалы с принципиально новыми физико-химическими свойствами, так и новые классы устройств с характерными нанометровыми размерами. Одним из направлений решения этой проблемы является создание и развитие автоматизированных систем проектирования различных технологических процессов, в том числе процессов формирования объектов в лазерной технологии.

Фокусируя короткий лазерный импульс с определенными параметрами на заданном типе материала, возможно смещение атомов с их начальных позиций. Это позволяет принимать конструктивные решения в нанометровых масштабах.

Таким образом, разработка информационной системы поддержки принятия решений при проектировании процесса формирования объектов в лазерной технологии является задачей актуальной и своевременной.

Цель работы.

Целью диссертации является разработка и построение информационной системы поддержки принятия решений (СППР) при создании объектов в лазерной технологии, которая поможет осуществить системный анализ процесса проектирования, синтез конструктивного варианта объекта, моделирование процессов формирования объектов в наибольшей степени удовлетворяющего требованиям технического задания. На начальных стадиях проектирования требования технического задания конкретизируются в виде системы ограничений, которым должны удовлетворять характеристики объекта проектирования, обеспечивающие успешное решение проектной задачи.

Моделирование объектов может быть осуществлено воздействием лазерного излучения. Применяя и анализируя лазерное технологическое оборудование как объект автоматизированного проектирования, можно получать локализованные объекты, в том числе и в нанотехнологических масштабах. Локальная модификация поверхности может найти применение в сверхплотной записи информации и создании приборов микро- и наноэлектроники, а также в усовершенствовании рабочих поверхностей материалов.

Задачи исследования.

Для реализации поставленной цели необходимо осуществить следующие исследования:

1. Выполнить комплекс аналитических исследований в области создания систем поддержки принятия решений, областях использования лазерных установок и средств автоматизированного проектирования.

2. Рассмотреть теоретический подход решения задачи создания элементов автоматизированной системы проектирования процесса производства объектов с помощью лазерных технологий.

3. Разработать физико-математические модели формирования объектов в лазерной технологии.

4. Верифицировать теоретические положения работы и физико-математические модели.

5. Осуществить выбор оптимального варианта лазерной системы среди множества альтернатив.

6. Разработать алгоритмы и пакеты прикладных программ, которые войдут в основу разрабатываемой модели информационной системы поддержки принятия решений при формировании объектов в лазерной технологии.

7. На основе морфологического анализа-синтеза предложить технические решения устройств для формирования объектов в лазерной технологии.

Методы исследований.

В качестве методов исследования в работе используются положения теории систем, теории множеств, теории принятия решений, имитационная модель, морфологический анализ-синтез уже известных методов получения объектов с помощью лазерных технологий и, на основе изученного, предложены патентоспособные варианты решения этой задачи с введением дополнительных устройств.

Научная новизна:

1. Разработан теоретический и модельный аппарат для изучения принципов проектирования технических систем принятия решений.

2. Создана система поддержки принятия решений при проектировании процессов формирования объектов в лазерной технологии.

3. Предложена модель состояния лазерной системы.

4. Представлен способ оценки качества лазерных установок.

5. Выполнено моделирование и алгоритмизация оптимального управления лазерными системами.

6. Предложена математическая модель и алгоритм принятия решений для недоминируемых альтернатив лазерных установок.

7. Разработана модель многокритериальной задачи принятия решений и осуществлен многоатрибутивный выбор лазерной установки для проведения технологической операции при формировании объекта в лазерной технологии.

Практическая значимость:

1. Предложен алгоритм построения системы поддержки принятия решений при проектировании процессов формирования объектов.

2. Созданы программные продукты по расчету электрофизических параметров в лазерной технологии.

3. На основе разработанного алгоритма поиска технических решений предложен вариант технологического решения лазерно-зондовой установки для формирования объектов в лазерной технологии.

Достоверность результатов.

Достоверность проведенных теоретических исследований обеспечивается строгим математическим обоснованием предлагаемых подходов и методов, а также сравнением с теоретическими данными, известными в литературе и полученными автором.

Реализация и внедрение результатов работы.

Теоретические и практические результаты используются в учебном процессе МИЭМ (ТУ) и практике системного конструирования для производства материалов и приборов электронной техники в НИИ микроэлектроники и информационно-измерительной техники, НИИ перспективных материалов и технологий, ГНИИ информационных технологий и телекоммуникаций.

Основные положения выносимые на защиту;

1. Математическая модель многокритериальной задачи принятия решений и методика применения этой модели при практической реализации элементов системы автоматизированного проектирования процессов в лазерной технологии.

