автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Методология системы управления качеством в процессе производства сверхпроводников на основе фуллеренсодержащих материалов

На правах рукописи

БУТУЗОВ Станислав Юрьевич

МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА СВЕРХПРОВОДНИКОВ НА ОСНОВЕ ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность: 05.02.23. Стандартизация и управление качеством продукции (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 2004

Работа выполнена на кафедре технологических основ радиоэлектроники Московского Государственного института радиотехники, электроники и автоматики (Технического университета)

Официальные оппоненты:

1. Доктор технических наук, профессор Тебекин А. В.

2. Доктор технических наук, профессор Гамкрелидзе С. А.

3. Доктор технических наук, профессор Таранцев А. А.

Ведущая организация: 22 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации

Защита диссертации состоится «17» июня 2004г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.131.04 при Московском Государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (Техническом университете) по адресу: Россия, 117454, г. Москва, просп. Вернадского, 78.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИРЭА.

Автореферат разослан « д » 2004г., исх. № &3 -дс

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направлять в МИРЭА по указанному адресу.

Телефон для справок: (095) 433-02-66

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

А Н. Гусей

Общая характеристика работы

Актуальность диссертационной работы. Вступление Российской Федерации в члены Всемирной Торговой Организации (ВТО) требует коренного совершенствования производственных процессов на отечественных предприятиях. После вступления России в ВТО будут упразднены таможенные пошлины, защищающие многие отрасли промышленности (в частности, электронную). В этом случае на российский рынок увеличится количество импортных товаров. Достойную конкуренцию им смогут составить только качественные российские товары.

Данные процессы требуют измерений OCШBШ IX принципов управления процессами производства на отечественных предприятиях, создания систем управления качеством, аналогичных существующим в развитых зарубежных странах.

Введение в действие в июле 2003 г. Федерального закона № 184-ФЗ «О техническом регулировании» существенно расширило полномочия российских предприятий за счет большей самостоятельности в рамках своих отраслей промышленности осуществлять процесс производства продукции. При этом возросла ответственность руководителей предприятий за выпуск некачественной продукции, увеличилась значимость стандартизации и сертификации выпускаемой продукции, технологий и услуг.

В Концепции национальной политики России в области качества продукции и услуг отмечается, что завоевания Россией лидирующего положения в ряде секторов мирового рынка связано с решением проблемы производства конкурентоспособных отечественных товаров.

Особенно актуальны проблемы повышения качества продукции в отечественной электронной промышленности. Финансовый оборот мирового рынка изделий радиоэлектроники за последние несколько лет превысил триллион долларов США. Рынок изделий широкого потребления данной отрасли промышленности насыщен товарами из стран Юго-восточной Азии, высокотехнологические системы производят в США (примерно 40%), Японии (20%) и некоторых странах Западной Европы (25%). Когда в России будет практически организовано производство конкурентоспособных наукоёмких изделий электронной техники, что непосредственно связано с внедрением современных систем управления качеством продукции, то отечественные электронные системы займут достойное место на мировом рынке.

Изделия электронной техники, создаваемые на базе перспективных проводящих материалов, используются в настоящее время во многих важнейших производственных сферах: авиационной, космической, военной, атомной, энергетической. Также областью использования данных материалов в последнее время стала отрасль норыи информационных и телеком-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАН БИБЛИОТЕКА С.Петербгвг£у/л

оэ гоо^Ы^

муникационных технологий, применение в которых высокотехнологичных проводящих материалов позволяет создавать высокопроизводительные кластерные информационно-управляющие системы.

Однако в России не производятся в достаточном объёме проводящие материалы, удовлетворяющие современным требованиям качества. Ежегодно государство тратит существенные (по оценке автора, свыше 75 миллионов долларов США) валютные средства для экспортирования из-за рубежа электронных систем, создаваемых на основе перспективных проводящих материалов.

Увеличение объёма производства на российских предприятиях качественных проводников, стоимость которых будет существенно ниже зарубежных аналогов (стоимость одного грамма экспортного материала превышает 1000 долларов США), позволит сэкономить крупные финансовые средства, а также обеспечить независимость ряда важнейших отраслей отечественной промышленности от зарубежных поставщиков.

Анализ требований, предъявляемых к проводникам, показывает, что наиболее перспективными являются материалы, имеющие удельное электрическое сопротивлениер менее 10"13 Ом-см в диапазоне рабочих температур электронных, информационных и телекоммуникационных систем (Т свыше 300 К). В настоящее время производятся сверхпроводящие материалы, в которых необходимое значение р достигается при температурах ниже 150 К." Исследования Центра структурных исследований при Российской академии наук позволяют сделать заключение о том, что достичь необходимых характеристик можно в материалах, в которых эффект бездис-сипативного переноса энергии осуществляют элементарные частицы, значения квантовых чисел которых отличаются от подобных значений для электрона. Необходимо решить ряд теоретических вопросов, связанных с возможностью синтеза этих перспективных материалов.

При выполнении исследований при авторском участии были получены керамические материалы а также сверхпроводники, созданные на основе фуллеренсодержащих веществ, легированных Fe, &, Zn. Экспериментальные исследования физико-технических параметров данных материалов показали, что их удельное электрическое сопротивление р на 6-5-7 порядков меньшер проводящих материалов, используемых в электронной промышленности (например, меди, р которой при комнатной температуре составляет величину 1,72-10"в Ом-см), но на 7т8 порядков больше р классических сверхпроводников (примерно 10-21 Ом-см при температурах ниже температуры кипения жидкого азота). Также они обладают диамагнитными свойствами, и в них наблюдается фазовый переход «диамагнетик-парамагнетик» при высоких температурах (свыше 371 К). Таким образом, синтезированные материалы могут быть

условно отнесены к классу сверхпроводников, у которых критическая температура перехода Те превышает значения рабочих температур электронных систем, но при этом значение р существенно больше, чем у существующих. Таким образом, повышение значения Те одновременно повышает р перспективных сверхпроводящих материалов.

Повышение производительности российских предприятий связано с совершенствованием на них систем управления качеством продукции.

Анализ существующих в настоящее время в России систем управления качеством показывает, что основными достижения в этой области представляют собой методы технологического обеспечения качества на стадии исследований и разработок по созданию новой продукции, статистическое регулирование качества с использованием контрольных карт, а также специализированные государственные и отраслевые стандарты. Однако при переходе к рыночным условиям исчезают директивные методы управления, появляется конкуренция товаропроизводителей, что требует разработки новой методологии управления качеством продукции на российских предприятиях.

Отечественная школа управления качеством продукции, товаров и услуг базируется на работах таких учёных, как Ю. П. Адлер, Б. В. Бойцов, В. Н. Бурков, В. А. Васильев, И. Г. Венецкий, А. В. Гличёв, А. М. Длин, Н. Д. Ильенкова, Д. В. Космачёв, Г. Д. Крылова, В. А. Лапидус, И. И. Мазур, В. П. Марин, В. В. Окрепилов, Т. М. Полховская, Ю. Т. Рубаник, В. В. Си-дорин, В. Л. Шпер, В. Д. Шапиро и других.

Отличие предлагаемой диссертации от работ названных авторов заключается в том, что в ней представлена методология система управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников в условиях децентрализации государственного управления, в то время как работы перечисленных специалистов посвящены в основном социально-экономическим вопросам создания качественной продукции, а также решению проблем квалиметрического обеспечения.

Создавать современные системы управления качеством отечественной продукции необходимо на принципах Всеобще» о Менеджмента Качества (Total Quality Management) и в соответствии с требованиями международных стандартов ИСО серии 9000-2001.

Поэтому производство сверхпроводников необходимо начинать с этапа маркетинга и выполнения научно-исследовательских и опытно -конструкторских работ (НИОКР). Определяются основные физико-технические параметры проводящих материалов, которые являются показателями качества, и которые должны быть реализованы на стадиях технологической подготовки производства и создания материалов. Проверка со-

ответствия качества произведённого материала требуемым параметрам проводится на этапе производственного контроля.

Необходимо разработать технологические основы синтеза перспективных сверхпроводящих материалов, являющихся составной частью системы управления качеством в процессе производства сверхпроводников. В процессе производства необходимо достичь соответствующих значений физико-технических параметров производимых материалов.

Контроль параметров производимых материалов в значительной степени определяется метрологическим обеспечением, которое должно удовлетворять уровню технологии. Необходимо строить систему контроля качества на неразрушающих методах, что позволяет приблизить систему управления качеством к идеализированной схеме, подобной системе мониторинга. В этой системе управления метрологическое обеспечение выполняет функцию звена обратной связи.

Также современная система управления качеством на российских предприятиях должна строиться на основе высокопроизводительных автоматизированных информационно-управляющих систем, в которых комплексно решаются вопросы технологического и метрологического обеспечения производства сверхпроводников. В этом случае решается проблема социального характера, когда человеческий фактор не будет оказывать существенного влияния на производственный процесс. Применение для передачи информации специальных проводящих сред (создаваемых на основе сверхпроводящих материалов) в которых возможен бездиссипативный перенос энергии, позволит создавать автоматизированные информационно-управляющие комплексы производительностью свыше 1 Петафлопс (Пфлопс) (1015 FloPS - Floating point Operation Per Second). Существующие в настоящее время компьютерные кластерные системы имеют пиковую производительность на уровне 1012 флопс.

Данную систему следует создавать на основе CAN (Controller Area Network) - сети, в которой предполагается наличие сети контроллеров и общего протокола взаимодействия всех элементов системы, соединённых воедино.

Производство на российских предприятиях конкурентоспособных сверхпроводящих материалов также требует внедрения в производственный процесс CALS-технологий (Computer Aided Life Support), т.е. компьютерных технологий, предназначенных в широком смысле для сопровождения всего жизненного цикла изделия.

Актуальными являются вопросы обеспечения комплексной безопасности функционирования промышленных предприятий, а также диагностирования технических модулей компьютерных систем на предмет вы-

явления в них несанкционированных элементов, способных выполнять вредоносную функцию.

Объединение перечисленных составляющих в единую структуру, установление логических взаимосвязи между ними, направленные на совершенствование деятельности, обеспечат функционирование системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводящих материалов.

Целью диссертационной работы является решение крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное значение - повышение конкурентоспособности на мировом рынке отечественных сверхпроводников посредством создания методологии системы управления качеством в процессе производства сверхпроводящих фуллеренсодержащих материалов на базе автоматизированных комплексных информационно-управляющих квалиметрических и технологических систем.

Для достижения указанной цели в диссертации решены следующие задачи:

• проведён анализ систем управления качеством продукции ведущих отечественных и зарубежных производителей изделий электронных систем;

• проведён анализ существующих квалиметрических методов оценки качества сверхпроводников;

• исследован отечественный и зарубежный опыт создания высокопроизводительных компьютерных информационно-управляющих кластерных систем;

• проведено научное обоснование структуры системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, основанная на принципах Всеобщего Менеджмента Качества;

• проведено обобщение и развитие теоретических основ создания сверхпроводников, имеющих удельное электрическое сопротивление менее 10-13 Ом-см в диапазоне рабочих температур (300-5-400 К);

• теоретически сформулированы и практически рачработаны технологические основы синтеза фуллеренсодержащих сверхпроводящих материалов;

• разработаны бесконтактные неразрушающие методы оценки качества фуллеренсодержащих сверхпроводников;

• разработана структура высокопроизводительной автоматизированной информационно-управляющей квалиметрической и технологической системы с производительностью 1 Пфлопс;

• исследованы вопросы использования фуллеренсодержащих сверхпроводников для проектирования сверхбыстродействующих микропроцессорных систем;

• сформулированы основные положения проекта стандарта предприятия по выпуску фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана методология системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, базирующаяся на принципах Всеобщего Менеджмента Качества;

• сформулированы научные основы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников при использовании CALS-технологий;

•научно обоснованы физические принципы бесконтактного измерения основных электрофизических параметров фуллеренсодержащих сверхпроводников;

•научно обоснованы основы стандартов предприятия электронной техники, производящего фуллеренсодержащие сверхпроводники, создаваемые на базе международных стандартов ИСО семейства 9000 и российского стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2001;

• научно обоснованы основы создания комплексных высокопроизводительных (производительностью до 1 Пфлопс) автоматизированных информационно-управляющих квалиметрических и технологических систем, предназначенных для управления качеством фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы, основными из которых является разработанная автором система управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, позволяют решить проблему организации выпуска конкурентоспособных высокотехнологичных систем на основе стандартов предприятий по выпуску электронной техники. При этом разработана структура сверхбыстродействующей информационно-управляющей компьютерной системы на основе использования микропроцессорных устройств, создаваемых на основе перспективных сверхпроводящих материалов. Практическое применение данных результатов на отечественных предприятиях электронной промышленности позволит на стандартном имеющемся оборудовании осуществлять выпуск высокотехнологических систем электронной техники, размеры элементной базы будут меньше 0,1 мкм. Это обстоятельство в первую очередь будет способствовать развитию производства электронных систем на оборонных предприятиях России, которые в силу особых требо-

ваний к применяемой элементной базе радиоэлектронных устройств оказались после 1991 г. в очень тяжелом экономическом положении.

Также результаты диссертации позволят осуществлять в новых экономических условиях подготовку современных специалистов в области управления качеством в Российской Федерации.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы:

• при проектировании сверхскоростных автоматизированных информационно-управляющих систем Главного управления кадров МВД России;

• при проектировании высокопроизводительных автоматизированных систем управления безопасностью промышленных предприятий г. Москвы;

• при проектировании высокоскоростных систем обработки информационных потоков автоматизированных систем поддержки принятия управленческих решений при чрезвычайных ситуациях МЧС России;

• в учебном процессе Московского Государственного института радиотехники, электроники и автоматики (Технического университета) при преподавании учебных дисциплин «Основы микроэлектроники», «Управление качеством и квалиметрия», «Методы и средства измерения, испытания и контроля», а также в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России в учебном курсе «Информационные технологии в системах безопасности».

На защиту выносятся:

1. Система управления качеством в процессе производства сверхпроводников, основанная на принципах Всеобщего Менеджмента Качества, включающая в себя следующие этапы:

• исследование состояния и перспектив развития, оценку конкурентоспособности фуллеренсодержащих сверхпроводников;

• исследование и разработка научных основ создания фуллеренсодержа-щих сверхпроводников;

• разработка технологических основ получения сверхпроводящих материалов, а также технологических основ синтеза эпитаксиальных структур и многослойных токоведущих комплексов с учётом результатов научных исследований;

• разработка методов контроля качества фуллеренсодержащих сверхпроводников на этапах технологического производства, при исследовании их свойств, испытаниях, оценке экспериментальных характеристик и показателей надёжности;

• анализ системы управления качеством в процессе производства, направленный на повышение экономической эффективности;

• разработка стандартов предприятия электронной техники, регулирующих выпуск продукции,

которые методологически объединены в единую структуру.

2. Система показателей качества фуллеренсодержащих сверхпроводников, предназначенная для создания стандартов предприятий, выпускающих данные материалы.

3. Бесконтактные неразрушающие методы метрологического обеспечения системы управления качеством в процессе производства фуллерен-содержащих сверхпроводников.

4. Структура автоматизированной информационно-управляющей квалиметрической и технологической системы, создаваемой на основе CAN-технологий, предназначенная для автоматизации процесса управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

5. Метод диагностирования технических модулей автоматизированной системы управления качеством в процессе производства фуллеренсо-держащих сверхпроводников.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на более чем 20-ти Международных, Всесоюзных и Всероссийских научно-практических конференциях, в том числе, таких как:

• 1-ой Межгосударственной конференции «Материаловедение высокотемпературных сверхпроводников» (Украина, Харьков, 1993);

• Международной конференции «Materials and Mechanism of Superconductivity» (France, Grenoble, 1994);

• Всероссийских конференциях, проводимых в 22 Центральном научно-исследовательском испытательном институте Министерства обороны России и 46 ЦНИИ МО России (Москва, 1992-1998 гг.);

• VI и VII Международных конференциях «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва, Институг проблем управления РАН, 1998,1999);

• Международной конференции «The Gordon Research Conference of Superconductivity», (Oxford, England, 2001);

• Международных конференциях «Системы безопасности» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 1996-2003);

• IV Международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии сопровождения и поддержки наукоемкой продукции на всех этапах жизненного цикла» (г. Королёв М О., 2002);

• VIII, DC Международных форумах «Технологии безопасности» (Москва, ВВЦ, 2003,2004);

• Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» Intennatic - 2003 (Москва, МИРЭА ,2003);

• Международной научно-практической конференции «Оценка профессионального риска. Теория и практика» (Сербия и Черногория, г. Ниш, НГУ.2003)

и на ряде других конференций.

