автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка методов оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей

ИВАНОВ Сергей Викторович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

Специальность: 05.13.12 - Системы автоматизации

проектирования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- з ДЕН 2009

Воронеж-2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Макаров Олег Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Питолин Владимир Михайлович;

кандидат технических наук, доцент Лопин Виктор Игоревич

Ведущая организация ОАО «Концерн «Созвездие», г. Воронеж

Защита состоится 18 декабря 2009 г. в 16 — часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.03 ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Автореферат разослан «17» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Родионов О.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время процессы проектирования и подготовки производства современных радиоэлектронных модулей (РМ), являющихся конструктивной базой практически всех типов радиоэлектронных средств (РЭС), представляют собой комплекс разноплановых задач высокого уровня сложности, требующие значительных временных и материальных затрат. Жесткая рыночная конкуренция, высокие темпы развития элементной базы и материалов, модернизация технологий изготовления, повышение функциональности и надежности РЭС в сочетании с постоянным улучшением их конструкций и эргономики приводят к сокращению периода востребованности любого электронного изделия на рынке радиоэлектронной аппаратуры. Вследствие этого с целью обеспечения конкурентоспособности на всех этапах создания РМ все более широкое распространение получают САПР. На сегодняшний день САПР, позволяющие выполнять такого рода задачи, очень дороги и специфичны, что ведет к трудоемкости внедрения и подстройке под конкретное производственное предприятие. Все это делает многие из этих средств недоступными для многономенклатурных малых и средних предприятий отрасли, тем самым снижается эффективность работы производства, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на уровне выпускаемых изделий.

Учитывая вышесказанное, целесообразна разработка автоматизированных средств, обеспечивающих оптимальное проектирование конкурентоспособных РМ, учитывающее качественные маркетинговые исследования, решение разнообразных оптимизационных конструкторско-технологических задач при разработке электрических схем, проектировании печатных плат и конструкций модулей, а также позволяющего определить конкурентоспособность проектируемого шделия на различных стадиях проектирования, в том числе на стадии предпроектных работ. При этом проектирование обеспечивает учет нескольких возможных сценариев работы производства предприятия.

Актуальность темы диссертации определяется необходимостью разработки соответствующих математических моделей и алгоритмов, программного и информационного обеспечения для оптимального проектирования конкурентоспособных РМ. Разработанные методы позволят осуществлять оптимизацию элементной базы и оборудования, материалов и инструмента с учетом множества конструкторско-технологических критериев и ограничений, позволят формировать оптимальные технологические процессы на различных этапах создания РМ и др., что, в свою очередь, повысит качество и скорость их изготовления, сшвит себестоимость производимой продукции и как следствие повысит конкурентоспособность.

Работа выполнена в соответствии с одним из основных научных направлений ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «САПР и системы автоматизации производства», а также в рамках ГБ НИР 2004.17 «Методы исследования и повышения надежности и качества при проектировании радиоэлектронных устройств и систем».

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка математических моделей, алгоритмов, программного и информационного обеспечения комплекса оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи: провести анализ этапов создания радиоэлектронных модулей, выявить взаимосвязи и особенности работы каждого из этапов, разработать соответствующие процедуры;

провести анализ систем автоматизированного конструкторско-технологического проектирования и подготовки производства радиоэлектронных модулей;

разработать структуру, модели и алгоритмы интеллектуальной системы оптимизации принятия предпроектных технических решений;

разработать структуру маршрута и состав проектных процедур оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, а также соответствующего математического обеспечения;

сформировать комплекс математических моделей и алгоритмов оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, включающий в себя конструкторско-технологическую оптимизацию выбора элекгрорадиоэлементов, изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей, а также процесса нанесения влагозащитного покрытия и операций контроля модулей;

разработать структуру и конфигурацию, а также соответствующие процедуры информационного обеспечения элементной базы, оборудования, материалов, инструмента и схем технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей;

реализовать предложенные модели, алгоритмы и методики в программно-методическом комплексе конструкгорско-технологической оптимизации радиоэлектронных модулей.

Методы исследования. При выполнении работы использованы основные положения и методы теории автоматизированного проектирования, теории организации и подготовки производства, математического моделирования, объектно-ориентированного программирования, теории множеств, исследования операций и принятия решений, теории алгоритмов, оптимизации и математического программирования, элементов теории статистических вычислений, теории интеллектуальных систем и генетических алгоритмов.