2. Обобщенный критерий оценки качества лазерной установки.

3. Модель оптимального управления распределенными лазерными системами.

4. Математическая модель и алгоритм принятия решения для недоминируемых альтернатив лазерных установок.

5. Алгоритм и пакет прикладных программ для осуществления выбора наилучшего варианта лазерной установки с учетом заданных параметров проектирования.

6. Вариант технологического решения лазерно-зондовой установки.

7. Обобщенный алгоритм принятия решений при проектировании процесса формирования объектов в лазерной технологии.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления»; научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника»; IV Российском философском конгрессе «Философия и будущее цивилизации»; Всероссийской междисциплинарной конференции «Философия искусственного интеллекта»; научно-технической конференции «Нанотехнологии - 2005»; научно-технической конференции «Прогрессивные машиностроительные технологии», а также на конференциях МИЭМ (ТУ) для молодых ученых и специалистов в 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 гг.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 19 научных работах, в том числе 2 статьи опубликованы в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном Высшей аттестационной комиссией, получены 4 патента РФ на полезные модели, 1 свидетельство об официальной регистрации программы на ЭВМ.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

Выводы по главе 5. сформирован обобщенный критерий качества лазерных установок используя обобщенный критерий оценки качества, сформирован алгоритм выбора лучшей лазерной установки по критерию К на основе анализа производительности лазерного оборудования, построен алгоритм выбора лазерного оборудования с учетом цифровой и тактической производительности на основе синтеза алгоритмов выбора лазерных установок, представлен обобщенный алгоритм выбора лазерной установки при формировании объектов лазерно-зондовой технологи предложен вариант технологического решения лазерно-зондовой установки.

Заключение

1. Информационная система поддержки принятия решений является составной частью системы автоматизации проектирования процесса производства объектов в лазерной технологии. Показана экономическая и технологическая целесообразность разработки элементов такой автоматизированной системы.

2. Разработана структура автоматизированной системы поддержки принятия решений при проектировании процессов лазерной технологии, позволяющая перейти к реализации формирования объектов на основе существующих перспективных технологий микроэлектроники.

3. Предложена модель и алгоритм оптимального управления распределенными лазерными системами, которые являются составной частью системы поддержки принятия решений при проектировании процессов формирования объектов на этапах аван-проекта. Предложена методика оценки качества лазерных установок, учитывающая функциональные, экологические и экономические локальные критерии качества, которые входят в обобщенный критерий с учетом их весовых соотношений.

4. Разработана модель многокритериальной задачи принятия решений, учитывающая множество показателей и параметров лазерных установок для проведения технологической операции при формировании объекта лазерной технологии.

5. На основе синтеза и анализа алгоритмов выбора лазерных установок, разработан комплекс алгоритмов, позволяющий проектировщикам на основе морфологического анализа-синтеза создавать технические решения устройств формирования объектов в нанотехнологическом масштабе, соответствующий критериям патентоспособной новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости, и обеспечивающий снижение затрат на производство элементов микроэлектроники.

6. На основе предложенных алгоритмов и пакетов прикладных программ разработаны элементы автоматизированной системы проектирования процесса формирования объектов в лазерной технологии.

7. Основным результатом диссертационной работы следует считать разработку информационной системы поддержки принятия решений и базы экспертных данных, на основе которых можно осуществить многокритериальный выбор наилучшего варианта лазерной установки при решении проектных задач. Предложенная схема моделирования позволяет принимать научно обоснованные, технически целесообразные, экономически и технологически выгодные решения при формировании объектов микро- и нанотехнологического масштаба в приборостроении.

1. Fox М. S. The Intelligent Management System: An Overview. // Process and Tools for Decision support. / Ed. By H. G. Sol. Amsterdam: North-Holland Publ. Co., 1983-p. 105-130.

2. Fedorowich J., Williams G. B. Representing Model Knowledge in an Intelligent Decision Support System. //Decision Support Systems — 1986, -#2. -p.3 13.

3. Keen P. G. W. Decision Support Systems: A Research Perspective. //Knowledge Representation for Decision Support Systems /Ed. By L. B. Methlie and R. H. Sprague. Amsterdam: North-Holland Publ. Co., 1985 - p. 23 - 44.

4. Henderson I. C., Ingreham R. S. Prototyping for DSS: A Critical Appraisal. //Process and Tools for Decision Support. /Ed. By G. Fick and R. H. Sprague. -Oxford: Pergamon Press, 1980. p. 5 - 22.