Публикации по работе. По теме диссертации опубликовано 49 научных работ (в том числе 37 - в единоличном авторстве), из них 3 монографии, 1 учебное пособие. Основные результаты исследования представлены в научных изданиях, в которых могут публиковаться основные результаты, включаемые в докторские диссертации, таких как «Электронная техника. Серия «Управления качеством, стандартизация, метрология, испытания», «Заводская лаборатория. Диагностика материалов», «Письма в Журнал технической физики», «Известия вузов. Материалы электронной техники», «Наукоёмкие технологии», сборниках научных трудов Института проблем управления РАН, МИРЭА, МИСиС и ряде других. Получен патент на изобретение.

Личный вклад автора. В совместных публикациях автору принадлежит: постановка и формализация задач исследования, разработка методов контроля, участие в технической реализации результатов, теоретические расчёты, а также проведение экспериментальных исследований синтезированных сверхпроводящих материалов.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 225 наименований и 3 приложений.

Объём диссертации: 295 страниц машинописного текста с рисунками и графиками, в том числе список литературы на 15 страницах и 3 приложения на 7 страницах.

Основное содержание работы

Введение. Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, сформулирована её цель, приводятся положения и основные результаты, выносимые на защиту, отмечается научная новизна и практическая ценность диссертации.

В первой главе «Анализ систем управления качеством продукции» проведён анализ отечественных и зарубежных систем менеджмента качеством продукции, являющихся объектом исследования диссертационной работы.

Зарубежные системы управления качеством базируются на достижениях таких учёных и специалистов, как Э. Деминг, Дж. Джуран, К. Ишикава, Ф. Кросби, Г. Тагучи, А. Фейгенбаум и др., которые разработали научные основы систем управления качеством передовых заграничных стран.

Показано, что качество продукции в основном зависит от:

• качества сырья и материалов;

• уровня развития науки и техники;

• уровня и прогрессивности применяемой технологии;

• организации труда и производства;

• квалификации кадров.

Анализ исторического развития систем управления качеством показал, что решение проблем качества товаров оказывали положительное влияние на экономическое развитие государства, и наоборот, повышение экономического уровня развития в свою очередь оказывало позитивное воздействие на качество производимых товаров и услуг.

Представлены основные этапы совершенствования систем качества и причины, приводящие к их изменениям. Показано, что совершенствование систем происходило вследствие следующих основных причин:

• необходимость проникновения товаров на внешние рынки сбыта, что требует интересы развития национальной экономики любого государства;

• качественные улучшения технологий, основанных на достижениях науки и техники;

• качественные изменения в системе управления производством, связанные с изменениями производственных отношений на различных исторических этапах.

Проведен анализ систем управления качеством создания электронных систем в США, Японии, странах Западной Европы и Юго-Восточной Азии. Во всех странах системы менеджмента качества строятся с учётом требований стандартов ИСО серии 9001. Для каждой системы были выявлены её характерная особенность формирования, связанные с особенностями национальной экономики каждой из стран. Показано, что для одних государств проблемы становления систем заключались в существенном влиянии социальных факторов, для других - отсутствие достаточного количества и качества материальных ресурсов и т.п. На настоящий момент за счёт мировой экономической интеграции данные проблемы решены. Показано, что качество зарубежной продукции на 95% зависит от ответственности системы управления качеством и 5% от исполнителей (соотношение Джурана-Деминга).

Для российских производств данное соотношение выполняется с точностью наоборот - основная доля несоответствий падает на исполнителей. Это одна из основных методических проблем создания современной системы управления качеством на российских предприятиях. Во-вторых, менеджмент российских компаний не осознаёт до сих пор, что единственной альтернативой создания системы управления качеством являются базовые стандарты ИСО семейства 9000. Суть проблемы, в данном случае заключается в том, что, с одной стороны российским компаниям необходимы серьёзные структурные изменения, глубокие перемены в стиле и методах менеджмента, общей корпоративной структуре. С другой стороны, стандарты ИСО семейства 9001 весьма консервативны. Использование их для целей обеспечения качества опирается на принцип: «Документируй то, что делаешь, делай то, что задокументировано». Нарушение данного принципа приведет к тому, что система качества потеряет способность к аудиту. Если же документировать существующую систему, то это приведет к стагнации уровней качества продукции и процессов на низких уровнях. В-третьих, культурные основы российской промышленности неадекватны принципам, заложенных в стандартах ИСО семейства 9000. Основной принцип существующих в России систем управления качеством - репрессивный, основанный на поиске виновных. Будущее за менеджментом, основанном на силе правил. В-четвёртых, проблема российских предприятий заключается в том, что не развивались в достаточной мере статистические методы управления качеством.

Данный анализ позволяет заключить, что с учетом предстоящей интеграции России в мировое экономическое сообщество систему управления качеством необходимо строить с учётом опыта зарубежных стран, базируясь на принципах международных стандартов ИСО семейства 9000.

Для минимизации влияния на качество продукции исполнителей российскую систему управления качеством необходимо формировать на базе современных автоматизированных комплексных систем управления, что позволит установить соотношения Джурана-Деминга на уровне 98%-2%.

В результате анализа сформулировано, что, исходя из практического использования материалов, система управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, основанная на принципах Всеобщего Менеджмента Качества, должна включать в себе следующие основные этапы:

• исследование состояния и перспектив использования и развития, оценку конкурентоспособности перспективных сверхпроводников;

• исследование и разработка физико-технических основ создания перспективных сверхпроводящих материалов;

• разработка технологических основ производства сверхпроводников;

• разработка методов контроля качества сверхпроводников на этапах технологического производства, при исследовании их свойств, испытаниях, оценке экспериментальных характеристик и показателей надёжности;

• анализ системы управления качеством в процессе производства, направленный на повышение экономической эффективности;

• разработка стандартов предприятия электронной техники, регулирующих выпуск продукции.

Методологическое наполнение и объединение данных этапов представлено в последующих главах диссертации.

Во второй главе «Теоретические основы системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников» представлены результаты теоретического исследования эффекта бездиссипативного переноса энергии в сверхпроводниках при температурах свыше 300К, на основе которых проведено научное обоснование системы показателей качества фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Для этого был проведён анализ существующих теорий, объясняющих явление сверхпроводимости:

• классической теории Бардина-Купера-Шриффера, в которой в качестве системы, ответственной за инициализацию процесса переноса энергии в веществе, является кристаллическая решётка, а элементарной частицей, передающей энергию, является фонон;

• теорий, в которых передача энергии осуществляется такими частицами, как магноны (кванты спиновых волн в спиновой системе атомов решетки), плазмоны (коллективные возбуждения электронов в металлах с высокой концентрацией носителей заряда);

• современных теорий, опирающихся на последние достижения в области фрактальной физики и флуктуационных процессов, происходящих в сверхпроводниках.

Теоретические аспекты создания перспективных сверхпроводников опираются на сформулированный автором закон сохранения энергии в виде: «Полная энергия в любой точке пространства Е„р, включающей электромагнитную Езм и материальную Емюп составляющие, остаётся величиной постоянной», т.е. Епр= Езм+ Емат=СО№1. При внешних воздействиях меняется соотношения между значениями данных составляющих. Другой аспект, который учитывается при создании стабильной во времени сверхпроводящей среды, заключается в том, что первая производная химического потенциала среды ¡1 от времени t является отрицательной величиной,

т.е.(#<0).

Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что в сверхпроводящих средах выполняется зависимость

= const, О)

связывающая удельное электрическое сопротивленияр материалов и критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние Те. Данная зависимость верна для сверхвысокотемпературных сверхпроводников. Таким образом, при повышении критической температуры также повышается значение удельного электрического сопротивления в сверхпроводящей среде. Т. е., проигрывая в величине удельного электрического сопротивления, выигрываем в значении критической температуре перехода в сверхпроводящее состояние.

Проведено исследование построенной на основе данных таблицы Менделеева математической регрессионной зависимости, связывающей величину удельного электрического сопротивления р материалов, в которых наблюдается эффект сверхпроводимости, с их основными характеристиками: плотностью р, параметром кристаллической решётки d и его атомным номером

Был получен следующий вид регрессионной зависимости: /7 = 5,113 - 0,095/J1««"0-64 -lt641pw,JwV +895,1р^dV3п2'66 + ^

Минимальное значение данной функции определялось по методу Монте-Карло. Минимальное значение удельного электрического сопротивления достигается при величине nml/З, что косвенно подтверждает гипотезу о том, что в бездиссипативной переносе энергии участвуют кварки, т.е. частицы имеющие заряд, равный е/3 (е - заряд электрона). Необходимая плотность материала при этом составляет величину порядка 200 кг/м3, а постоянная решётки - 0,5 нм. Удельное электрическое сопротивление в таком материале достигает значение

Теоретические основы управляемого образования частиц, участвующих в бездиссипативном переносе энергии в серхпроводящей среде, были сформулированы при изучении эффекта увеличения частоты электромагнитного излучения.

Теоретически показано, что величина фазовой скорости V переноса энергии в среде связано со скоростью света с следующим образом:

где n = 2,3,4,...

т.е. на выходе из данного устройства фазовая скорость распространения электромагнитного излучения в -Jn больше, чем на входе. Т.о., данное устройство позволяет управлять фазовой скоростью распространения элек-

тромагнитного излучения в среде. Экспериментально было получено максимальное значение п=9.

Изучение данного эффекта позволило объяснить, как происходит перевод массовой составляющей частицы в энергетическую. Был сформулирован критерий образования частиц, участвующих в переносе энергии в сверхпроводниках. Известно, что данный переход возможен только в том случае, когда выполняется правило «золотого сечения», характеризующее соотношение между массовой и энергетической составляющими:

0,3 8т, V* =тУ„

(2)

где - массы покоя электрона и образующегося кварка, соот-

ветственно; - скорости распространения электрона и кварка в среде, соответственно.

Решая относительно V*, получаем:

,.0^. (3)

Имеем, с одной стороны:

где - постоянная Планка; - частота образующегося кварка.

С другой стороны, как уже отмечалось, чтобы произошло электрон-кварк превращение, электрон должен развить достаточную для этого скорость, т.е. его энергия с учётом релятивистского эффекта может быть выражена как

(4)

Учитывая, что левые части (3) и (4) равны, получаем при условии, что кварк имеет в среде скорость света с, значение эффективной массы:

т. =

лЬу ~4с~

(5)

Однако для реальных условий следует учитывать и величину показателя преломления характерную для среды при перемещении в ней элементарных частиц. Т. е.,

. звгуп

т, —-

Ас

(6)

Формула расчёта величины скорости, до которой необходимо «разогнать» электрон, чтобы произошел переход электрон-кварк, выглядит следующим образом:

„ с /4ст.

V. =°.57-Л -Т-Т • п\яНуп

(7)

Формула (7) с учетом постоянных величин может быть записана:

и4-10м

(8)

Данная формула позволяет рассчитать необходимую скорость Разгона электрона, при которой будет реализован эффект, аналогичный эффекту увеличения частоты электромагнитного излучения.

Разработана физико-математическая модель, описывающая магнитные явления, протекающие в объёме сверхпроводящих сред.

Вывод оценки величины магнитного поля основан на том, что кроме силы осциллирующего электрического поля, которое, как известно, исчезая, рождает также осциллирующее магнитное, б>дет действовать и сила магнитного поля.

В этом случае можно рассчитать результирующую силу Дг. как:

'« 1

где - модули сил магнитного и электрического полей, соот-

ветственно.

С другой стороны РТ можно определить как:

ту

где т - масса электрона, v - скорость электрона в момент времени ¡=1о; Я - радиус орбиты, по которой вращается электрон. Таким образом, имеем- _

т^ Г*

Подставляя соответствующие выражения для рмир^,, получаем:

ш1 [

где е - заряд электрона; к - электрическая постоянная. Выполнив элементарные преобразования, получаем:

В,

Учтём использование релятивистской массы электрона

Д,

=11и -[Е)г

¡истской массы э,

=11 т"с м

(9)

(10)

Вторым подрадикальным членом выражения (10) можно пренебречь вследствие его ничтожно малого значения по сравнению с первым. Учитывая это, и подставляя значения постоянных величин, получаем:

Получаем, что величина магнитной индукции в объёме сверхпроводника достигает огромной величины (порядка 1025 Тл). Получаем, что внутри среды происходит образование магнитного потока, определяемого величиной Ф=аВ03'Л(где 5 - площадь поверхности среды). Это приводит к тому, что в приповерхностной области возникают макроскопические токи (вихревые токи Абрикосова). Перенос энергии в среде осуществляется элементарными частицами, распространяющимися по межатомному пространству, причём максимальный поток распространяется в пространстве, равномерно удалённом от атомных плоскостей.

Получена аналитическая зависимость значения плотности тока от величины температуры перехода в сверхпроводящее состояние.

Вывод базировался на том, что энергия, которая выделяется при прохождении в среде тока, равная расходуется на разогрев объёма сверхпроводника, и при достижении в нём критической температуры Тс разрушает эффект бездиссипативного переноса энергии. При этом внутренняя энергия этого объёма увеличивается на величину Баланс энергии для этого случая выглядит как:

где I - величина квазинезатухающего тока в среде; R - сопротивление объёма сверхпроводника; к - константа Болъцмана; Т0 - температура среды.

В результате получаем формулу для расчета критической плотности тока (/ -1/5) в материале: _

2 рУ

(12)

где V- объём материала; 5- площадь поверхности материала. Проведено описание возникновения эффекта бездиссипативного переноса энергии в сверхпроводящей среде при температурах свыше ЗООК.

Вывод основан на том, что

8Е — = 0,

дг

где - энергия в любой точке объёма сверхпроводящей среды.

дТ

сг ау(7р дУ{Т) _ Ъ к т'с1 сЫ(Т) д(Г0+УсаАГ)_

дТ дТ

дТ

дТ

т.е.

дТ

где т* - эффективная масса носителей заряда в среде; к - константа Больцмана; п - показатель преломления сверхпроводника; V - объём элементарной кристаллической ячейки; с - скорость света в вакууме; а - объёмный коэффициент температурного расширения. (Данная зависимость верна для области температур Тс±лТс, где лТе - ширина температурного перехода в сверхпроводящее состояние).

Из анализа последнего выражения следует, что величина ^^ < 0,

т.е. с уменьшением температуры концентрация носителей заряда N(7) увеличивается, что характерно для температурной зависимости носителей заряда в металлах.

Теоретически обоснованы кристаллографические особенности фуллеренсодержащих сверхпроводящих материалов.

Показано, что достижение скорости, при которой происходит переход электрон-кварк, возможно при условии, что в кристаллической решётке сформированы локализованные в пространстве «ответвления». В этом случае попадающий в него электрон испытывает необходимое ускорение.

Определено, что «ответвление» должно отвечать нескольким требованиям:

• локализоваться в точно определённом месте;

• иметь «глубину», достаточную для ускорения электрона при превращении его в кварк.

Выполнение этих требований возможно при условии создания специальной кристаллической решетки.

Показано, что наиболее перспективными для создания сверхпроводящей среды являются фуллеренсодержащие материалы, в состав которых входят в определённых пропорциях железо, хром и цинк, что позволяет реализовать сформулированные условия.

На основе теоретических исследований, изложенных в данной главе, была разработана система показателей качества перспективных сверхпроводников.

Определено, что требуемая величина удельного электрического сопротивления сверхпроводников р должна быть менее 10~13 Ом-см; критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние Тс - примерно 370±2 К; критическая плотность тока в материале, I - примерно 3Д108 А/см2.