Научная новизна результатов исследования. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

структура маршрута оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, состав соответствующих проектных процедур и математического обеспечения, отличающиеся комплексным подходом к решению задач конструкгорско-технологической оптимизации на различных этапах создания радиоэлектронных модулей и использованием гибридной ингел-

лектуальной системы на этапах принятия предпроектных технических решений;

структура и алгоритмы работы интеллектуальной системы опгимюации принятия предпроектных технических решений, отличающиеся сочетанием экспертной подсистемы, использующей нечеткие логические модели знаний, экспертной подсистемы на основе искусственных нейронных сетей и экспертной подсистемы, в которой заложены продукционные модели знаний;

комплекс математических моделей оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, обеспечивающий многокритериальную конструкторско-технологическую оптимизацию модулей с учетом параметров элементной базы на основе различных критериев и ограничений, оптимизацию процессов изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей, процесса нанесения влагозащитного покрытия и операций контроля на различных стадиях изготовления радиоэлектронных модулей;

методики и алгоритмы оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, отличающиеся использованием статистического метода в сочетании с градиентными методами и использованием метода исследования пространства параметров на этапе оптимизации выбора элементной базы изделий, а также использованием генетических алгоритмов при решении оптимизационных задач на этапах конструкторско-технологической оптимизации печатных плат и радиоэлектронных модулей.

Практическая значимость работы. На основе предложенных математических моделей и алгоритмов разработано программное и информационное обеспечение комплекса конструкторско-технологической оптимизации РМ, с помошью которого осуществляется многокритериальная огтгимизация конструкций модулей, повышается эффективность процессов изготовления печатных плат и РМ, а также процесса влагозащиты модулей и операций контроля. В результате чего повышается конкурентоспособность модулей, при снижении их себестоимости и сокращении сроков выхода изделий на рынок.

Внедрение результатов работы. Основные теоретические и практические результаты работы в виде методик и автоматизированного комплекса конструкторско-технологической оптимизации РМ внедрены на предприятиях города Воронежа, а именно: ЗАО «Воронежский конденсаторный завод» и ОСП ЗАО «ИРКОС», что позволило на отдельных операциях технологических процессов указанных производств оптимизировать выбор оборудования и материалов, сократив при этом затраты на изготовление выпускаемой продукции при требуемом уровне качества. Также результаты работы внедрены в учебный процесс ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» по дисциплине «Технология РЭС» для студентов специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной научной конференции «Математические

методы в технике и технологиях» (Воронеж, 2006); Международной конференции «Системные проблемы надежности, качества информационных и электронных технологий» (Сочи, 2006-2009); Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2006-2008); ежегодных научно-технических конференциях ШУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» и научно-методических семинарах кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры (2006-2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: модели и методы оптимизации [1,3,4,5]; структура, модели и алгоритмы интеллектуальной системы оптимизации принятия предпроектных технических решений и оптимального маршрута изготовления печатных плат [2,8]; модели оптимизации [6,7,9,10]; структура баз данных и математические модели [11]; алгоритмы программного обеспечения [12,13,17]; поиск и анализ современных САПР и подготовки производства РМ [14]; принцип работы программного обеспечения [16].

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 121 наименование, и 6 приложений. Основная часть работы изложена на 137 страницах, содержит 25 рисунков и 3 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, дана ее краткая характеристика, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные научные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе работы рассматриваются гибридная интеллектуальная система оптимизации поддержки принятия технических решений (ГИСОППТР) и современные САПР РМ. Рассмотрена структура организации производства предприятия радиоэлектронной отрасли. Разработана структура маршрута оптимального проектирования конкурентоспособных РМ (рис. 1), включающего структуры ГИСОППТР и программно-методического комплекса конструктор-ско-технологической оптимизации РМ. Произведен анализ САПР и подготовки производства РМ, при этом выявлены их достоинства и недостатки и тенденции совершенствования. Разработаны и проанализированы общие информационная и функциональная модели взаимодействия ГИСОППТР и САПР на этапах оптимального проектирования конкурентоспособных ИЛ. Проанализированы и определены цели данной работы и задачи исследования, а также основные требования, которые предъявляются к современным интеллектуальным системам, САПР и подготовки производства РМ.