5. Ларичев О.И., Петровский А.Б. Системы поддержки принятия решений: современное состояние и перспективы развития // Итоги науки и техники. М.: ВИНИТИ, 1987. Т. 21, с. 131-164.

6. Alter S. A. Decision Support Systems: Current Practice and Continuing Challenges. Reading, Mass.: Addison - Wesley Publ. Co., 1980. - 316 p.

7. Ginzberg M. J., Stohr E. A. Decision Support Systems: Issues and Perspectives. //Process and Tools for Decision Support. /Ed. by H. G. Sol. Amsterdam: North-Holland Publ. Co., 1983 - p. 9 - 31.

8. А.Д.Сараев, О.А.Щербина. Системный анализ и современные информационные технологии. Труды Крымской Академии наук. -Симферополь: СОНАТ, 2006. С. 47-59.

9. О.С. Моряков. Элионная обработка. М.: Высш. шк., 1990. 128с.: илл.

10. Ю.В. Панфилов, JI.K. Ковалев, В.А. Блохин, и др. Машиностроение. Энцикопедия. Технологии, оборудование и системы управления вэлектронном машиностроении. Т. III. М: Машиностроение, 2000 г., 744 е., илл.

11. П.Малышев В.А. Основы квантовой электроники и лазерной техники: Учеб. Пособие для вузов М.: Высш. шк. 2005. - 543 с.

12. А. М. Бонч-Бруевич, М. А. Ельяшевич. Действие излучения большой мощности на металлы, М., 1970.

13. Вейко В.П., Либенсон М.Н., Таипов P.A. и др.Лазерная технология, Л.: Электроника, 1970. 120 с.

14. Г.Б. Бубякин, Г.Р. Левинсон, А.Н. Свиридов. Технологическое применение газовых лазеров, Л.: ЛДНТП, 1970. — 32 с.

15. Смирнов С. А. Оценка интеллектуальной собственности. М.: Финансы и статистика, 2002 г. 352 е.: ил. Неволин В. К. Физические основы туннельно-зондовой нанотехнологии. Уч. пособие. М. 2000 г.

16. В.В. Рыбалко. Наноразмерные углеродосодержащие материалы. — М.: МИЭМ. 2003 г. 50 с.

17. Новый лазерно-порошковый метод синтеза одностенных углеродных нанотрубок. Углов С.А., Большаков А.П., Савельев A.B., Конов В.И., Горбунов A.A., Помпе В., Граф А.

18. Щука A.A. Наноэлектроника. М.: Физматкнига, 2007 с. 192-193.

19. Двуречениский А. В., Качурин Г. А., Нидаев Е. В., Смирнов Л. С. Импульсный отжиг полупроводниковых материалов. М.: Наука, 1982. -208 с.

20. Venktesan Т., Wu X., Inam А. et al. /ЛЕЕЬ J. Quantum Electronics, 1989. V. 25. №11. P. 2388.

21. Комаров Ф. Ф., Кумахов H. А., Ташлыков И. С. Неразрушающий анализ поверхностей твердых тел ионными пучками. Минск: Университетское, 1987. 260 е., илл.

22. Алмазов А. В., Дзагуров О. Б., Криволап В. В. и др. Препринт НИИЯФ МГУ 88-015/36. М., 1988.

23. Тулинов А. Ф., Чеченин Н. Г., Бедняков А. А. и др. Препринт НИИЯФ МГУ 88-55/76. М., 1988.

24. Затекин В. В., Чеченин Н. Г. //Инф. бюл. Алгоритмы программы. М.: ВНТИЦентр, 1989. Т. 7 С. 5.

25. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973.

26. Кореев В. В., Монахов Э. В., Селезнев Б. В. и др //СФХТ. 1992. Т.5. №12. С. 2320.

27. Chechenin N. G., Chernysh А. V., Korneev V. V. et al. //J. Phys. (Paris) 1993. V. 3.№12. P. 2173.

28. Саати T. Принятие решений. Метод анализа иерархий. M.: Радиосвязь, 1993 г.-320 е., илл.

29. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления: Учеб. для вузов по спец. «Автоматика и упр. в техн. системах». -М.: Высш. шк., 1991. 335 с.

30. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов / О.В. Алексеев, A.A. Головков, И.Ю. Пивоваров и др.; Под. ред. О.В. Алексеева. М.: Высш. шк., 2000. - 497 с.

31. ГОСТ 34.601-90 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Стадии создания».