Полученные автором основные принципы бездиссипативного переноса энергии в сверхпроводящей среде при высоких температурах, а также

система показателей качества фуллеренсодержащих сверхпроводников, явились научной основой создания проекта стандарта предприятия электронной техники.

Количественные значения системы показателей качества фуллеренсодержащих сверхпроводников представлены в таблице 1.

Таблица 1.

" -—■—-__ УВагМезБт-х УВагМезБет.* Фуллеренсодержа-шие материалы

Удельное электрическое сопротивление, р. Ом см 5,7-10'14 1,1-1013 2,3-10'13

Критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние. Тс К 212 371 850

Критическая плотность тока, 1 А/см1 3,2-10* 3,8-108 5,7-108

В третьей главе «Технологические основы системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников» проведён анализ существующих технологических методов синтеза сверхпроводящих материалов, применяемых в настоящее время. Проведён анализ методов синтеза объёмных высокотемпературных сверхпроводящих материалов, эпитаксиальных плёнок и длинномерных токонесущих элементов, создаваемых на основе данных материалов.

Для технологического синтеза сверхпроводящих сред предложен модифицированный метод высокочастотного магнетронного распыления как один из наиболее перспективных, благодаря его следующим достоинствам:

1. Метод обусловливает высокую скорость роста плёнки с сохранением стехиометрии напыляемого соединения по всей достаточно большой площади подложки.

2. Метод конструктивно и технологически разработан, имеется возможность его полной автоматизации для получения качественных пленок сверхпроводящих материалов с воспроизводимыми параметрами.

Для этого была разработана оригинальная конструкция магнетрона. Основными элементами устройства являются анод, катод-мишень, магнитная система, зона разряда Поверхность мишени расположена между местами входа и выхода силовых линий магнитного поля. При подаче переменного напряжения между электродами возникает неоднородное электрическое поле и возбуждается тлеющий разряд. Наличие замкнутого поля у распыляемой поверхности мишени позволяет локализовать плазму разряда непосредственно у мишени. В установке применялся эксимерный лазер для дозированного переноса атомов веществ.

Эмитированные с катода под действием ионной бомбардировки вторичные электроны захватываются магнитным полем и совершают сложное циклоидальное движение у поверхности мишени до тех пор, пока не столкнутся несколько раз с частицами рабочего газа, в результате чего произойдет ионизация последнего. Увеличение концентрации положительных ионов у поверхности мишени вызывает рост ионной бомбардировки этой мишени и, как следствие, скорости ее распыления.

Определены основные параметры технологического процесса синтеза сверхпроводников:

• состав газовой атмосферы и её давление в рабочей камере;

• состав и температура подложки (900 К);

• химический состав мишени;

• расстояние между мишенью и подложкой;

• время работы мишени;

• условия обработки поверхностей подложки и мишени.

В результате были получены плёнки с величиной Тс=371 К. Показано, что при изготовлении подложки весьма важным параметром являются её однородность и высокая плотность, обеспечивающие оптимальную теплопроводность и стойкость при термоциклировании. Применялась керамическая технология с двухстадийным отжигом. Первый отжиг ведет к синтезу соединения: для УВагМезБу.х, УВагМезБеу.х температура примерно 1200-5-1500 К. Затем следует перемол и разделение порошка по фракциям. Порошок с размерами частиц до 50 мкм запрессовывают в форму и отжигают при 1250-5-1550 К в течение З-т-5 ч, после чего медленно охлаждают вместе с печью для избежания возникновения механических напряжений. Скорость охлаждения »Юград'час.

Следующим этапом подготовки мишени является её тренировка, что связано с непостоянством состава плёнки на начальной стадии эксплуатации мишени из-за различия коэффициентов распыления компонентов мишени в её поверхностном слое. Показано, что он обеднён летучими компонентами. После тренировки мишени состав ее поверхностного слоя стабилизировался, обеспечивая постоянный состав напыляемой пленки. Величина найдена из результатов исследования состава пленок в зависимости от времени тренировки (работы) мишени. Для мишеней, предназначенных для получения плёнок тренировка занимала не менее 20 ч. при токе плазмы порядка 0,25 А и давлении аргона 1 Па. Расстояние между подложкой и плёнкой при этом оставалась постоянным. Эта величина в свою очередь тоже была найдена с помощью аналогичных измерений состава компонентов плёнки. Причин изменений состава в зависимости от расстояния может быть несколько. Так, авторские ис-

следования для состава УВагМезБ^х, УВагМезБе?.* на сапфировой подложке показали, что с уменьшением расстояния мишень-подложка концентрация в плёнке серы, селена и бария увеличивается, а иттрия остается практически постоянной. Т.е. до плёнки легче «долетают» атомы более лёгких элементов.

В условиях Раг=1 Па, 1=0,25 А оптимальными оказываются расстояния примерно 15-5-25 мм. Для отработки режима исследовалось и радиальное распределение компонентов по подложке для конкретных условий напыления, геометрических размеров мишени и подложки. Показано, что важен и оптимальный состав газовой атмосферы. В случае плёнок состава УВагМезБт-х, УВагМезЗет* чисто аргоновая атмосфера приводит к очень размытому сверхпроводящему переходу (Тс,=365 К, ДТС =10 К) в плёнке. Оптимальным явилось проведение магнетронного распыления в атмосфере (Ar+Sej). Эксперименты, проведённые автором, показали, что с ростом содержания селена в газовой смеси концентрация металла и бария в плёнке уменынается, а иттрия - возрастает. Оптимизация состава атмосферы дает величину отношения содержания порядка 0,1-5-0,2.

Показано, что все плёнки состава нуж-

дались в последующем отжиге в атмосфере серы или селена для получения оптимальных свойств.

Для проведения процесса термического испарения материал мишени был нагрет до температур, при которых происходит его достаточно интенсивное испарение, т. е. давление насыщенных паров компонентов было примерно 10*2 Тор. Использовался нагрев материала из общего испарителя. Использовалась для каждого компонента индивидуального источника-испарителя (ячейки Кнудсена). При проведении процесса состав потока анализировался масс-спектрометром.

Данный технологический процесс был формализован. На основании отработанных параметров была разработан алгоритм функционирования контроллера данного процесса, которая управляет процессом с целью получения плёнок определённого состава.

Показано, что для улучшения качества тонких плёнок температура подложки должна быть несколько выше температуры твердофазных реакций при синтезе объёмных образцов. При данных температурах выполняется условие химической инертности материала подложки и учитывается коэффициент теплового расширения.

При авторском участии синтезированы тонкопленочные (толщина пленок d=0,2-i-0,5 мкм.) эпитаксиальные структуры со стандартным сверхпроводящим слоем УВагСизСЬ-х и со слоем YBa2MejSe7.x, в котором сверхпроводящие свойства проявляются при высоких температурах (до 371 К).

В таблице 2 представлены измерения методами, изложенными в главе 4, значений основных физико-технических параметров сверхпровод-

ников, полученных различными технологическими методами. _Таблица 2.

Метод син- Материал Материал Темпе- Величина кри- Величина

теза пленок пленки подложки ратура тической тем- критической

под- пературы плотности то-

ложки, перехода, ка, I, А/см1

Т,°С Тс, К

Химическое УВазСизОт Сапфир 750+ 90 (1+3)-104

осаждение ТВаМез$7.х 800 110 (2+4)- 102

УВаМег&п* 364 (3+6)-103

Термическое УВазСизОг Сапфир 900 + 90 (7+9) -104

испарение УВаМезЪ%х 950 200 (1+2)-101

367 (7+8)-105

Метод маг- УВа£изОт Сапфир 980 + 93 (1+4) • 106

нетронного 1100 212 (2+4)-105

распыления 371 (4+5)-107

Анализ значений таблицы 2 показывает, что эпитаксиальные структуры с наилучшими параметрами были получены методом высокочастотного магнетронного распыления, что делает этот метод наиболее предпочтительным для процесса производства изделий.

Для реализации условия бездиссипативного переноса энергии в фуллеренсодержащих материалах необходимо было ввести в объём фулле-рена С60 в определённой пропорции атомы железа Fe, цинка Zn и хрома Сг.

Для синтеза данного материала предварительно было подготовлено определённое количество исходных компонентов. Обосновано, что атомное соотношение между ними должно быть следующим: С:/п:Сг:Ре=200:100:100:21. Необходимо, чтобы в молекуле, содержащей 60 атомов, присутствовало: 29 атомов углерода, по 11 атомов цинка и хрома, а также 3 атома железа, причём один атом железа должен находиться на «связке» двух молекул.

Исходный фуллерен Q60 помещался на одну из мишеней реактора. На другую мишень, которая подогревалась в процессе синтеза, помешалось необходимое количество Zn, Сг, Fe в измельчённом состоянии. Осуществлялась «бомбардировка» фуллерена С60 легирующими атомами.

Основная трудность заключалась в том, чтобы обеспечить «стыковку» молекул материала через атом железа. Для её устранения был проведён дополнительный отжиг материала в среде железа.

Показано, что в зависимости от параметров технологического процесса насыщение железом может варьироваться в достаточно широких пределах. Экспериментально определено, что наиболее полное превращение происходит при температуре отжига Тотж=1220 К (±2). Превращение исходной шихты в антиферромагнетик при данной температуре способствует тому, что успешная «сшивка» молекул создаёт все необходимые условия для бездиссипативного переноса энергии в синтезированной среде в интервале рабочих температур. Отклонение от указанной температуры приводит к тому, что существенно снижается выход годного материала, а при отклонении более чем на десять градусов эффект бездиссипативного переноса энергии в материале не реализуется. При отработке данного технологического процесса впервые был получен фуллеренсодержащий монокристалл.

Основным результатом данной главы является разработка проекта стандарта предприятия, регламентирующего технологический процесс создания объёмных сверхпроводников и эпитаксиальных структур.

Четвёртая глава «Метрологическое обеспечение системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников» посвящена проблемам разработки стандарта предприятий по метрологическому обеспечению технологического синтеза сверхпроводников.

Показано, что в настоящее время отсутствуют экспрессные нераз-рушающие методы измерения основных физико-технических параметров сверхпроводников.

Для реализации правила Тагучи о сплошном пооперационном контроле в процессе производства сверхпроводников были разработаны бесконтактные неразрушающие экспрессные методы измерения следующих параметров:

• критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние, Гс К;

• величины квазинезатухащего тока, J, А;

• удельного электрического сопротивления, р, Омсм в диапазоне рабочих температур систем (свыше 300 К).

Сущность разработанного метода измерения критической температуры перехода поясняется схемой (рис. 1), на которой представлена структурная блок-схема устройства определения Т.

Устройство включает в себя полую катушку индуктивности 1, обмотка которой последовательно соединяется с переменным сопротивлением 2, измеритель сопротивления R, ёмкости С и индуктивности L типа £712 3, термопару 4, которая подключается к вольтметру 5, устройство управления и обработки данных типа Р-908 6 и измерительную камеру 7. В

исходном состоянии катушка индуктивности 1 и переменное сопротивление 2 подключаются к измерителю R,C,L 3, включенному в режим измерения R,L, и устанавливаются в измерительную камеру 7, где также установлена термопара 4. Для автоматизации процесса измерения первичная измерительная информация через плато сопряжения направляется в компьютер 8, где происходит её обработка.

При проведении измерений исследуемый образец 9 устанавливался в полость катушки индуктивности 1, находящейся в измерительной камере 7, изменение температуры в которой контролировалось термопарой 2. В соответствии с алгоритмом измерения значение индуктивности Ь при условии значительного превышения активного сопротивления Ха реактивного X. представляется как:

Рис.1.

Блок-схема устройства для измерения температуры перехода Тс фулле-ренсодер-жащих сверхпроводников

где ха - величина переменного сопротивления; Х^ы^о ( -и^-рабочая частота измерителя Е7-12, равная 1МГц, ¿„-индуктивность пустой катушки),

Через каналы общего пользования измерителя R,C,L 3 и вольтметра 5 первичная измерительная информация направлялось в специализированное устройство управления и обработки данных Р-908 6, на мониторе которого выводилась графическая зависимость изменения индуктивности катушки с исследуемым материалом от температуры по которой фиксировалась температура фазового перехода.

Разработанный автором метод измерения величины квазинезатухающих токов основан на измерении угла отклонения исследуемого образца от равновесного положения при воздействии на него магнитного поля (рис. 2)

При поднесении к исследуемому образцу /, закрепленному на не-

растяжимом подвесе 2, постоянного магнита 3, он отклоняется от равновесного положения на некоторый угол а. Сила отталкивания материала от магнита Рц уравновешивается силой тяжести Е„. Взаимосвязь данных сил, можно описать следующей системой уравнений:

где I - величина квазинезатухающих токов; уц - магнитная постоянная; d- расстояние между полюсом магнита и исследуемым образцом; площадь поверхности образца^- масса исследуемого образца^- ускорение свободного падения.

Из решения системы следует, что:

/ =

(14)

Рис.2. Схема измерительного устройства метода измерения величины квазинезатухающих токов фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Методологическая погрешность метода находится по формуле:

(15)

- погрешности измерений угла отклонения, массы и площади поверхности сверхпроводника, соответственно) и составляет величину 3+5%.

Сущность разработанного автором бесконтактного метода измерения удельного электрического сопротивления заключается в регистрации времени затухания квазинезатухающих токов, индуцированных магнитным полем.

В этом случае расчетная формула имеет вид:

где 5 - площадь поверхности исследуемого образца;

/И - интервал времени, через который вихревой ток становится равным нулю.

Погрешность метода измерения .<4/? определяется по формуле

Д/э = 3,43.10-'^-ДУ+р-Д^, (18)

где М - погрешность определения площади поверхности исследуемого образца и времени затухания токов, соответственно, и составляет величину порядка

Разработан автором автоматизированный интегральный измерительный комплекс бесконтактного экспрессного определения параметров сверхпроводящих материалов.

Технические характеристики автоматизированного комплекса:

• Диапазон рабочих температур -77-5- 480 К.

• Диапазон измерений удельного электрического сопротивления -

Ю'23 н-10"8 Ом-см.

• Диапазон измерений магнитной восприимчивости- <ээ > 10"8 м/кг^ .

• Время проведения измерения- 2-5-6 ч.

Блок-схема автоматизированного комплекса, предназначенного для измерения основных параметров фуллеренсодержащих сверхпроводников, представлена на рис. 3.

Рис.3. Блок-схема автоматизированного комплекса для измерения физико-технических параметров фуллеренсодер-жащих сверхпроводников

Для определения &=/(Г) исследуемый образец помещается в полую катушку индуктивности 1, подключенную к измерителю Я,С,Ь типа Е7-12. Катушка вместе с образцом 2 помещается в термостат, куда также устанавливалась термопара 3, подключенная к вольтметру 57-54. Измеритель-

р = 3,43-10"* — Д*

ная информация поступает в устройство управления и обработки данных Р-908, на мониторе которого выводится графическая зависимость ге=/(7).

На рис. 4 представлена блок-схема алгоритма функционирования системы контроля параметров сверхпроводников. Данный алгоритм использован при создании автоматизированной системы управления качеством в процессе производства сверхпроводников. При проведении операции технологического контроля величина а не должна превышать 5-5-7%.

Результатом выполнения исследований, изложенных в данной главе, является разработка проекта стандарта предприятия по метрологическому обеспечению производства перспективных сверхпроводников.

В пятой главе «Автоматизированная информационно-управляющая квалиметрическая и технологическая система производства качественных сверхпроводников на основе фуллеренсодер-жащих материалов» представлена система, включающая автоматизированную систему управления качеством в процессе производства сверхпроводников (АСУКППС), автоматизированную систему управления ресурсами предприятия (АСУРП), автоматизированную систему управления взры-вопожаробезопасностью технологических процессов (АСУВПБТП), автоматизированную систему обеспечению безопасности жизнедеятельности персонала (АСОБЖ), а также автоматизированную систему экологического мониторинга (АСЭМ). Данная система базируется в техническом плане на высокопроизводительном производственном компьютерном комплексе.