Рис. 1. Структура маршрута оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей 5

Вторая глава посвящена разработке математического обеспечения программно-методического комплекса конструкторско-технологической оптимизации (КТО) РМ. Сформирована структура математического обеспечения методов оптимального проектирования конкурентоспособных РМ (рис. 2).

В современных рыночных отношениях проектирование электрических схем РМ должно быть направлено на реализацию целевой функции вида

Р(К,Ц)->ор1, (1)

при удовлетворении хотя бы оного га условий конкурентоспособности РМ

К > КА; Ц< ЦА, (2)

где К и КА - критерии качества соответственно проектируемого изделия (ПИ) и лучшего аналога, имеющегося на рынке; Ц и Цд - цена ПИ и аналога.

Показатель качества - многогранное свойство изделия; его количественная оценка производится по формуле

э /о

к = Е8пк,/ЕТПК|. (3)

и: / ¡=1

где О - количество параметров НИ; - ¡-й относительный показатель качества;упк( - коэффициент весомости ¡-го параметра.

Относительные показатели качества вычисляют по формулам

8ПК1=Х1/Х.;. (4)

если К пропорционален х, и при обратной зависимости

§пк, =(Х|/Ха|Г1 > (5)

где & и Ха - параметры ПИ и аналога.

Модели

гисогаттр

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Моде ля КТО эшюж изготовления РМ

Модели ЭП на основе нечеткой яптетх тделх хкахкх

Модели КТО 1фоцесса влалпаирпыРМ

Модели КТО процессов изготовлеихя РМ

Модели КТО процессов контроля РМ

т

Моде*» ИНС м основе модели многослойного персепгроха

Модели ЭПна

основе ]фодухцн0хтх модели знании

Модели КТО

выбора элехгрорадно-элевпкхов

Моделх КТО

питппшт

Моделх КТО изготовления РМ

Рис. 2. Структура математического обеспечения оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей В общем случае компоненты характеризуются множествам параметров в О = (5, ш, г, £р,у, 1*п,уп,1у,1н,н, с|, (6)

где б - электрические параметры (частотный диапазон, быстродействие, потребляемая мощность и т.п.); V/ - конструктивное исполнение; т - масса; г -габариты; - диапазон рабочих температур; V - допустимая влажность окружающей среды; £ - предельная частота вибраций; уп - предельная ударная перегрузка; \ - максимальный уровень линейного ускорения; 1„ - возможная теп-

ловая нагрузка при пайке; н - надежность; с - стоимость. Выбор компонентов по климатическим и механическим параметрам должен предусматривать выполнение следующих ограничений (задача условной огтгимизации)

Тща* - Tomax + Тн; Tmm>Tomm; v>v0; f„ >fn0; y„ >yn0; ly >1^, (7)

где |Tmax-Tomln| = gp - максимальная и минимальная температура окружающей среды; Т„ - температура нагретой зоны РМ (предварительно устанавливается экспертной оценкой и уточняется при конструкторском проектировании изделия); v0, у„0 и - соответственно влажность окружающей среды, максимальная частота вибраций, ударная перегрузка и линейное ускорение, величины которых указаны в техническом задании на проектирование РМ.

Для расчета надежности используют сумму интенсивности отказов РМ

ХРЭС = ХЭРЭ + Х.пс + X.JTP, + Хпэ, (8)

где \Эрэ - суммарная интенсивность отказов компонентов; Vic - суммарная интенсивность отказов паяных соединений; Vm - суммарная интенсивность отказов печатных плат; Хпэ ~ суммарная интенсивность отказов прочих элементов (реле, тумблеров, соединителей и т.п.).

Для того, чтобы параметры конструкции РМ соответствовали требованиям технического задания (ТЗ), задача выбора типов электрорадиоэлеменгов (Э РЭ) функциональных устройств должна решаться на основе методов оптим и-зации со следующими критериями качества: К|(х) - показатель надежности ЭРЭ; Кз(х) - показатель массы ЭРЭ; К3(х) - показатель габаритов ЭРЭ; КДх) -показатель стоимости ЭРЭ.

Наиболее употребительным в случае небольшого числа не слишком противоречивых критериев является аддитивный метод построения обобщённого критерия качества. Целевая функция оптимизационной задачи имеет вид

f(x)=£p,K,(x)->min, (9)

ы

где р, - i-й весовой коэффициент; К, - i-й критерий качества.