32. Автоматизированное проектирование машиностроительного гидропривода / И.И. Бажин, Ю.Г. Беренгард, М.М. Гайцгорн и др.; Под общ. ред. С.А. Ермакова. М.: Машиностроение, 1988. - 312 с.

33. Тумковский С.Р. РТУиС, МГИЭМ. Курс лекций «Автоматизированное проектирование РЭС».

34. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР: Учеб. для втузов. -М.: Высш. шк., 1930.- 335 е.: ил.

35. Быков В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении. Ленингр. Отделение, 1989 г. -255 с.

36. Корячко В.П. и др. Теоретические основы САПР: Учебник для вузов/ В.П. Корячко, В.М. Курейчик, И.П. Норенков. — М.: Энергоавтомиздат, 1987, — 400 е.: ил.

37. Вейк А.И. Техническая термодинамика и основы теплопередачи. М.: Металлургия, 1965 г., 375 с.

38. Вейк А.И. Термодинамика, 2-е изд. М.: Высшая к., 1965 г., 282 с.

39. Иванов Ю.В., Лакота H.A. Гибкая автоматизация производства РЭА с применением микропроцессоров и роботов. — Москва, Радио и связь, 1987 г., 464 с.

40. Норенков И.П. Принципы построения и структура САПР. — Москва, "Высшая школа", 1986 г., 146 с.

41. Основы автоматизации управления производством. Под ред. И.М. Макарова. Москва, "Высшая школа", 1983 г., 270 с.

42. Чулков В. П. Расчет комплексов оборудования. М.: МИЭМ, 2006 г., 26 .с

43. Банди Б. Методы оптимизации. Основной курс. — Москва, Высшая школа, 1988 г., 127 с.

44. Р.Хук, Т.А.Дживс. Прямой поиск решения для числовых и статических проблем, 1961 г., 212-219 е.,

45. СлободинМ.Ю., Царев Р.Ю. Компьютерная поддержка многоатрибутивных методов выбора и принятия решения при проектировании корпоративных информационно-управляющих систем. — СПб.: Инфо-да, 2004. 223 с.

46. Васильков В.М. Автоматизация управления производством изделий электроники. М.: Радиосвязь, 1982. - 222 с.

47. Шалагин A.M. Механическое воздействие лазерного излучения на атомы. М.: Физика, 1999 г., 86 92 с.

48. Балкин В.И., Летохов B.C., Миногин В.Г. // Успехи физ. наук. 1985. Т. 147, №1. С. 117-156.

49. Казанцев А.П., Сурдутович Г.И., Яковлев В.П. Механическое воздействие света на атомы. М.: Наука, 1991. 188 с.

50. Манзон Б.М. // Успехи физ. наук. 1981. Т. 134, №4. с. 611 639.

51. Розанов Л.Н. Вакуумная техника: Учебник для вузов. -М.: Высш. школа, 1982.-207 е., ил.

52. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц «Квантовая механика (нерелятивистская теория)» М.: Физматгиз, 1963 г., 704 с.

53. В.И. Иванов, Взаимодействие высокоинтенсивных ионизирующих излучений с твердым телом; редактор В.О. Вальднер; Москва; МИРЭА; 1994 г., 114 с.

54. К.А. Валиев, A.B. Раков; Физические основы субмикронной литографии в микроэлектронике; Москва «Радио и Связь» 1984.

55. Климков Ю. М. Прикладная лазерная оптика. М.: Машиностроение. 1985. 128 с.

56. Пахомов И. И., Рожков О. В., Рождествин В. Н. Оптико-электронные квантовые приборы. М: Радио и связь, 1982, 456 с.61.3аказнов Н. П., Крирюшин С. И., Кузичев В. Н. Теория оптических систем 3-е изд. М.: Машиностроение, 1992. - 448с.: ил.

57. Васильев Ф.П. О градиентных методах решения задач оптимального управления системами, описываемыми параболическими уравнениями // Оптимальное управление. Сборник. — М.: Знание, 1978. — 144 е., С. 118143.

58. Бутковский А.Г., Пустыльников JI.M. Теория подвижного управления системами с распределенными параметрами. -М.: Наука, 1980 г., 384 с.

59. Чубаров Е.П. Управление системами с подвижными источниками воздействия.-М.: Энергоатомиздат, 1985.

60. Современное состояние теории исследования операций / Под ред. H.H. Моисеева. -М.: Наука, 1979.

61. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования. -М.: Радио и связь, 1982.