Исследованы вопросы практического использования созданной сверхпроводящей среды с точки зрения технического проектирования сверхбыстродействующих микропроцессорных компьютерных устройств.

Показано, что процесс физического проектирования является иерархическим. После завершения высокоуровневого проектирования кристалла в целом этот процесс повторяется для каждого функционального блока. Подблоки, из которых состоят основные функциональные блоки, были рассчитаны автором и разделены на элементы следующего уровня до уровня логических вентилей. Показано, что при проектировании учитывался тот факт, что подблоки будут выполнять многофункциональную нагрузку, что приводит к уменьшению времени, затрачиваемого на выполнение операции за счёт уменьшения количества применяемых микросхем.

Также применение перспективных сверхпроводников позволяет существенно уменьшить временной ресурс, затрачиваемый на выполнение операций.

Показано, что использование сверхпроводников позволило снизить энергопотребление в микропроцессорных системах, а также повысить их тактовую частоту в 3-5-5 раз.

«яМ

Рис. 4. Блок-схема алгоритма функционирования автоматизированной системы контроля параметров фуллеренсодержащих сверхпроводников

Исследование вопросов подготовку специалистов в области управления качеством продукции показало, что из-за дефицита специалистов необходимо создавать по системе дистанционного обучения как части АСУКППС. В работе представлена техническая система дистанционного обучения, разработанная на основе фуллеренсодержащих сверхпроводников, которая позволяет в режиме видеоконференций осуществлять обучение. Проведённая модернизация существующих систем позволяет увеличить пропускную способность каналов связи на уровне 5-г-Ю Гбит/с.

Показаны практические результаты использования сверхпроводников в микропроцессорных системах. Одними из наиболее перспективных микропроцессоров, на основе которых могут быть созданы автоматизированные управляющие комплексы, являются микропроцессоры PA-RISC (Precision Architecture Reduced Instruction Set Computing) корпорации Hewlett-Packard, которые применяются в высокопроизводительных рабочих станциях и Unix-серверах.

Анализ показал, что в течение почти десяти лет тактовая частота этих микропроцессоров увеличивалась с 99 МГц в 1992 г. до 3,2 ГГц в 2003 г. за счёт повышения степени интеграции транзисторов на кристалле. Последующее увеличение тактовой частоты (в раз) может быть достигнуто за счёт использования в качестве линий передачи информации между микропроцессорными системами фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Рассчитано, что в случае применение их в микропроцессорах PA-RISC позволит увеличить рабочую частоту до 9 - 12 ГГц.

Также при этом использование фуллеренсодержащих сверхпроводников позволяет улучшить такие характеристики, как:

• энергопотребление, которое снижается в 150 раз;

• себестоимость, которая снижается в 12 раз;

• рабочая температура, которая уменьшается в 4 раза,

что позволит создать компьютерные системы, имеющие скорость передачи информации свыше 100 Гбит/с.

Для оценки надежности работы техническим систем АСУ был разработан метод диагностирования технических модулей компьютерных систем управления качеством. Предлагается описать рассматриваемые технические составляющие компьютерной системы характеристической функцией (где п - количество характеристических парамет-

ров):

Определим взаимозависимость функций уи уъ... ,ут как

(19)

где т - количество элементарных составляющих технических комплектующих компьютерной системы.

С другой стороны, взаимосвязь между функциями y1, у,... ,ут можно отобразить следующим образом:

Таким образом, экспериментально получив значения функций у\, Уь — ,Ут И yt(Xi, Xz>... *Хц) для качественных технических составляющих, получаем значения для семейства функций

Контроль компьютерных систем необходимо проводить в несколько этапов. Во-первых, для любой конфигурации теоретически рассчитать значение функции y/(Xi,X2,... Во-вторых, для исследуемого компьютера экспериментально определить значение данной функции. Если различие между теоретическим и экспериментальным значениями не

превышает значение а, то делается вывод о том, что технические составляющие компьютера удовлетворительного качества. Для существующих в настоящее время микропроцессорных устройств значение а составляет 0,15.

В том случае, если различие превышает а, то необходимо провести более подробный анализ. Для этого осуществить поэтапный анализ, позволяющий выявить расхождение в теоретических %(хиэксперимен-тальных значениях функций, описывающих характер взаимо-

связи между отдельными элементами компьютерного hardware. После выявления расхождений в соответствующей части микропроцессорной системы необходимо провести элементный анализ.

В основу построения автоматизированной информационно-управляющей, квалиметрической и технологической системы производства фуллеренсодержащих сверхпроводников положены следующие принципы: системный подход, заключающийся в одновременном проектировании

составляющих системы, информационно-управляющего обеспечения производственного процесса, возможность непрерывного развития системы, максимально возможная типизация, единость информационной базы.

Разработана функциональная структура автоматизированной системы управления качеством в процессе производства сверхпроводников (АСУКППС) и сформулированы задачи, необходимые для реализации функций соответствующих подсистем. По функциональному признаку в АСУКППС выделены следующие составляющие подсистемы: технологическая, основанная на научных достижениях в области высокотемпературной сверхпроводимости, информационно-управляющая, а также квалимет-рическая. Комплексная составляющая, обеспечивающая безопасность функционирования предприятия и жизнеобеспечения реализована в АСУВПБТП и АСОБЖ.

В соответствии с предложенной функциональной структурой АСУКППС разработана схема организационной структуры системы. Определено, что в основу организации АСУКППС должен быть положен принцип т.н. «лёгкого руководителя», т.е. когда в основе системы предусмотрено наличие логической базы и баз данных (БД) ресурсов. Данный принцип позволяет существенно повысить мобильность управления качеством в процессе производства за счёт «отсечения» ненужный на данном этапе информации. Логический принцип реализуется за использования в АСУКППС программируемых логических микроконтроллеров, управляющих процессами в каждой из подсистем. Использование микроконтроллеров позволяет реализовать функциональную и организационную структуру централизованной распределённой АСУ. В этом случае автоматизированная система построена на основе CAN(Controller Area Network)-cera, в которой предполагается наличие единого протокола взаимодействия всех элементов системы. Выбран протокол TCP/IP 6.0, который может быть универсальным для CAN-сети и АСУКППС за счёт возможности управления временем работы систем.

Показано, что микроконтроллеры связываются между собой системами управления верхнего уровня. Такие системы имеют модульную открытую архитектуру, позволяющую гибко настраивать программное обеспечение под конкретную конфигурацию аппаратных средств контроллеров. Устройства взаимодействуют в сети по следующему принципу. Каждый элемент имеет возможность обмениваться данными с любым другим, а также с верхним информационным уровнем, замкнутым на лицо, принимающее решение в системе управления качеством в процессе производства сверхпроводников. Данный подход позволяет легко разобраться в топологии всей системы и в функциях, выполняемых всеми периферийными уст-

ройствами. Применение CAN-сетей целесообразно также вследствие таких достоинств, как:

• невысокая стоимость как самой сети, так и её разработки;

• высокая степень надёжности и живучести сети благодаря развитым механизмам обнаружения ошибок, повтору ошибочных сообщений, самоизоляции несправных узлов;

• простота конфигурирования и масштабирования сети, теоретическое отсутствие ограничений на количество узлов;

• поддержка разнотипных физических сред передачи данных, от витой пары до оптоволокна;

• промышленный стандарт - существуют десятки производителей CAN-компонентов и оборудования, включая таких электронных гигантов как Intel, Philips, Siemens, Motorola.

Показано, что в качестве промышленных микроконтроллеров могут быть использованы образцы типа ПК 4510, которые наиболее адаптированы, эффективны и программируемы для решения задач первого (нижнего) уровня. Верхний уровень управления обеспечивают такие технические средства, как IBM Pentium 2/400.

Рациональное распределение функций между уровнями управления позволяет «замкнуть» основные информационные потоки на локальном уровне, передавая на верхние уровни только минимальный объём данных. Уменьшение информационного потока позволяет существенно снизить нагрузку на каналы передачи информации, что увеличивает надёжность работы системы в целом. Для оценки количества информации, которое в некоторый момент времени может находиться в системе, целесообразно ввести критерий типа Sc< Snjm (где Sc - информационная энтропия системы, Sijmt - предельное значение информационной энтропии для системы), при определении которой основным фактором является быстродействие компьютерной составляющей АСУ.

Применение CALS-технологий позволяет в схеме «легкого руководителя» организовать блок БД, в которых концентрируется информация о параметрах производственного процесса и физико-технических значениях сверхпроводников. Постоянное заполнение БД данной информацией осуществляются от управляющих микропроцессоров соответствующего назначения.

Более сложные БД организованы в структуре АСУКППС, чтобы в случае рекламации определить, на каком этапе возник брак, из какого сырья было сделано бракованное изделие, кто поставщик, кто отвечал за складские операции, кто за транспортировку и т. д.

Также в АСУКППС предусмотрено наличие БД верхнего уровня, таких как «Стандарты предприятия по выпуску фуллеренсодержащих

сверхпроводников», «Справочная информация», «Объём произведённой продукции по типам изделий», «Объём некондиционной продукции» и т.п., содержащие условно-постоянную информацию, необходимую для организации интерфейса лиц, принимающих решения (ЛПР), и динамично меняющуюся информацию для контроля процесса производства изделий и управления перемещением готовой продукции.

Для удобства восприятия необходимой информации для принятия решения и управления процессом на экране ПЭВМ перед ЛПР присутствует видеокадр с условным изображением технологических процессов производства, характером экологического состояния цеха и территории предприятия (автоматизированная система экологического мониторинга -АСЭМ). В окне событий отображается все информационные сообщения, поступающие с ПК и возникающие при формировании командных сообщений на мониторе (системы автоматического управления) или поступающих с кнопок ручного пуска с учётом присвоенного сообщению приоритета.

Разработаны алгоритмы программного обеспечения АСУКППС, включающие алгоритмы блоков инициализации технологического процесса, контроля оперативного состояния, поддержки нормативно-справочной информации, блока отображения информации, обработки статистической информации, а также алгоритмов поддержки обмена информацией на различных уровнях. Комплекс алгоритмов первоначального уровня обеспечивает сбор информации от датчиков автоматизированных систем. На верхнем уровне разработаны алгоритмы управляющих воздействий на функционирование АСУКППС. Все необходимые команды, изменяющие состояние функционирования системы производства, направляются в блок сбора оперативной информации.

Представлен расчёт уровня автоматизации технологического объекта и квалиметрической системы. Показано, что автоматизация процесса производства перспективных сверхпроводников составляет 0,98 против показателя ответственности системы без использования средств автоматизации - 0,85.

Проведён анализ использования компьютерной и микропроцессорной техники в системах управления качеством в процессе производства. Показано, что современные автоматизированные системы создаются на основе быстродействующих кластерных систем. В их основе заложен принцип параллельной обработки информации. Наиболее перспективными в данном направлении развития являются параллельно-векторные системы (PVP, Parallel Vector Processing), в которых присутствуют специальные векторно-конвейерные процессоры, эффективно выполняющие команды однотипной обработки векторов независимых данных. Несколько таких

процессоров работают одновременно над общей памятью в рамках многопроцессорных конфигураций. В качестве операционной системы в них используется SUPER-UX. Применяются языки программирования Fortran90, HPF, С, C+ + . Трансляторы данных языков могут выполнять автоматическое распараллеливание и векторизацию. Кроме того, имеются библиотеки передачи сообщений MPI2 и математическая библиотека ASL/ES. Теоретическая производительность системы может достигать 40 Тфлопс, время цикла - 2 нс.

Использование в данных компьютерных системах перспективных фуллеренсодержащих сверхпроводников позволит повысить их производительность также за счёт интенсификации процесса приёма, обработки и передачи исходной информации, необходимой для процесса управления.

Созданная АИУСГГС в техническом аспекте базируется на разработанном автоматизированном информационно-управляющего комплексе производительностью в 1 Пфлопс. Его структура представлена на рис. 5.

Разработана автоматизированная система управления взрывопожа-робезопасностью технологического производства электронных приборов, которая сопряжена с автоматизированной системой обеспечения безопасности жизнедеятельности (АСОБЖ) персонала предприятия. АСОБЖ предназначена для обеспечения выживаемости людей при возникновении чрезвычайной ситуации техногенного характера на предприятии.

АСУВПБТП цеха технологического производства электронных приборов должна содержать в себе следующие обязательные подсистемы:

• подсистему оповещения и эвакуации персонала;

• подсистему охранно-пожарной сигнализации;

• подсистему управления доступом;

• подсистему противодымной защиты;

• подсистему взрывозащиты;

• подсистему пожаротушения.

С целью повышения безопасности функционирования производства автором дополнительно разработана подсистема контроля температуры в некоторых технологических процессах производства. Возможно возникновение нештатной ситуации, при которой за очень короткий временной интервал (менее 0,1 мкс) выделится большое количество энергии, приводящей к пожарам и взрывам.

Данная чрезвычайная ситуация может возникать в технологическом процессе из-за сильного охлаждения (например, жидким азотом) находящихся под напряжением элементов технологической линии. В этом случае охлаждение вызывает уменьшение сопротивление, а это, в свою очередь, приводит к образованию мощного потока свободной энергии.

библнотекл {

СПеирвург ( О» КЗ 1ГГ I

6. Система визуализации на рабочих станциях J2240 и J5000 фирмы Hewlett-Packard с мощными графическими акселераторами трехмерной графики.

Рис. 5. Структура автоматизированного информационно-управляющего комплекса с производительностью 1 Пфлопс

Чтобы включить систему подавления избыточного давления должны быть использованы сверхбыстродействующие датчики, от которых за интервал времени, меньше указанного, полезный сигнал поступит в управляющий блок, от которого, в свою очередь, управляющий импульс поступает в систему подавления избыточного давления.

Достижение удовлетворительного быстродействия (К0Д мкс.) возможно при разработке быстродействующей элементной базы АСУ.

Для этого необходимо использовать в качестве рабочего элемента системы детектирования избыточного давления извещатель, схема которого представлена на рис. 6.

Рис. 6. Схема теплового извещателя

где 1 - слой А1]Рз , 2- проводящий слой УВо? Ме^е^, 3 - изоляционный слой

Принцип действия извещателя основан на резком и многократном (на 5-6 порядков) увеличении удельного электрического сопротивления чувствительного элемента при превышении температуры окружающей среды определенного порогового уровня. Для композиционного материала УВагМе^е^ температура перехода составляет 370±1 К. При этой температуре в кристаллических решетках материала разрушается эффект бездис-сипативного переноса носителей заряда через композиционную структуру Y-Ba-MeSe. Наличие этого физического эффекта и определяет изменение сопротивления всей структуры чувствительного элемента извещателя. Устройство базы извещателя позволяет реализовать его быстродействие на уровне 1СГ* с.

Для системы автономного питания перспективно использовать устройство энергообеспечения автономных систем безопасности, имеющее в основе своей разнотолщинный трансформатор (рис. 7).

При равенстве сопротивлений первичной и вторичной обмоток будет выполняться условие:

Р -Р ■ —

(20)

где - мощность, потребляемая первичной обмоткой; Р2 - мощность, потребляемая вторичной обмоткой; У}, ^ - объём первичной и вторичной обмоток, соответственно.

Таким образом, при условии У^кУ} мощность, выделяемая во вторичной обмотке, будет больше, чем мощность, потребляемая в первичной, а, следовательно, необходимую мощность для работы первичной цепи следует направить в первичную через ЯС-систему, а часть мощности, равную

направить к потребителю. Показано, что схема позволяет исполь-зЪЙаткэнергообеспечивающее устройство для работы в автономном режиме, предварительно запитав его от химического источника тока, использовав систему прерывания напряжения, либо от другого пускового устройства.

Рис. 7. Схема устройства автономного энергообеспечения автономных систем управления.

В первичную обмотку

Масса данного энергообеспечивающего устройства в зависимости от мощности питаемого устройства составляет от 0,5 до 300 кг.

Представлена (рис.8) организационная структура осуществления информационно-управляющего воздействия ЛПР, базирующаяся на использовании АСУ.

Проведена оценка экономических затрат на создание данной АСУ. Они составляют 1-3% от годового объема финансовых средств.