Задачу выбора оптимальных типов элементов ПИ с учетом ограничений можно представить в виде

4

f(x)=Xp,K,(x)^min 1=1

•g,oM-g,(x)<0 , (10)

i = iTn

где g, - функция ограничения на i-й параметр ПИ; gi0 - функция ограничения на i-й параметр ПИ, указанной в ТЗ. Для учёта ограничений используем метод барьерных функций, так как поиск оптимального решения чаще всего представляет собой процесс доработки имеющегося объекта - прототипа, и в результате получаем следующую задачу безусловной оптимизации

Ф(х„...,хп) = f(x„...,xn) + QK(x„...,xn)-> min, (11)

QK=-vI-k' (12)

¡»i Si(x)

где Qk - барьерная функция; rk - коэффициент равный Ю*; k - номер итерации в поисковом методе. С целью оптимизации технологических процессов (ТП) изготовления печатных плат (1111) модулей по стоимостному критерию требуется решение задачи выбора технических объектов (ТО) применительно к i-й операции в условиях ее многоальтернативного оснащения. При выборе ТО во всех случаях должно выполняться следующее условие

Ö,, <Д,, (13)

где 6ij - погрешность ТО j-ro типа, предназначенного для выполнения ¡-й операции; Д - требуемая точность операции, зависящая от класса точности печатной платы. Минимизация затрат С на изготовление ПП достигается в том случае, если обеспечивается целевая функция вида

С(К5,,...,К.5;,...,К5т)-> min, (14)

и выполняется ограничение

Э^Э,,, (15)

где Кб, - неисправимая доля брака на i-й операции; Э^ - достигнутый уровень экологичности метода изготовления ПП в собственных условиях; Эр -уровень экологичности данного метода по международным стандартам.

Норму штучного времени Тш„ для i-й операции, выполняемой вручную с помощью инструмента и неавтоматизированных ТО, вычисляют по формуле

Tum=T0„,(l + Kt)> (16)

где Tmi - норма оперативного времени, мин.; К, - коэффициент, учитывающий подготовительно-заключительное время, обслуживание рабочего места, отдых и т.п., его значение составляет от 0,14 до 0,16 в зависимости от типа производства. Расход фольгированного и нефольгированного диэлектрика на одну ПП определяют по формуле

А3=АП+2Ш, (17)

где Аз - длина или ширина заготовки, мм; Ап - длина или ширина ПП; Ш - ширина технологического поля заготовки ПП. Для вычисления технологической себестоимости Ст ПП используем выражение

ст = См +СР0 + (С„0 +СПР + С0Б +CM0)/N3M , (18)

где См - затраты на материалы; СР0 - заработная плата с начислениями рабочих и операторов в расчете на одну плату; Сно - затраты на приобретение нового оборудования; Спр - затраты на подготовку производства; С№ - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, требующиеся для выпуска ПП объемом NjM в течение запланированных лет; Смо - расходы на модернизацию технологии. Изготовление ПП представляет собой объединение множества ТП Т={Т1 , Т2 , ТЗ , Т4 , Т5 , Т6 , Т7 , Т8 , Т9 , Т10 , Т11 , Т12

Т13 ,Т14 , Т15 ,Т16 , Т17 , Т18 ,Т19}, (19)

где TI - изготовление фотошаблонов; Т2 - изготовление сетчатых трафаретов; ТЗ - получение заготовок ПП; Т4 - получение базовых технологических, монтажных и переходных отверстий в заготовках ПП; Т5 - подготовка поверхности заготовок ПП; Т6 - формирование защитного рельефа на заготовках ПП; Т7 - химическое меднение диэлектриков; Т8 - гальваническое меднение диэлектриков; Т9 - осаждение металлорезиста; Т10 - травление меди с пробельных мест; TI 1 - образование печатных проводников фрезерованием медной фольги; Т12 - прессование слоев МПП; Т13 - обработка заготовок ПП по контуру; Т14 - осаждение покрытий на концевые контакты; Т15 - контроль ПП; Т16 - маркировка ПП; Т17 - нанесение защитной маски на ПП; Т18 - испытание ПП; Т19 - ремонт ПП. Производительность линий травления меди определяется временем t, использования травильного раствора из выражения