62. Лотов А В. Введение в экономико-математическое моделирование. М.: Наука, 1984.

63. Современное состояние теории исследования операций. — М.: Наука, 1979.

64. Семенкин Е.С., Семенкина О.Э., Терсков В.А. Методы оптимизации в управлении сложными системами: Учебное пособие. — Красноярск: Сибирский юридический институт МВД России, 2000. — 254 с.

65. Вишневский A.C., Домась К.И. Таун Н.К. Моделирование и алгоритмизация оптимального управления распределенными системами// Системы управления и информационные технолонии, 2008, 1.2(31). С. 291-295.

66. Катулев А.Н., Северцев H.A. Математическрге методы в системах поддержки принятия решений. М.: Высшая школ, 2005. - С. 30-31.

67. Каипов В.Х., Селюгин A.A., Дубровский С.А. Методы обработки данных в системах с нечеткой информацией. Фрунзе: Илим, 1988. — 187 с.

68. Борисов А.Н., Алексеев A.B., Меркурьева Г.В. и др. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений. М.: Радио и связь, 1989. — 304 с.

69. Вишневский A.C., Домась К.И., Тхань Н.Д., Бинь JI.T. Математическая модель и алгоритм принятия решения для недоминируемых альтернатив // Системы управления и информационные технологии, 2008, 2.3(32). С. 336-339.

70. Петренко А.И., Семенков О.И. Основы построения систем автоматизированного проектирования. — 2-е изд., сетр. — К.Вище шк. Головное издательство, 1985 г. — 294 с.

71. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Метод измерения нанорельфа и наноструктуры поверхности подложки. НТК «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления». — Датчик 04. -М.: МИЭМ 2004, Судак 2004, материалы конференции.

72. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Системы формирования и сканирования нанообъектов. НТК «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления». Датчик 04, - М.: МИЭМ 2004, Судак 2004, материалы конференции.

73. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Построение аналитических устройств наноэлетроники на основе квантомеханического подхода Деп. Рук. ВИНИТИ № 1204-В 2004; 13.07.04.

74. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Механическое и полевое тестирование модифицированых наноструктур. Деп. Рук. ВИНИТИ № 1202 В 2004; 13.07.04.

75. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Тунельный метод измерения нанорельефа поверхности. Деп. Рук. ВИНИТИ № 1201 -В 2004; 13.07.04.

76. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Оптоволоконная нанотехнология в элетронике и методы ее реализации. Деп. Рук. ВИНИТИ № 1203 В 2004; 13.07.04.

77. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Устройство перемещения для нанотехнологии. Пат. РФ на ПМ № 37580 опубл. 27.04.04. Б.И. № 12.

78. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Устройство для регистрации химического состава. Пат. РФ на ПМ № 43104 оп. 27.12.04. Б.И. № 36.

79. Домась К.И., Ивашов E.H. Устройство для получения нанодорожек. Пат. РФ на ПМ № 42696 опубл. 27.12.04. Б.И. № 34.

80. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Измерительное устройство для нанотехнологии. Пат. РФ на ПМ № 42697 опубл. 27.12.04. Б.И. № 34.

81. Домась К.И., Ивашов E.H. Расчет электро-физических параметров в лазерно-зондовой нанотехнологии. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006610207. Зарегистрирована 10.01.06 г.

82. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Формирование нанообьектов на подложке с использованием оптоволокна. НТК «Вакуумные технологии и нанотехнологии». Вакуум 03. - М.: МИЭМ 2003, Судак 2003, материалы конференции.

83. Домась К.И., Ивашов E.H. Лазерно-зондовая технология как инструмент механического воздействия на атомы. Труды IX международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросхемы». -Ульяновск: УлГУ, 2007. 323 е., С. 114.

84. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Применение измерительных лазеров в нанотехнологии. НТК «Нанотехнологии 2005». — М.: МИЭМ 2005, Владимир 2005, материалы конференции.

85. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Метод регистрации химического состава поверхности объекта в нанотехнологии. НТК «Прогрессивные машиностроительные технологии». Образование через науку 2005. — М.: МИЭМ 2005, Москва 2005, материалы конференции.

86. Домась К.И., Ивашов E.H. и др. Формирование наноструктур на атомарном уровне. НТК «Прогрессивные машиностроительные технологии». Образование через науку 2005. - М.: МИЭМ 2005, Москва 2005, материалы конференции.

87. Технологические системы электроники»1. Львов Б.Г.1. Профессор кафедры

88. Технологические системы электроники» Доцент кафедры