Использование представленных научных подходов позволило автоматизировать процесс управления качеством в процессе производства сверхпроводников, что существенно снижает влияние социального фактора на систему в целом. В контуре АСУ в качестве обратной связи реализовано наличие обязательного анализа качества продукции.

На рис. 9 представлена схема автоматизации производства сверхпроводников. Определён весь цикл организации производственного процесса, начиная с этапа контроля входной полуфабрикатной продукции и заканчивая этапом отгрузки готовой продукции потребителю. В процессе производства реализованы этапы обязательного автоматизированного кон-

троля как параметров технологического процесса, так и значений физико-технических характеристик получаемых сверхпроводников (CALS-система). Вся информация определённым образом структурирована и сохраняется в соответствующих БД. Для проведения процедуры улучшения качества производимой продукции собранная информация анализируется, и определяются те этапы, которые могут сыграть определяющую роль в процессе улучшения качества.

Рис. 8. Организационная структура осуществления информационно-управляющих воздействий на систему управления качеством в процессе производства сверхпроводников.

Рис. 9. Схема организации автоматизации производства фуллеренсодержащих сверхпроводников

Список литературы содержит 225 работ отечественных и зарубежных авторов, в том числе 49 печатных трудов, написанных автором как лично, так и в соавторстве.

Основные результаты работы

В диссертации теоретическими и экспериментальными исследованиями осуществлено решение крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное значение - повышение конкурентоспособности отечественных сверхпроводников на основе разработки методологии системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводящих материалов на базе комплексных автоматизированных информационно-управляющих квалиметрических и технологических систем. Данная проблема обретает особую актуальность в преддверии вступления Российской Федерации в члены ВТО.

Результаты диссертации использовались в НИР, проводимых в НПО «Экспериментальное машиностроение» (1993 г.), НИИ «Сапфир» (1991- 93 гг.), 22 ЦНИИИ МО РФ (1989 - 94 гг.), ОКБ «Горизонт» (1993-94 гг.), а также в ряде научно-производственных фирм.

Основные научные результаты сводятся к следующему. 1. Анализ систем управления качеством в процессе производства изделий позволил научно обосновать методологические основы системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, базирующиеся на принципах Всеобщего Менеджмента Качества. Система включает в себя следующие этапы:

• исследование состояния и перспектив использования и развития, оценку конкурентоспособности перспективных сверхпроводников;

• исследование и разработка физико-технических основ создания перспективных сверхпроводящих материалов;

• разработка технологических основ производства сверхпроводников для высокопроизводительных информационных, телекоммуникационных, космических, военных, атомных и энергетических систем;

• разработка методов контроля качества сверхпроводников на этапах технологического производства, при исследовании их свойств, испытаниях, оценке экспериментальных характеристик и показателей надёжности;

• анализ системы управления качеством в процессе производства, направленный на повышение экономической эффективности;

• разработка стандартов, регулирующих выпуск продукции на предприятиях электронной техники,

что соответствует в основе своей системам управления качеством развитых зарубежных стран. Определено методологическое наполнение и объединение этапов системы (рис. 10).

Рис. 10. Блок-схема системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников на базе комплексной автоматизированной информационно-управляющей квалиметрической и технологической системы

Данная система управления качеством также соответствует требованиям российского стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2001 и международных стандартов ИСО серии 9000. Внедрение её позволит наладить промышленный выпуск на отечественных предприятиях качественных современных микроэлектронных устройств, использующих фуллеренсодержащие сверхпроводниковые материалы, и отвечающие требованиям заказчиков.

Определены основные направления совершенствования подготовки специалистов, участвующих в процессе управления качеством на данном предприятии.

2. На стадии НИОКР системы управления качеством на основе существующих теорий, описывающих эффект сверхпроводимости в материалах, сформулированы теоретические основы бездиссипативного переноса энергии в перспективных сверхпроводящих средах в диапазоне рабочих температур электронных систем (свыше 300 К).

Построена регрессионная математическая модель, связывающая удельное электрическое сопротивление сверхпроводников с основными параметрами материалов, исследование которой показало, что при беззди-сипативном переносе энергии в средах при данных температурах участвуют частицы, заряд которых равен одной трети заряда электрона. Определен тип кристаллической решетки материалов, в которых возможно их образование, скорость распространения частиц в проводящей среде, а также расчётная формула оценки величины эффективной массы частиц.

Проведена оценка величины магнитной индукции вихревых токов Абрикосова, возникающих в сверхпроводящей среде (1025 Тл).

Получена аналитическая зависимость плотности тока от величины критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние, позволяющая оценить предельные значения данного параметра.

Данные результаты, являются частным случаем теоретического обобщения большого количества существующего эмпирического материла по вопросам бездиссипативного переноса энергии в средах.

3. На этапе разработки технологических основ производства сверхпроводников системы управления качеством определены промышленные основы синтеза материалов, а также эпитаксиальных структур и многослойных токоведущих комплексов на основе фуллеренсодержащих материалов.

Показано, что наиболее перспективным методом создания сверхпроводников является модифицированный метод высокочастотного магне-тронного распыления. Определён состав технологического оборудования, необходимого для синтеза высококачественных материалов. Экспериментально определены оптимальные параметры технологического процесса

синтеза материалов. Проведена алгоритмизация технологического процесса, позволившая автоматизировать этапы производства материалов.

4. На этапе разработки методов контроля качества сверхпроводников для высокотемпературного диапазона разработаны бесконтактные не-разрушающие методы основных физико-технических параметров сверхпроводников.

На их базе разработан автоматизированный комплекс бесконтактного неразрушающего измерения данных параметров, позволяющий реализовать правило Тагучи системы управления качеством о сплошном операционном контроле изделий.

Данный результат развивает и дополняет такое важное научное направление как неразрушающие методы контроля сверхпроводников.

5. На основе полученных научных результатов разработаны проекты стандартов предприятия, выпускающего сверхпроводящие материалы. Они содержат научно обоснованные требования, предъявляемые к системе параметров сверхпроводникам, а также требования по технологическому и метрологическому обеспечению производства и методам контроля качества.

Данные проекты стандартов могут являться составной частью технического регламента, регулирующего выпуск высококачественных микроэлектронных систем для различных отраслей промышленности.

6. На базе существующих компьютерных кластерных систем разработана структура быстродействующего (производительность 1015 флопс) автоматизированного информационно-управляющего комплекса, являющегося технической основой автоматизированной информационно-управляющей системы производства сверхпроводников (АИУСПС). В её структуре предусмотрено наличие централизованной системы контроллеров, каждый из которых обеспечивает функционирование конкретного производственного модуля. Данная система построена по принципу открытой архитектуры, что позволяет при необходимости вносить в неб соответствующие изменения. Комплекс позволяет повысить качество выпускаемой продукцией за счёт автоматизации управления быстротекущими процессами производства изделий электронной техники.

На основе разработанных проектов стандартов предприятия электронной техники создана структура быстродействующей (быстродействие 0,1 мкс) АСУКППС. Быстродействие системы повышено за счёт применения перспективных сверхпроводников в компьютерных модулях системы, а также совершенствования элементной базы АСУ.

Разработана CALS-система обеспечения технологического производства и метрологического обеспечения сверхпроводников, построенная по принципу формирования баз данных (БД), содержащих информацию о

значениях физико-технических параметрах материалов в производственном процессе, а также показателей технологических процессов. При выявлении бракованных изделий анализ компьютерных БД позволяет анализировать весь производственный процесс и выявлять те технологические этапы, на которых произошли отклонения от заданных значений параметров, и производить выработку необходимых корректирующих управленческих воздействий.

Теоретически и экспериментально отработан критерий распределения изделий на начальных стадиях производственного процесса по измеряемым значениям физико-технических параметров материалов. На основании его основано управление некондиционной продукцией, заключающееся в отбраковке негодной продукции и оперативной корректировке технологических операций, что позволяет существенно снизить общие затраты на производство изделий.

7. Разработана структура актуальной в настоящее время комплексной автоматизированной системы безопасности функционирования предприятия. Разработан алгоритм функционирования данной системы в условиях чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера.

8. Разработан метод диагностирования технических модулей компьютерных систем АСУКППС, повышающий надёжность функционирования системы.

9. Созданная АИУСПС позволяет максимально снизить влияние социального фактора в данном способе организации производства фулле-ренсодержащих сверхпроводников, что позволяет установить соотношения Э. Деминга на уровне 98%-2%.

Основное содержание диссертации изложено в работах: Учебные пособия, монографии, патенты на изобретение

1. Бутузов С. Ю. Физические основы сверхпроводимости и технологические аспекты производства сверхпроводящих материалов // Учебное пособие. -М. : МИРЭА, 1998. - 62 С.

2. Тополъский Н. Г., Бутузов С. Ю. Основы создания проводящих сред для сверхскоростных информационных модулей автоматизированных систем безопасности. - М.: Академия ГПС МВД России, 2001. -104 С.

3. Бутузов С. Ю. Теоретические, технологические и метрологические основы повышения качества сверхпроводников. - М.: Радио и связь, 2002. -106 С.

4. Бутузов С. Ю. Методологические основы управления качеством в процессе производства сверхпроводников на основе фуллеренсодержащих материалов. - М.: ИД Руда и металлы, 2003. - 112 С.

5. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю., Членов А. Н. Тепловой пожарный извещатель // Патент на изобретение №2181505 МПК7 G08B17/06. -М.:ФИПС,2001.- З С.

Научные статьи, доклады

6. Сидорин В. В., Бутузов С. Ю. Автоматизированный комплекс раздельного определения удельного электрического сопротивления и толщины в эпитаксиальных структурах // Электронная техника. Серия 8 «Управления качеством, стандартизация, метрология, испытания», вып. 5 (147).-1991.-СС. 30-31.

7. Шабетник В. Д., Бутузов С. Ю., Плаксий В. И., Сощин Н. П. Действительно высокотемпературное соединение с температурой перехода 210К и 371К Институт монокристаллов АН Украины // Материалы 1 Межгосударственной конференции «Материаловедение высокотемпературных сверхпроводников» т. 3. - Украина, Харьков, Институт Монокристаллов АН Украины, 1993. - СС. 5-7.

8. В. Д. Шабетник, Бутузов С. Ю., Плаксий В. И., Боков В. Г. Метод измерения температуры перехода ВТСП материалов // Материалы 1 Межгосударственной конференции «Материаловедение высокотемпературных сверхпроводников» т. 3. - Украина, Харьков, Институт Монокристаллов АН Украины, 1993. - СС. 8-9.

9. Бутузов С. Ю. Измерительный комплекс электрофизических параметров сверхпроводящих материалов // Сборник трудов 22 Центрального научно-исследовательский испытательного института Министерства обороны России, вып. 43. - М.: ЦНИИИ 22 МО РФ, 1994. - СС. 22-24.

10. Бутузов С. Ю. Бесконтактный способ определения удельного электрического сопротивления ВТСП материалов. // Сборник трудов 22 Центрального научно-исследовательский испытательного института Министерства обороны России, вып. 43. - М.: ЦНИИИ 22 МО РФ, 1994. - СС. 34-37.

11. Бутузов С. Ю. Бесконтактный метод измерения величины квазинезатухающих токов в высокотемпературных сверхпроводниках // Заводская лаборатория, т. 60, №11. - М: Металлургия, 1994. - СС. 42-43.

12. Shabetnik V. D., Butuzov S. Yu, Plaksij V. I. High-temperature superconducting compound YBaMeSe with Tc=371 К // Материалы Международной конференции «Materials and Mechanism of Superconductivity», 4-9 Yuly 1994, Grenoble, France. - pp. 12-14

13. Шабетник В. Д., Бутузов С. Ю., Плаксий В. И. Высокотемпературное сверхпроводящее соединение YBa£tt}Se7 с Те=371 К II Письма в ЖТФ, т. 21, вып. 10 - С-Петербург, Наука, 1995. - СС. 67-71.

14. Shabetnik V. D., Butuzov S. Yu, Plaksij V. I. High-temperature superconducting compound YBa£u3Se7vn\\\ Tc=371 K//Tech. Phys. Lett., 21(5), May, 1995.-pp. 67-71.

15. Бутузов С. Ю. Исследование физических свойств эпитаксиаль-ных сверхпроводящих структур УВагСизЗт*, YBaiCujSe?.* II Сборник трудов 22 Центрального научно-исследовательский испытательного института Министерства обороны России, вып. 46 - М.: ЦНИИИ 22 МО РФ, 1997. -СС. 49-53.

16. Бутузов С. Ю. Интегральный измерительный комплекс электрофизических параметров сверхпроводящих материалов и структур// Сборник трудов 22 Центрального научно-исследовательский испытательного института Министерства обороны России, вып. 46. - М.: ЦНИИИ 22 МОРФ, 1997.-СС. 67-70.

17. Бутузов С. Ю. Устройство энергосбережения систем автономного электрообеспечения систем пожарной безопасности // Труды Всероссийской юбилейной конференций, посвященной 60-летию ВНИИПО МВД России. - М.: ВНИИПО МВД России, 1997. - СС. 124-126.

18. Бутузов С. Ю. Технические аспекты создания проводящих материалов систем пожарной безопасности // Труды Международной конференции «Пожарная безопасность - 97». — М.: МИПБ МВД России, 1997. -СС. 57-58.

19. Бутузов С. Ю. Квазифотоны в сверхпроводниках // Сборник научных трудов «Математические методы исследования сложных систем, процессов и структур», вып. 3. - М.: МГОПУ, 1998. - СС. 3-4.

20. Бутузов С. Ю. Эффект увеличения частоты сверхвысокочастотного излучения// Сборник научных трудов «Математические методы исследования сложных систем, процессов и структур», вып. 3. - М.: МГОПУ, 1998.-С. 5.

21. Бутузов С. Ю. Образование квазифотонов в сверхпроводниках, имеющих Тс свыше 100KII Сборник научных трудов «Гармонический анализ на группах». - М.: МГОПУ, 1998. - СС. 12-13.

22. Бутузов С. Ю. Расчётный способ определения величины критической плотности тока в сверхпроводниках // Сборник научных трудов «Гармонический анализ на группах». - М.: МГОПУ, 1998. - С. 14.

23. Бутузов С. Ю. Устройство очистки от угарного газа // Сборник научных трудов «Гармонический анализ на группах». - М.: МГОПУ, 1998. -С. 15.

24. Бутузов С. Ю. Создание перспективных пожаробезопасных проводящих материалов // Сборник трудов I-ой Всероссийской научно -практической конференции «Проблемы деятельности Государственной

противопожарной службы регионов Сибири и Дальнего Востока». - Иркутск, ВСИ МВД России, 1998. - СС. 34-35.

25. Бутузов С. Ю. Применение методов регрессионного анализа для создания перспективных проводящих материалов для сверхскоростных компьютеров // Сборник трудов VI Международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем». - М.: ИПУ РАН, 1999.-С.140.

26. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю., Ромашкин С. А. Технические проблемы подготовки специалистов по системам безопасности с использованием дистанционной формы обучения // Сборник грудов VIII Международной конференции «Системы безопасности-99». - М.: МИПБ МВД России, 1999. - СС. 40-41.

27. Бутузов С. Ю. Автоматизированная система прогнозирования морских землетрясений. // Сборник трудов VIII Международной конференции «Системы безопасности-99». - М.: МИПБ МВД России, 1999. - СС. 68-69.

28. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю., Членов А. Н. Тепловой пожарный извещатель на основе перспективных проводящих материалов. // Сборник трудов VIII Международной конференции «Системы безопасно-сти-99». - М.: МИПБ МВД России, 1999. - СС. 175-177.

29. Бутузов С. Ю. Способ предупреждения пожаров технологических линий предприятий электронной промышленности // Материалы XV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков». - М.: ВНИИПО МВД России, 1999. -СС. 144-146.

30. Бутузов С. Ю. Автоматизированная система прогнозирования морских землетрясений // Материалы VII международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем». - М.: ИПУ РАН,

1999.-С. 233.

31. Бутузов С. Ю. Бесконтактный способ определения удельного электрического сопротивления сверхпроводников // Известия вузов. Материалы электронной техники. - М.: ИД Руда и металл и, вып. 2, 2000. - СС. 23-26.