(20)

VTC

где Рг - производительность, плат / ч; t„ - толщина медной фольги, мкм; Vre = (VT, + VT2) / 2 - средняя скорость травления меди, мкм/мин.; VT, - скорость травления меди в свежеприготовленном травильном растворе; VT2 - скорость травления при предельно допустимом накоплении меди в травильном растворе. Производительность (плат/ч) одношпиндельного станка определяется по формуле

PCT = 60.rWTn+:£*K + <21)

i "ni'vmi ni ш2

где Пзп - количество заготовок ПП в пакете, шт.; тп = 1 / Vn — время прохождения шпинделем точек сверления, мин.; 1 - длина трассы перемещения одного или нескольких инструментов, мм; Vn - скорость перемещения инструмента, мм/мин.; К - число диаметров отверстий; тк - время замены инструмента, мин.; tn -толщина пакета или одной заготовки, мм; О) - количество отверстий с диаметрами > 0,7 мм, шт.; Пщ - подача сверла, мм/об; Уш, - скорость вращения шпинделя при диаметре > 0,7 мм, об / мин.; а2 - количество отверстий с диаметрами менее 0,7 мм; Пгс - подача сверла, мм / об; V11!: - скорость вращения шпинделя при 0 < 0,7 мм, об / мин. Количество единиц Qu оборудования на каждой операции вычисляем по формуле

где Nj - годовая программа запуска ПП на i-й операции, шт.; P,j - производительность j-ro типа оборудования, шт. / ч; F - годовой фонд единицы оборудования, ч. Программу запуска на i-й операции определяем по формуле

(23)

где Ni., - программа выпуска ПП на предыдущей операции, шт.; К„ -доля годных ПП на i-й операции.

Для оптимизации влагозащигы РМ приближенно рассчитывают т3 - время, в течение которого не проявляются отказы РМ в результате ухудшения электрических свойств ПП под действием воды, по формуле

6

V-h-1 ,

--ln

Sn-P

\

LPo-PK;

.3

где V - объем печатной платы, м ; Sn - площадь, м", полимерного покрытия; рь - давление паров воды, Па, внешней среды; рф - предельное давление, Па, паров воды внутри оболочки из полимерной пленки, при котором не происходит выход из строя РМ в результате накопления влаги в объеме V и достижения критических величин поверхностного Rn и объемного Rv сопротивлений ПП, диэлектрической проницаемости е и тангенса угла диэлектрических потерь tg6 диэлектрика ПП.

Математическая постановка задачи оптимизации контроля РМ имеет вид

FX = Ё f. (р.<, Р18, Рч, N, 0 -> min (25)

1=1

при наличии ограничений

Nr - <Nr<Nr N < N < N , (26)

imin — — 1 Mmax' — i — '^imax ' V*-"/

где Pn - вероятность отсутствия брака на i-й операции при 1-м режиме обработки (i = l,...,m;j = l,...,L,); Plg - вероятность, что поступивший на i-ю операцию элемент годный; Р:] - вероятность отсутствия брака на i-й операции при использовании j-ro варианта контроля; N, - количество изделий на выходе i-й операции; N,r - количество годных изделий на выходе i-й операции. Значения N|"mjn,N^.N^.N^ определяют по правилам: если на i-й шаг ТП поступило N;_, годных изделий, то на выходе после контроля получим

N, = NM(2 • Р,.и • Р,^ • +1 - PMJ • Р,_,.в - Р,_1о), (27)

из них годных изделий N[ = Nj_, ■ , • • P¿_jj - (28)

Технологическая себестоимость (СРм) РМ включает в себя затраты на флюс Сф, припой (паяльную пасту) Спр, клеи СКл. влагозащитный материал Свм, затраты на заработную плату рабочим СРБ и суммарные расходы Сер, определяемые из выражения

ССР =(С0П +САМ +СЭЛ+ СВД+Ссв+СПИ)/М, (29)

где Con - затраты на заработную плату операторам; Сам - затраты на амортизацию оборудования; Сэл -затраты на электроэнергию; Свд -затраты на воду; Сев - затраты на сжатый воздух; Спи - затраты на дооснащение производства новым оборудованием. Полная себестоимость ИИ определяется

спо=сРМ+нЦ + нОЗ + нВН> (3°)

где Нц - цеховые расходы; Н<в - общезаводские расходы; НВн - прочие вне производственные расходы.