32. Бутузов С. Ю. Оценка величины магнитной индукции в сверхпроводниках // Сборник научных трудов «Математические методы исследования сложных систем, процессов и структур», вып. 4. - М.: МГОПУ,

2000.-СС. 3-5.

33. Бутузов С. Ю. Проблема обеспечения автоматизированных систем управления безопасными комплектующими интегральными микросхемами // Системы безопасности, вып. 6. -М.: Гротек, 2000. - СС. 37-39.

34. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю. Проблемы повышения быстродействия автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности промышленных объектов // Материалы Всероссийской конференции, посвященной 30-летию ИФ Академии ГПС МВД России. - Иваново, ИГУ, 2001. - с. 63-64.

35. Бутузов С. Ю. Датчики автоматизированной системы поддержки принятия решения при морских землетрясениях // Сборник трудов IX Международной конференции «Системы безопасности - 2001». - М.: Академия ГПС МВД России, 2001. - СС. 40-41.

36. Бутузов С. Ю. Эффективность применения фуллеренсодержа-щих материалов в микропроцессорах РА-RISC для автоматизированных управляющих комплексов // Сборник трудов IX Международной конференции «Системы безопасности - 2001». - М.: Академия ГПС МВД России, 2001.-СС. 38-40.

37. Бутузов С. Ю. Проблемы подготовки специалистов по комплексным системам безопасности // Сборник трудов X Международной конференции «Системы безопасности - 2002». - М.: Академия ГПС МЧС России, 2002.-СС. 23-26.

38. Butuzov S. Yu. Quazyphotons in superconductors // Материалы Международной конференции «The Gordon Research Conference of Superconductivity». - Oxford, England, 2001. - pp. 95-98.

39. Бутузов С. Ю. Методологические основы создания АСУ процессами производства сверхпроводников // Материалы IV Международной научно-практической конференции « Компьютерные технологии сопровождения и поддержки наукоемкой продукции на всех этапах жизненного цикла». - Королёв М. О.: ОАО Примсерсис, 2002. - СС. 35-39.

40. Бутузов С. Ю. Проблемы безопасного применения зарубежных комплектующих микросхем в компьютерных системах // Сборник трудов VIII Международного форума «Технологии безопасности - 2003». - М.: ВВЦ, 2003.-СС. 290-293.

41. Бутузов С. Ю. Автоматизированная система бесконтактного не-разрушающего контроля физико-технических параметров сверхпроводящих материалов // Наукоёмкие технологии, т.4, вып. 4. - М.: ИПРЖР, 2003. -СС. 31-38.

42. Бутузов С. Ю. Проблемы сертификации АСУ взрывопожаробе-зопасностьо промышленных предприятий // Сборник трудов XI Международной конференции «Системы безопасности - 2003». - М.: Академия ГПС МВД России, 2003.-СС. 57-60.

43. Мирзаянц А. В., Бутузов С. Ю. Проблемы создания сверхбыстродействующих автоматизированных систем управления взрывопожаро-безопасностью промышленных предприятий // Сборник трудов XI Меж-

дународной конференции «Системы безопасности - 2003». - М.: Академия ГПС МВД России, 2003. - СС. 143-144.

44. Бутузов С. Ю. Повышение безопасного функционирования промышленных предприятий на базе использования сверхбыстродействующих АСУ взрывопожаробезопасностью // Материалы VI Международной научно-практической конференции «Пожарная безопасность - 2003» -Харьков, АПБУ, 2003. - СС. 240-241.

45. Бутузов С. Ю. Неразрушающие методы оценки качества сверхпроводящих материалов // Материалы Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» МегшаИс - 2003. - М.: МИРЭА, 2003. - СС. 323327.

46. Бутузов С. Ю. Проблемы менеджмента качества сверхпроводящих материалов // Материалы Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» МегшаИс - 2003. - М.: МИРЭА, 2003. - СС. 401-403.

47. Бутузов С. Ю. Принципы совершенствования системы управления качеством перспективных сверхпроводящих материалов // Доклады 52-ой научно-практической конференции МИРЭА. - М.: МИРЭА, 2003. -СС. 103-105.

48. Бутузов С. Ю. Методологические проблемы создания системы управления качеством сверхпроводников // Доклады 52-ой научно-практической конференции МИРЭА. - М.: МИРЭА, 2003. - СС. 106-109.

49. Бутузов С. Ю. Метод оценки эффективности применения АСУ взрывопожаробезопасностью на промышленных предприятиях // Материалы Международной научно-практической конференции «Оценка профессионального риска. Теория и практика» - г. Ниш, Сербия и Черногория, НГУ, 2003-СС. 45-49.

Сокращения

АИУСПС - автоматизированная информационно-управляющая система производства сверхпроводников АСОБЖ - автоматизированная система обеспечения безопасности жизнедеятельности

АСУКППС - автоматизированная система управления качеством в процессе производства сверхпроводников

АСУРП - автоматизированная система управления ресурсами предприятия

АСУВПБТП - автоматизированная система управления взрывопожаробезопасностью технологических процессов АСЭМ - автоматизированная система экологического мониторинга

Бутузов Станислав Юрьевич

Подписано в печать 29.04.04 Формат бумаги 60x90 1/16 Тираж 100 экз. ^_Заказ № 12_

Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (Технический университет) 117454, г. Москва, просп. Вернадского, 78

ÍI17Í8

Введение.

Глава 1. АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

ПРОДУКЦИИ.

§ 1.1. Проблемы создания и внедрения систем управления качеством в процессе производства сверхпроводников на российских предприятиях.

§ 1.2. Анализ исторических аспектов развития систем управления качеством зарубежных стран.

§ 1.3. Анализ современных мировых тенденций управления качеством.

§1.4. Анализ российских систем управления качеством продукции.

§ 1.5. Анализ российских систем стандартизации и сертификации продукции в системе управления качеством.

§ 1.6. Научное обоснование системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Выводы по главе 1.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩИХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ.

§2.1. Анализ теоретических основ явления сверхпроводимости для создания фуллеренсодержащих сверхпроводников.

§ 2.2. Построение и исследование регрессионной математической функции, связывающей параметры фуллеренсодержащих сверхпроводников.

§ 2.3. Исследование магнитных явлений в фуллеренсодержащих сверхпроводниках.

§ 2.4. Зависимость критической плотности тока от температуры перехода в сверхпроводящее состояние.

§ 2.5. Критерий возникновения эффекта бездиссипативного переноса энергии в сверхпроводниках при высоких температурах.

§ 2.6. Физические основы синтеза фуллеренсодержащих сверхпроводников.

§ 2.7. Система показателей качества фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Выводы по главе 2.

Глава 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩИХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ.

§ 3.1. Анализ технологических методов получения высокотемпературных сверхпроводников.

§ 3.2. Технологические основы системы управления качеством в процессе создания УВа2Ме£е7.х-образцов.

§ 3.3. Технологические основы системы управления качеством в процессе создания фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Выводы по главе 3.

Глава 4. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩИХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ.

§4.1. Анализ методов измерения физико-технических параметров высокотемпературных сверхпроводников.

§ 4.2. Бесконтактный неразрушающий экспрессный метод измерения критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние.

§ 4.3. Бесконтактный неразрушающий экспрессный метод измерения величины квазинезатухающих токов в фуллеренсодержащих сверхпроводниках.

§ 4.4. Бесконтактный способ определения удельного электрического сопротивления фуллеренсодержащих сверхпрово днико в.

§ 4.5. Автоматизированный интегральный измерительный комплекс физико-технических характеристик фуллеренсодержащих сверхпроводников.

§ 4.6. Методологические основы проектирования микропроцессорных компьютерных составляющих метрологических систем управления качеством.

Выводы по главе 4.

Глава 5. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННО

УПРАВЛЯЮЩАЯ КВАЛИМЕТРИЧЕСКАЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПРОИЗВОДСТВА КАЧЕСТВЕННЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ НА ОСНОВЕ ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ.

§5.1. Обоснование требований к автоматизированным систем управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

§ 5.2. Автоматизированная информационно-управляющая система производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

§ 5.3. Автоматизированная система управления взрывопожаробезопасностью технологических процессов.

§ 5.4. Подготовка специалистов для АСУКППС по системе дистанционного обучения.

§ 5.5. Использование фуллеренсодержащих сверхпроводников в системах передачи информации.

§ 5.6. Метод диагностирования технических модулей

АСУКППС.

§ 5.7. Обоснование организационной структуры предприятия электронной техники по выпуску фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Выводы по главе 5.

Актуальность диссертационной работы. Вступление Российской Федерации в члены Всемирной Торговой Организации (ВТО) требует коренного совершенствования производственных процессов на отечественных предприятиях. После вступления России в ВТО будут упразднены таможенные пошлины, защищающие многие отрасли промышленности (в частности, электронную). В этом случае на российский рынок увеличится количество импортных товаров. Достойную конкуренцию им смогут составить только качественные российские товары.

Данные процессы требуют измерений основных принципов управления процессами производства на отечественных предприятиях, создания систем управления качеством, аналогичных существующим в развитых зарубежных странах.

Введение в действие в июле 2003 г. Федерального закона № 184-ФЗ «О техническом регулировании» существенно расширило полномочия российских предприятий за счёт большей самостоятельности в рамках своих отраслей промышленности осуществлять процесс производства продукции. При этом возросла ответственность руководителей предприятий за выпуск некачественной продукции, увеличилась значимость стандартизации и сертификации выпускаемой продукции, технологий и услуг.

В Концепции национальной политики России в области качества продукции и услуг отмечается, что завоевания Россией лидирующего положения в ряде секторов мирового рынка связано с решением проблемы производства конкурентоспособных отечественных товаров.

Особенно актуальны проблемы повышения качества продукции в отечественной электронной промышленности. Финансовый оборот мирового рынка изделий радиоэлектроники за последние несколько лет превысил триллион долларов США. Рынок изделий широкого потребления данной отрасли промышленности насыщен товарами из стран Юго-восточной Азии, высокотехнологические системы производят в США (примерно 40%), Японии (20%) и некоторых странах Западной Европы (25%). Когда в России будет практически организовано производство конкурентоспособных наукоёмких изделий электронной техники, что непосредственно связано с внедрением современных систем управления качеством продукции, то отечественные электронные системы займут достойное место на мировом рынке.

Изделия электронной техники, создаваемые на базе перспективных проводящих материалов, используются в настоящее время во многих важнейших производственных сферах: авиационной, космической, военной, атомной, энергетической. Также областью использования данных материалов в последнее время стала отрасль новых информационных и телекоммуникационных технологий, применение в которых высокотехнологичных проводящих материалов позволяет создавать высокопроизводительные кластерные информационно-управляющие системы.

Однако в России не производятся в достаточном объёме проводящие материалы, удовлетворяющие современным требованиям качества. Ежегодно государство тратит существенные (по оценке автора, свыше 75 миллионов долларов США) валютные средства для экспортирования из-за рубежа электронных систем, создаваемых на основе перспективных проводящих материалов.

Увеличение объёма производства на российских предприятиях качественных проводников, стоимость которых будет существенно ниже зарубежных аналогов (стоимость одного грамма экспортного материала превышает 1000 долларов США), позволит сэкономить крупные финансовые средства, а также обеспечить независимость ряда важнейших отраслей отечественной промышленности от зарубежных поставщиков.

Анализ требований, предъявляемых к проводникам, показывает, что наиболее перспективными являются материалы, имеющие удельное электрическое сопротивление р менее 10~13 Ом-см в диапазоне рабочих температур электронных, информационных и телекоммуникационных систем (Т свыше 300 К). В настоящее время производятся сверхпроводящие материалы, в которых необходимое значение р достигается при температурах ниже 150 К. Исследования Центра структурных исследований при Российской академии наук [1] позволяют сделать заключение о том, что достичь необходимых характеристик можно в материалах, в которых эффект без-диссипативного переноса энергии осуществляют элементарные частицы, значения квантовых чисел которых отличаются от подобных значений для электрона. Необходимо решить ряд теоретических вопросов, связанных с возможностью синтеза этих перспективных материалов.

При выполнении исследований при авторском участии были получены керамические материалы YBa2Me3S7.x, YBa2Me3Se7.x, а также сверхпроводники, созданные на основе фуллеренсодержащих веществ, легированных Fe, Cr, Zn. Экспериментальные исследования физико-технических параметров данных материалов показали, что их удельное электрическое сопротивление р на 6-е-7 порядков меньше р проводящих материалов, используемых в электронной промышленности (например, меди, р которой при комнатной температуре составляет величину 1,72-10"6 Ом-см), но на 7т-8 л * порядков больше р классических сверхпроводников (примерно 10" Ом-см при температурах ниже температуры кипения жидкого азота). Также они обладают диамагнитными свойствами, и в них наблюдается фазовый переход «диамагнетик-парамагнетик» при высоких температурах (свыше 371 К). Таким образом, синтезированные материалы могут быть условно отнесены к классу сверхпроводников, у которых критическая температура перехода Тс превышает значения рабочих температур электронных систем, но при этом значение р существенно больше, чем у существующих. Таким образом, повышение значения Тс одновременно повышает р перспективных сверхпроводящих материалов.

Повышение производительности российских предприятий связано с совершенствованием на них систем управления качеством продукции.

Анализ существующих в настоящее время в России систем управления качеством показывает, что основными достижения в этой области представляют собой методы технологического обеспечения качества на стадии исследований и разработок по созданию новой продукции, статистическое регулирование качества с использованием контрольных карт, а также специализированные государственные и отраслевые стандарты. Однако при переходе к рыночным условиям исчезают директивные методы управления, появляется конкуренция товаропроизводителей, что требует разработки новой методологии управления качеством продукции на российских предприятиях.

Отечественная школа управления качеством продукции, товаров и услуг базируется на работах таких учёных, как Ю. П. Адлер, Б. В. Бойцов, В. Н. Бурков, В. А. Васильев, И. Г. Венецкий, А. В. Гличёв, А. М. Длин, Н. Д. Ильенкова, Д. В. Космачёв, Г. Д. Крылова, В. А. Лапидус, И. И. Мазур, В. П. Марин, В. В. Окрепилов, Т. М. Полховская, Ю. Т. Рубаник, В. В. Си-дорин, В. Л. Шпер, В. Д. Шапиро и других.

Отличие предлагаемой диссертации от работ названных авторов заключается в том, что в ней представлена методология система управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников в условиях децентрализации государственного управления, в то время как работы перечисленных специалистов посвящены в основном социально-экономическим вопросам создания качественной продукции, а также решению проблем квалиметрического обеспечения.

Создавать современные системы управления качеством отечественной продукции необходимо на принципах Всеобщего Менеджмента Качества (Total Quality Management) и в соответствии с требованиями международных стандартов ИСО серии 9000-2001.

Поэтому производство сверхпроводников необходимо начинать с этапа маркетинга и выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Определяются основные физико-технические параметры проводящих материалов, которые являются показателями качества, и которые должны быть реализованы на стадиях технологической подготовки производства и создания материалов. Проверка соответствия качества произведённого материала требуемым параметрам проводится на этапе производственного контроля.

Необходимо разработать технологические основы синтеза перспективных сверхпроводящих материалов, являющихся составной частью системы управления качеством в процессе производства сверхпроводников. В процессе производства необходимо достичь соответствующих значений физико-технических параметров производимых материалов.

Контроль параметров производимых материалов в значительной степени определяется метрологическим обеспечением, которое должно удовлетворять уровню технологии. Необходимо строить систему контроля качества на неразрушающих методах, что позволяет приблизить систему управления качеством к идеализированной схеме, подобной системе мониторинга. В этой системе управления метрологическое обеспечение выполняет функцию звена обратной связи.

Также современная система управления качеством на российских предприятиях должна строиться на основе высокопроизводительных автоматизированных информационно-управляющих систем, в которых комплексно решаются вопросы технологического и метрологического обеспечения производства сверхпроводников. В этом случае решается проблема социального характера, когда человеческий фактор не будет оказывать существенного влияния на производственный процесс. Применение для передачи информации специальных проводящих сред (создаваемых на основе сверхпроводящих материалов) в которых возможен бездиссипативный перенос энергии, позволит создавать автоматизированные информационно-управляющие комплексы производительностью свыше 1 Петафлопс (Пфлопс) (1015 FloPS - Floating point Operation Per Second). Существующие в настоящее время компьютерные кластерные системы имеют пиковую производительность на уровне Ю12 флопс.

Данную систему следует создавать на основе CAN (Controller Area Network) - сети, в которой предполагается наличие сети контроллеров и общего протокола взаимодействия всех элементов системы, соединённых воедино.

Производство на российских предприятиях конкурентоспособных сверхпроводящих материалов также требует внедрения в производственный процесс CALS-технологий (Computer Aided Life Support), т.е. компьютерных технологий, предназначенных в широком смысле для сопровождения всего жизненного цикла изделия.

Актуальными являются вопросы обеспечения комплексной безопасности функционирования промышленных предприятий, а также диагностирования технических модулей компьютерных систем на предмет выявления в них несанкционированных элементов, способных выполнять вредоносную функцию.

Объединение перечисленных составляющих в единую структуру, установление логических взаимосвязи между ними, направленные на совершенствование деятельности, обеспечат функционирование системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводящих материалов.

Целью диссертационной работы является решение крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное значение - повышение конкурентоспособности на мировом рынке отечественных сверхпроводников посредством создания методологии системы управления качеством в процессе производства сверхпроводящих фуллеренсодержащих материалов на базе автоматизированных комплексных информационно-управляющих квалиметрических и технологических систем.

Для достижения указанной цели в диссертации решены следующие задачи:

• проведён анализ систем управления качеством продукции ведущих отечественных и зарубежных производителей изделий электронных систем;

• проведён анализ существующих квалиметрических методов оценки качества сверхпроводников;

• исследован отечественный и зарубежный опыт создания высокопроизводительных компьютерных информационно-управляющих кластерных систем;

• проведено научное обоснование структуры системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, основанная на принципах Всеобщего Менеджмента Качества;

• проведено обобщение и развитие теоретических основ создания сверхпроводников, имеющих удельное электрическое сопротивление менее 10 '3 Ом •см в диапазоне рабочих температур (300ч-400 К);

• теоретически сформулированы и практически разработаны технологические основы синтеза фуллеренсодержащих сверхпроводящих материалов;

• разработаны бесконтактные неразрушающие методы оценки качества фуллеренсодержащих сверхпроводников;

• разработана структура высокопроизводительной автоматизированной информационно-управляющей квалиметрической и технологической системы с производительностью 1 Пфлопс;

• исследованы вопросы использования фуллеренсодержащих сверхпроводников для проектирования сверхбыстродействующих микропроцессорных систем;

• сформулированы основные положения проекта стандарта предприятия по выпуску фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана методология системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, базирующаяся на принципах Всеобщего Менеджмента Качества;

• сформулированы научные основы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников при использовании САЬ8-технологий;

• научно обоснованы физические принципы бесконтактного измерения основных электрофизических параметров фуллеренсодержащих сверхпроводников;

• научно обоснованы основы стандартов предприятия электронной техники, производящего фуллеренсодержащие сверхпроводники, создаваемые на базе международных стандартов ИСО семейства 9000 и российского стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2001;

• научно обоснованы основы создания комплексных высокопроизводительных (производительностью до 1 Пфлопс) автоматизированных информационно-управляющих квалиметрических и технологических систем, предназначенных для управления качеством в процессе производства фул-леренсодержащих сверхпроводников.

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы, основными из которых является разработанная автором система управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, позволяют решить проблему организации выпуска конкурентоспособных высокотехнологичных систем на основе стандартов предприятий по выпуску электронной техники. При этом разработана структура сверхбыстродействующей информационно-управляющей компьютерной системы на основе использования микропроцессорных устройств, создаваемых на основе перспективных сверхпроводящих материалов. Практическое применение данных результатов на отечественных предприятиях электронной промышленности позволит на стандартном имеющемся оборудовании осуществлять выпуск высокотехнологических систем электронной техники, размеры элементной базы будут меньше ОД мкм. Это обстоятельство в первую очередь будет способствовать развитию производства электронных систем на оборонных предприятиях России, которые в силу особых требований к применяемой элементной базе радиоэлектронных устройств оказались после 1991 г. в очень тяжелом экономическом положении.

Также результаты диссертации позволят осуществлять в новых экономических условиях подготовку современных специалистов в области управления качеством в Российской Федерации.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы:

• при проектировании сверхскоростных автоматизированных информационно-управляющих систем Главного управления кадров МВД России;

• при проектировании высокопроизводительных автоматизированных систем управления безопасностью промышленных предприятий г. Москвы;

• при проектировании высокоскоростных систем обработки информационных потоков автоматизированных систем поддержки принятия управленческих решений при чрезвычайных ситуациях МЧС России;

• в учебном процессе Московского Государственного института радиотехники, электроники и автоматики (Технического университета) при преподавании учебных дисциплин «Основы микроэлектроники», «Управление качеством и квалиметрия», «Методы и средства измерения, испытания и контроля», а также в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России в учебном курсе «Информационные технологии в системах безопасности».

На защиту выносятся: •

1. Система управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, основанная на принципах Всеобщего Менеджмента Качества, включающая в себя следующие этапы:

• исследование состояния и перспектив развития, оценку конкурентоспособности фуллеренсодержащих сверхпроводников;

• научное обоснование системы параметров фуллеренсодержащих сверхпроводников;

• разработка технологических основ получения сверхпроводящих материалов, а также технологических основ синтеза эпитаксиальных структур и многослойных токоведущих комплексов с учётом результатов научных исследований;

• разработка методов контроля качества фуллеренсодержащих сверхпроводников на этапах технологического производства, при исследовании их свойств, испытаниях, оценке экспериментальных характеристик и показателей надёжности;

• анализ системы управления качеством в процессе производства, направленный на повышение экономической эффективности;

• разработка стандартов предприятия электронной техники, регулирующих выпуск продукции, которые методологически объединены в единую структуру.

2. Система показателей качества фуллеренсодержащих сверхпроводников, предназначенная для создания стандартов предприятий, выпускающих данные материалы.

3. Бесконтактные неразрушающие методы метрологического обеспечения системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

4. Структура автоматизированной информационно-управляющей квалиметрической и технологической системы, создаваемой на основе САЫ-технологий, предназначенная для автоматизации процесса управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

5. Метод диагностирования технических модулей автоматизированной системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Публикации по работе. По теме диссертации опубликовано 49 научных работ [2-50], из них 3 монографии, 1 учебное пособие, а также статьи и доклады в Международных, Всероссийских и Межотраслевых издательствах, в научных изданиях которых должны быть опубликованы основные научные результаты, включаемые в докторские диссертации. Получен патент на изобретение.

Личный вклад автора. В совместных публикациях автору принадлежит: постановка и формализация задач исследования, разработка методов контроля, участие в технической реализации результатов, теоретические расчёты, а также проведение экспериментальных исследований синтезированных сверхпроводящих материалов.

В первой главе проведён анализ отечественных и зарубежных систем менеджмента качеством продукции, являющихся объектом исследования диссертационной работы.

Анализ исторического развития систем управления качеством показал, что решение проблем качества товаров оказывали положительное влияние на экономическое развитие государства, и наоборот, повышение экономического уровня развития в свою очередь оказывало позитивное воздействие на качество производимых товаров и услуг.

Проведен анализ систем управления качеством создания электронных систем в США, Японии, странах Западной Европы и Юго-Восточной Азии. Во всех странах системы менеджмента качества строятся с учётом требований стандартов ИСО серии 9001. Дня каждой системы были выявлены её характерная особенность формирования, связанные с особенностями национальной экономики каждой из стран.

В результате анализа научно обоснованы составляющие системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Во второй главе представлены результаты теоретического исследования эффекта бездиссипативного переноса энергии в сверхпроводниках при температурах свыше 300К, на основе которых проведено научное обоснование системы показателей качества сверхпроводников.

Проведено исследование построенной на основе данных таблицы Менделеева математической регрессионной зависимости, связывающей величину удельного электрического сопротивления р материалов, в которых наблюдается эффект сверхпроводимости, с их основными характеристиками: плотностью р, параметром кристаллической решётки с1 и его атомным номером п (р=/(р, с1, п)

Представлена физико-математическая модель, описывающая магнитные явления, протекающие в объёме сверхпроводящих сред. Показано, что величина магнитной индукции в объёме сверхпроводника достигает огромной величины (порядка 1025 Тл). Перенос энергии в среде осуществляется элементарными частицами, распространяющимися по межатомному пространству, причём максимальный поток распространяется в пространстве, равномерно удалённом от атомных плоскостей.

Получена аналитическая зависимость значения плотности тока от величины температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Показано, что значение данного параметра в производимых в настоящее время сверхпроводниках может быть увеличено при модернизации технологического процесса материалов.

Теоретически обоснованы кристаллографические особенности фуллеренсодержащих сверхпроводящих материалов. Показано, что достижение скорости, при которой происходит переход электрон-(кази)частица, возможно при условии, что в кристаллической решётке сформированы локализованные в пространстве «ответвления». В этом случае попадающий в него электрон испытывает необходимое ускорение, необходимое для его перехода в (квази)частицу.

На основании теоретических и экспериментальных исследований научно обоснованы количественные значения системы показателей качества фуллеренсодержащих сверхпроводников.

В третьей главе проведён анализ существующих технологических методов синтеза сверхпроводящих материалов, разработанных к настоящему времени. Проведён анализ методов синтеза объёмных высокотемпературных сверхпроводящих материалов, эпитаксиальных плёнок и длинномерных токонесущих элементов, создаваемых на основе данных материалов.

Для технологического синтеза сверхпроводящих сред предложен модифицированный метод высокочастотного магнетронного распыления как один из наиболее перспективных для производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Определены основные параметры технологического процесса синтеза сверхпроводников, такие как состав газовой атмосферы и её давление в рабочей камере, состав и температура подложки, химический состав мишени, расстояние между мишенью и подложкой, время работы мишени, условия обработки поверхностей подложки и мишени. Формализованы процессы технологического производства, что позволяет автоматизировать процесс синтеза фуллеренсодержащих сверхпроводников.

В четвёртой главе для реализации правила Тагучи о сплошном пооперационном контроле в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников были разработаны бесконтактные неразрушающие экспрессные методы измерения следующих параметров, таких как: критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние, величины ква-зинезатухащего тока, удельного электрического сопротивления, в диапазоне рабочих температур систем (свыше 300 К). Разработан алгоритм технологического контроля параметров синтезируемых сверхпроводников, используемый при проектировании автоматизированного интегрального измерительного комплекса физико-технических характеристик материалов и эпитаксиальных структур.

Представлены методологические основы проектирования микропроцессорных компьютерных составляющих метрологических систем управления качеством.

В пятой главе представлена система, включающая автоматизированную систему управления качеством в процессе производства сверхпроводников, автоматизированную систему управления ресурсами предприятия, автоматизированную систему управления взрывопожаробезопасно-стью технологических процессов, автоматизированную систему обеспечению безопасности жизнедеятельности персонала, а также автоматизированную систему экологического мониторинга. Данная система базируется в техническом плане на высокопроизводительном производственном компьютерном комплексе. Совокупность данных составляющих образуют автоматизированную систему управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, соответствующая российскому стандарту ГОСТ Р ИСО серии 10303.

Представлена разработанная СЛЬ^-система управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, основанная на формировании баз данных параметров технологического процесса производства и значений метрологических величин синтезируемых изделий. Она позволяет осуществлять реинжиниринг качества выпускаемой продукции с целью повышения эффективности производства в целом.

Представлен метод диагностирования технических модулей автоматизированной системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников.

Предложено научно обоснованная организационная структура предприятия электронной техники по выпуску фуллеренсодержащих сверхпроводников и систем, производимых на их основе.

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы - структурно-методологическое объединение системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, реализованное на базе автоматизированной информационно-управляющей квалиметрической и технологической системы.

В приложении представлены обзор существующих высокопроизводительных кластерных компьютерных систем в России и за рубежом, теоретические и практические результаты создания и использования фуллеренсодержащих сверхпроводников в автономных системах энергообеспечения систем безопасности, а также протоколы об использования результатов диссертации.

Выводы

1. Научно обоснованы требования к автоматизированной системе управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников (АСУКППС).

2. Разработана структура автоматизированной информационно-управляющей системы производства фуллеренсодержащих сверхпроводников (АИУСПС), которая включает в себя автоматизированную информационно-управляющую квалиметрическую и технологическую систему (АИУКТС) производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, и в техническом плане базируется на высокопроизводительном производственном компьютерном комплексе. Автоматизированная система разработана в соответствии с ГОСТ Р ИСО серии 10303.

АИУКТС с учётом современных требований по организации производства должно включать в себя следующие составляющие:

• автоматизированную систему управления качеством в процессе производства сверхпроводников (АСУКППС);

• автоматизированную систему управления взрывопожаробезопасностью технологических процессов (АСУВПБТП);

• автоматизированную систему обеспечения безопасности жизнедеятельности персонала предприятия (АСОБЖ);

• автоматизированную систему управления ресурсами предприятия (АСУРП);

• автоматизированную систему экологического мониторинга предприятия (АСЭМ).

Определены функциональные связи между данными составляющими, разработаны алгоритмы информационно-управляющих воздействий на автоматизированную систему

3. Определены основные требования по функционированию АСУВПБТП в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Для повышения надёжности срабатывания системы в её структуре предусмотрено наличие автоматических систем детектирования избыточного давления и взрывоподавления.

4. Автоматизация процесса производства фуллеренсодержащих сверхпроводников позволяет установить соотношение Э. Деминта для данного технологического процесса на уровне 98%-2%.

5. Исследование возможности областей использования фуллеренсодержащих сверхпроводников позволяет сделать вывод о возможности применения их в системе дистанционного обучения в режиме передачи видеосигнала в условиях реального времени, когда требуется обеспечить скорость передачи информации свыше 5 Мбит/с. В работе представлена сеть, сформированная на основе мультимедийной сети А ТМ, созданная на основе оборудования фирмы General DataCom.

6. Исследована возможность применения фуллеренсодержащих сверхпроводников для систем передачи информации на основе эффекта фотолюминесценции. Показано, что её перспективно использовать в качестве модуляторов радиолокационных систем в случае необходимости детектирования объектов, трудно распознаваемых существующими радиолокационными станциями.

7. Представлен способ идентификации на стадии создания АСУ вредоносных микропроцессорных систем, основанный на сравнении теоретического и экспериментального значения функции у/(хь х^, характеризующей отклик составляющих компьютера. Данный метод позволяет повысить надёжность функционирования АСУ различного назначения.

8. Предложено научно обоснованная организационная структура предприятия электронной техники по выпуску фуллеренсодержащих сверхпроводников и систем, производимых на их основе.

-249-Заключение

В диссертации теоретическими и экспериментальными исследованиями осуществлено решение крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное значение - повышение конкурентоспособности отечественных сверхпроводников на основе разработки методологии системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводящих материалов на базе комплексных автоматизированных информационно-управляющих квалиметрических и технологических систем. Данная проблема обретает особую актуальность в преддверии вступления Российской Федерации в члены ВТО.

Результаты диссертации использовались в НИР, проводимых в НПО «Экспериментальное машиностроение» (1993 г.), НИИ «Сапфир» (1991-93 гг.), 22 ЦНИИИ МО РФ (1989 - 94 гг.), ОКБ «Горизонт» (1993-94 гг.), а также в ряде научно-производственных фирм.