В третьей главе рассматриваются разработанные алгоритмы. Предложено алгоритмическое обеспечение ГИСОППТР и программно-методического комплекса конструкторско-технологической оптимизации РМ. За основу были взяты математические модели, рассмотренные во второй главе.

В диссертационной работе представлены следующие алгоритмы: алгоритмы ГИСОППТР исследования объекта экспертизы (ОЭ); алгоритм конструкторско-технологической оптимизации выбора элекгрорадиоэлементов; алго-рщ-м конструкторско-технологической оптимизации изготовления печатных плат; алгоритм конструкторско-технологической оптимизации процесса влаго-з а щиты радиоэлектронных модулей; алгоритм конструкторско-технологической оптимизации изготовления радиоэлектронных модулей. Алгоритм функционирования экспертной подсистемы (ЭП) формирования виртуальной модели нового изделия повышенного спроса представлен на рис. 3.

?

=п

[Е

/ В»СД информация

об 03

I

=х—

Выбор с*«»»«« " осущктамм'

Ввод рвэ/и. «.«>41(11

' В»оД имфо |

т

В«оЛ янфориациио »«пуСямиам юдмм)

о I

' Веси р«зупктага«

•М* Г *р 0 ••>•••«

потреб и(гм в

" ГТ Ви6ао 0

В »ОД м«0ры*Ч О «»гмомгиро»»

ш

1 о6ь*к>* гриме имя с р(гои ПрМИН»НШ МО ко Э*Л*<«НТ0в1НМЬ11 Р<Ш*НИИ

1 А»и> «о «А*»»»- | | жоинуриов 1

Формярвмнме •иргуа п^иой иод мн

Пагвитмый пвискноам

□

Г^огиозиромни« спрос« I

1

7ЛГ

Т»

Фасшярвмни* оЬучаюидм •ыбор*. ОЭд« ИНС

ЕВ«6<ч>

Рис. 3. Алгоритм функционирования экспертной подсистемы формирования виртуальной модели нового изделия повышенного спроса Алгоритм работы искусственной нейронной сети (ИНС) и ЭП принятия оптимальных технических решений представлен на рис. 4. Алгоритм конструкторско-технологической оптимизации изготовления РМ представлен на рис. 5.

Четвертая глава посвящена разработке информационного и программного обеспечения программно-методического комплекса конструкторско-

технологической оптимизации РМ. Структура ГИССОПТР и программного комплекса конструкторско-технологической оптимизации РМ представлена на рис. 1, где изображено, на каких этапах целесообразно использование интеллектуальной системы и разработанного программного комплекса. Также произведен анализ и выбор средств разработки автоматизированного комплекса кон-структорско-технологической оптимизации РМ.

Созданное информационное и программное обеспечение, основанное на предложенных математических моделях, методах и алгоритмах, позволяет повысить эффективность проектных процедур, направленных на конструкторско-технологическую оптимизацию выбора элементной базы, изготовления печатных плат и РМ. Разработанное информационное обеспечение реализовано в виде системы управления базами данных, включающую в себя информацию о характеристиках элементной базы, технологических процессах, оборудовании, материалах и инструменте для изготовления печатных плат и РМ. Отлажен импорт и экспорт данных между базами данных и программным комплексом.

Форыяроазни« «иртуш« предприятия

Оцап>* »1р*т и* подин оку проюаодсп» 03

•г лечнурнчвспосоЬ**1

□Г

ввод ж>ла«иы! условии /'

прогныироаания

-'

ГТ0"- ^

[ |рц»йГд ц-»,р»ча1посо6и«1ч 03 [ |

"•"''Г

Фо рмиро в «ии» я ояу *« «и и« ц»» т « >8» С«6»С'0*М0! г» 03

.ГЁ

д-"1''" -

ЭД П

/ «Качества ОЭлр" данкы параматрл ми бмового роде»»«'»

реш*ми<> ¿Г)

1

|Др«эуПкЧ10

—I—

Рис. 4. Алгоритм работы искусственной нейронной сети и экспертной подсистемы принятия оптимальных технических решений Созданные программные средства применялись при разработке новых технологических процессов создания изделий на ЗАО «Воронежский конденсаторный завод» и ОСП ЗАО «ИРКОС», что позволило на отдельных операциях указанных производств оптимизировать выбор оборудования и материалов, понизив при этом себестоимость выпускаемой продукции при требуемом уровне качества, и как следствие, повысить конкурентоспособность.