Основные научные результаты сводятся к следующему. 1. Анализ систем управления качеством в процессе производства изделий позволил научно обосновать методологические основы системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, базирующиеся на принципах Всеобщего Менеджмента Качества. Система включает в себя следующие этапы:

• исследование состояния и перспектив использования и развития, оценку конкурентоспособности перспективных сверхпроводников;

• научное обоснование системы параметров фуллеренсодержащих сверхпроводников;

• разработка технологических основ производства сверхпроводников для высокопроизводительных информационных, телекоммуникационных, космических, военных, атомных и энергетических систем;

• разработка методов контроля качества сверхпроводников на этапах технологического производства, при исследовании их свойств, испытаниях, оценке экспериментальных характеристик и показателей надёжности;

• анализ системы управления качеством в процессе производства, направленный на повышение экономической эффективности;

• разработка стандартов, регулирующих выпуск продукции на предприятиях электронной техники, что соответствует в основе своей системам управления качеством развитых зарубежных стран. Определено методологическое наполнение и объединение этапов системы (рис. на стр. 242).

Данная система управления качеством также соответствует требованиям российского стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2001 и международных стандартов ИСО серии 9000. Внедрение её позволит наладить промышленный выпуск на отечественных предприятиях качественных современных микроэлектронных устройств, использующих фуллеренсодержащие сверхпроводниковые материалы, и отвечающие требованиям заказчиков.

Система управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников

Исследование Исследование и Разработка тех- Разработка ме- Анализ информа- Разработка состояния и пер- разработка фи- нологических тодов контроля ции по производст- стандартов, респектив исполь- зико- техниче- основ производ- качества венному процессу, гулирующих зования и разви- ских основ соз- ства сверхпро- сверхпровод- направленный на выпуск протия, оценку кон- дания фуллерен- водников для ников на раз- повышение качест- дукции на курентоспособ- содержащих высокопроизво- личных произ- ва фуллеренсодер- предприятии ности сверхпро- сверхпроводни- дительных сис- водственных жащих сверхпро- электронной водников ков тем этапах водников техники

Автоматизированная информационно-управляющая квалиметрическая и технологическая система I

Автоматизированный высокопроизводительный производственный компьютерный комплекс

Автоматизированная система управления качеством в процессе производства сверхпроводников

Автоматизированная система управления взры вопожаробезо-пасностью технологических процессов

Автоматизированная система обеспечения безопасности жизнедеятельности персонала предприятия

Автоматизированная система управления ресурсами предприятия

Автоматизированная система экологического мониторинга предприятия

Блок-схема системы управления качеством в процессе производства фуллеренсодержащих сверхпроводников на базе ком плексной автоматизированной информационно-управляющей квалиметрической и технологической системы

Определены основные направления совершенствования подготовки специалистов, участвующих в процессе управления качеством на данном предприятии.

2. На стадии НИОКР системы управления качеством на основе существующих теорий, описывающих эффект сверхпроводимости в материалах, сформулированы теоретические основы бездиссипативного переноса энергии в перспективных сверхпроводящих средах в диапазоне рабочих температур электронных систем (свыше 300 К).

Построена регрессионная математическая модель, связывающая удельное электрическое сопротивление сверхпроводников с основными параметрами материалов, исследование которой показало, что при беззди-сипативном переносе энергии в средах при данных температурах участвуют частицы, заряд которых равен одной трети заряда электрона. Определен тип кристаллической решётки материалов, в которых возможно их образование, скорость распространения частиц в проводящей среде, а также расчётная формула оценки величины эффективной массы частиц.

Проведена оценка величины магнитной индукции вихревых токов Абрикосова, возникающих в сверхпроводящей среде (Ю25 Тл).

Получена аналитическая зависимость плотности тока от величины критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние, позволяющая оценить предельные значения данного параметра.

Данные результаты являются частным случаем теоретического обобщения большого количества существующего эмпирического материла по вопросам бездиссипативного переноса энергии в средах.

3. На этапе разработки технологических основ производства сверхпроводников системы управления качеством определены промышленные основы синтеза материалов, а также эпитаксиальных структур и многослойных токоведущих комплексов на основе фуллеренсодержащих материалов.

Показано, что наиболее перспективным методом создания сверхпроводников является модифицированный метод высокочастотного магне-тронного распыления. Определён состав технологического оборудования, необходимого для синтеза высококачественных материалов. Экспериментально определены оптимальные параметры технологического процесса синтеза материалов. Проведена алгоритмизация технологического процесса, позволившая автоматизировать этапы производства материалов.

4. На этапе разработки методов контроля качества сверхпроводников для высокотемпературного диапазона разработаны бесконтактные не-разрушающие методы основных физико-технических параметров сверхпроводников.

На их базе разработан автоматизированный комплекс бесконтактного неразрушающего измерения данных параметров, позволяющий реализовать правило Тагучи системы управления качеством о сплошном операционном контроле изделий.

Данный результат развивает и дополняет такое важное научное направление как неразрушающие методы контроля сверхпроводников.

5. На основе полученных научных результатов разработаны проекты стандартов предприятия, выпускающего сверхпроводящие материалы. Они содержат научно обоснованные требования, предъявляемые к системе параметров сверхпроводников, а также требования по технологическому и метрологическому обеспечению производства и методам контроля качества.

Данные проекты стандартов могут являться составной частью технического регламента, регулирующего выпуск высококачественных микроэлектронных систем для различных отраслей промышленности.

6. На базе существующих компьютерных кластерных систем разработана структура быстродействующего (производительность 1015 флопс) автоматизированного информационно-управляющего комплекса, являющегося технической основой автоматизированной информационно-управляющей системы производства сверхпроводников (АИУСПС), созданной в соответствии с ГОСТ Р ИСО серии 10303. В её структуре предусмотрено наличие централизованной системы контроллеров, каждый из которых обеспечивает функционирование конкретного производственного модуля. Данная система построена по принципу открытой архитектуры, что позволяет при необходимости вносить в неё соответствующие изменения. Комплекс позволяет повысить качество выпускаемой продукцией за счёт автоматизации управления быстротекущими процессами производства изделий электронной техники.

На основе разработанных проектов стандартов предприятия электронной техники создана структура быстродействующей (быстродействие 0,1 мкс) АСУКППС. Быстродействие системы повышено за счёт применения перспективных сверхпроводников в компьютерных модулях системы, а также совершенствования элементной базы АСУ.

Разработана САЬ8-система обеспечения технологического производства и метрологического обеспечения сверхпроводников, построенная по принципу формирования баз данных (БД), содержащих информацию о значениях физико-технических параметрах материалов в производственном процессе, а также показателей технологических процессов. При выявлении бракованных изделий анализ компьютерных БД позволяет анализировать весь производственный процесс и выявлять те технологические этапы, на которых произошли отклонения от заданных значений параметров, и производить выработку необходимых корректирующих управленческих воздействий.

Теоретически и экспериментально отработан критерий распределения изделий на начальных стадиях производственного процесса по измеряемым значениям физико-технических параметров материалов. На основании его основано управление некондиционной продукцией, заключающееся в отбраковке негодной продукции и оперативной корректировке технологических операций, что позволяет существенно снизить общие затраты на производство изделий.

7. Разработана структура актуальной в настоящее время комплексной автоматизированной системы безопасности функционирования предприятия. Разработаны алгоритмы функционирования данной системы в условиях чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера.

8. Разработан метод диагностирования технических модулей компьютерных систем АСУКППС, повышающий надёжность функционирования системы.

9. Созданная АИУСПС позволяет максимально снизить влияние социального фактора в данном способе организации производства фуллеренсодержащих сверхпроводников, что позволяет установить соотношения Э. Деминга на уровне 98%-2%.

Сокращения

АИУСПС - автоматизированная информационно-управляющая система производства сверхпроводников АСОБЖ - автоматизированная система обеспечения безопасности жизнедеятельности

АСУКППС — автоматизированная система управления качеством в процессе производства сверхпроводников

АСУРП - автоматизированная система управления ресурсами предприятия

АСУВПБТП - автоматизированная система управления взрывопожаробезопасностью технологических процессов АСЭМ - автоматизированная система экологического мониторинга

1. Мир науки. М., Наука, №2, 1993.

2. Бутузов С. Ю. Физические основы сверхпроводимости и технологические аспекты производства сверхпроводящих материалов // Учебное пособие. М.: МИРЭА, 1998.

3. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю. Основы создания проводящих сред для сверхскоростных информационных модулей автоматизированных систем безопасности. М.: Академия ГТТС МВД России, 2001.

4. Бутузов С. Ю. Теоретические, технологические и метрологические основы повышения качества сверхпроводников. М.: Радио и связь, 2002.

5. Бутузов С. Ю. Методологические основы управления качеством в процессе производства сверхпроводников на основе фуллеренсодер-жащих материалов. М.: ИД Руда и металлы, 2003.

6. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю., Членов А. Н. Тепловой пожарный извещатель // Патент на изобретение №2181505 МПК7 С08В17/06. -М.: ФИПС, 2001.

7. Бутузов С. Ю. Измерительный комплекс электрофизических параметров сверхпроводящих материалов // Сборник трудов 22 Центрального научно-исследовательский испытательного института Министерства обороны России, вып. 43. М.: ЦНИИИ 22 МО РФ, 1994.

8. Бутузов С. Ю. Бесконтактный способ определения удельного электрического сопротивления ВТСП материалов. // Сборник трудов 22 Центрального научно-исследовательский испытательного института Министерства обороны России, вып. 43. М.: ЦНИИИ 22 МО РФ, 1994.

9. Бутузов С. Ю. Бесконтактный метод измерения величины квазинезатухающих токов в высокотемпературных сверхпроводниках // Заводская лаборатория, т. 60, №11. М.: Металлургия, 1994.

10. Shabetnik V. D., Butuzov S. Yu, Plaksij V. I. High-temperature superconducting compound YBaMeSe with Tc=371 К // Материалы Международной конференции «Materials and Mechanism of Superconductivity», 4-9 Yuly 1994, Grenoble, France.

11. Шабетник В. Д., Бутузов С. Ю., Плаксий В. И. Высокотемпературное сверхпроводящее соединение YBa2Cu3Se7 с Тс=371 К // Письма в ЖТФ, т. 21, вып. 10 С-Петербург, Наука, 1995.

12. Shabetnik V. D., Butuzov S. Yu, Plaksij V. I. High-temperature superconducting compound YBa2Cu3Se7 with Tc=371 К // Tech. Phys. Lett., 21(5), May, 1995.

13. Бутузов С. Ю. Устройство энергосбережения систем автономного электрообеспечения систем пожарной безопасности // Труды Всероссийской юбилейной конференций, посвящённой 60-летию ВНИИПО МВД России. М.: ВНИИПО МВД России, 1997.

14. Бутузов С. Ю. Технические аспекты создания проводящих материалов систем пожарной безопасности // Труды Международной конференции «Пожарная безопасность 97». - М.: МИНЬ МВД России, 1997.

15. Бутузов С. Ю. Квазифотоны в сверхпроводниках // Сборник научных трудов «Математические методы исследования сложных систем, процессов и структур», вып. 3. М.: МГОПУ, 1998.

16. Бутузов С. Ю. Эффект увеличения частоты сверхвысокочастотного излучения// Сборник научных трудов «Математические методы исследования сложных систем, процессов и структур», вып. 3. М.: МГОПУ, 1998.

17. Бутузов С. Ю. Образование квазифотонов в сверхпроводниках, имеющих Тс свыше J00K II Сборник научных трудов «Гармонический анализ на группах». М.: МГОПУ, 1998.

18. Бутузов С. Ю. Расчётный способ определения величины критической плотности тока в сверхпроводниках // Сборник научных трудов «Гармонический анализ на группах». М.: МГОПУ, 1998.

19. Бутузов С. Ю. Устройство очистки от угарного газа // Сборник научных трудов «Гармонический анализ на группах». М.: МГОПУ, 1998.

20. Бутузов С. Ю. Автоматизированная система прогнозирования морских землетрясений. // Сборник трудов VIII Международной конференции «Системы безопасности-99». М.: МИПБ МВД России, 1999.

21. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю., Членов А. Н. Тепловой пожарный извещатель на основе перспективных проводящих материалов. // Сборник трудов VIII Международной конференции «Системы безопасности-99». М.: МИПБ МВД России, 1999.

22. Бутузов С. Ю. Способ предупреждения пожаров технологических линий предприятий электронной промышленности // Материалы XV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков». М.: ВНИИПО МВД России, 1999.

23. Бутузов С. Ю. Автоматизированная система прогнозирования морских землетрясений // Материалы VII международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем». М.: ИПУ РАН, 1999.

24. Бутузов С. Ю. Бесконтактный способ определения удельного электрического сопротивления сверхпроводников // Известия вузов. Материалы электронной техники. М.: ИД Руда и металлы, вып. 2, 2000.

25. Бутузов С. Ю. Оценка величины магнитной индукции в сверхпроводниках // Сборник научных трудов «Математические методы исследования сложных систем, процессов и структур», вып. 4. М.: МГОПУ, 2000.

26. Бутузов С. Ю. Проблема обеспечения автоматизированных систем управления безопасными комплектующими интегральными микросхемами // Системы безопасности, вып. 6. М.: Гротек, 2000.

27. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю. Проблемы повышения быстродействия автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности промышленных объектов // Материалы Всероссийской конференции, посвященной 30-летию ИФ Академии ГПС МВД России. Иваново, ИГУ, 2001.

28. Бутузов С. Ю. Датчики автоматизированной системы поддержки принятия решения при морских землетрясениях // Сборник трудов IX Международной конференции «Системы безопасности 2001». -М.: Академия ГПС МВД России, 2001.

29. Бутузов С. Ю. Проблемы подготовки специалистов по комплексным системам безопасности // Сборник трудов X Международной конференции «Системы безопасности 2002». - М.: Академия ГПС МЧС России, 2002.

30. Butuzov S. Yu. Quazyphotons in superconductors // Материалы Международной конференции «The Gordon Research Conference of Superconductivity». Oxford, England, 2001.

31. Бутузов С. Ю. Проблемы безопасного применения зарубежных комплектующих микросхем в компьютерных системах // Сборник трудов VIII Международного форума «Технологии безопасности -2003». М.: ВВЦ, 2003.

32. Бутузов С. Ю. Автоматизированная система бесконтактного нераз-рушающего контроля физико-технических параметров сверхпроводящих материалов // Наукоёмкие технологии, т.4, вып. 4. М.: ИПРЖР, 2003.

33. Бутузов С. Ю. Проблемы сертификации АСУ взрывопожаробезопас-ностью промышленных предприятий // Сборник трудов XI Международной конференции «Системы безопасности 2003». - М.: Академия ГПС МВД России, 2003.

34. Бутузов С. Ю. Неразрушающие методы оценки качества сверхпроводящих материалов // Материалы Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» Ьйегтайс 2003. - М.: МИРЭА, 2003.

35. Бутузов С. Ю. Проблемы менеджмента качества сверхпроводящих материалов // Материалы Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» Мегшайс 2003. - М.: МИРЭА, 2003.

36. Бутузов С. Ю. Принципы совершенствования системы управления качеством перспективных сверхпроводящих материалов // Доклады 52-ой научно-практической конференции МИРЭА. — М.: МИРЭА, 2003.

37. Бутузов С. Ю. Методологические проблемы создания системы управления качеством сверхпроводников // Доклады 52-ой научно-практической конференции МИРЭА. М.: МИРЭА, 2003.

38. Управление качеством. Учебник // С. Д. Ильенкова, Н. Д. Ильенкова, С. Ю. Ягудин и др. Под ред. Доктора экономических наук, профессора Ильенковой. М.: ЮНИТИ, 1998.

39. Мазур И. И., Шапиро В. Д. Управление качеством / Учебное пособие М.: Высшая школа, 2003.

40. Окрепилов В. В. Управление качеством. СПб.: ОАО «Издательство Наука», 2000.

41. ГОСТ Р 1.0-92 Государственная система стандартизации Российской Федерации. Основные положения.

42. ГОСТ Р 1.2-92 Государственная система стандартизации Российской Федерации. Порядок разработки государственных стандартов.

43. ГОСТ Р 1.3-92 Государственная система Российской Федерации. Порядок согласования, утверждения и регистрации технических условий.

44. ГОСТ Р 1.4-92 Государственная система Российской Федерации. Стандарты предприятия. Общие положения.

45. ГОСТ Р 1.5-92 Государственная система Российской Федерации. Общее требование к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов.59.62,63,64