Рис. 5. Алгоритм конструкторско-технологической оптимизации изготовления радиоэлектронных модулей 13

В заключении приводятся основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы.

1. Проведен анализ этапов создания радиоэлектронных модулей, выявлены взаимосвязи и особенности работы каждого из этапов, разработаны соответствующие процедуры.

2. Проведен анализ систем автоматизированного конструкторско-технологического проектирования и подготовки производства радиоэлектронных модулей, при этом выявлены их достоинства и недостатки, тенденции их совершенствования.

3. Разработана структура маршрута оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, состав соответствующих проектных процедур и математического обеспечения, отличающиеся комплексным подходом к решению задач конструкторско-технологической оптимизации на различных этапах создания радиоэлектронных модулей.

4. Разработаны структура и алгоритмы работы интеллектуальной системы оптимизации принятия предпроектных технических решений, основанная на сочетании экспертной подсистемы, использующей нечеткие логические модели знаний, экспертной подсистемы на основе искусственных нейронных сетей и экспертной подсистемы, в которой заложены продукционные модели знаний.

5. Разработан комплекс математических моделей оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, обеспечивающий многокритериальную оптимизацию элементной базы с учетом конструкторско-технологических критериев и ограничений, конструкторско-технологическую оптимизацию изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей, а также процесса нанесения влагозащитного покрытия и операций контроля.

6. Разработаны методики и алгоритмы оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, отличающиеся использованием статистического метода в сочетании с градиентными методами и использованием метода исследования пространства параметров на этапе оптимизации элементной базы, отличающиеся использованием генетических алгоритмов при решении оптимизационных задач на этапах конструкторско-технологической оптимизации изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей.

7. Разработаны структура, конфигурация и соответствующие процедуры информационного обеспечения автоматизированного комплекса, включающего характеристики элементной базы, оборудования, материалов, инструмента и схем технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей.

8. На основе предложенных методов, моделей и алгоритмов разработано программное обеспечение методического комплекса конструкторско-

технологической оптимизации радиоэлектронных модулей. Результаты работы внедрены в проектные работы на предприятиях и в учебный процесс, их применение позволяет осуществлять конструкторско-технологический анализ элементной базы, повышает эффективность процессов изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей, а также процесса влагозащиты и операций контроля. В результате чего повышается конкурентоспособность изделий, при снижении их себестоимости и сокращении сроков выхода изделий на рынок.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Многокритериальный синтез электрических схем радиоэлектронных средств / A.B. Муратов, Н.Э. Самойленко, С.А. Донец, C.B. Иванов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2007. Т.З. №4. С. 5 - 8.

2. Донец С.А. Система принятия оптимальных предпроектных технических решений при создании сложных электронных средств / С.А. Донец, C.B. Иванов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2009. Т.5. № J1. С. 198 - 204.

Статьи и материалы конференций

3. Исследование и моделирование процесса пайки волной припоя / A.M. Донец, Н.Э. Самойленко, С.А. Донец, C.B. Иванов // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр.; под ред. А.И. Громыко, A.B. Сарафанов. - М.: «Радио и связь», 2006. С. 290 - 292.

4. Оптимизация контроля радиоэлектронных модулей в производстве / A.M. Донец, Н.Э. Самойленко, С.А. Донец, C.B. Иванов // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-19: сб. тр. XIX Международ, науч. конф.; под общ. ред. B.C. Балакирева. - Воронеж: ВГТА, 2006. Т.5. С. 83 - 84.

5. Донец A.M. Оптимизация проектирования и подготовки производства РЭС / A.M. Донец, Н.Э. Самойленко, C.B. Иванов // Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов, посвященного 50-летию ВГТУ. Воронеж: ВГТУ, 2006. С. 87 - 89.

6. Донец С.А. Проектирование многослойных печатных плат с инваровы-ми слоями / С.А. Донец, C.B. Иванов // Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика-2006): материалы Междунар. конф. и Рос. науч. шк. - М.: Энергоатомиздат, 2006. 4.2. Т.З. С. 49 - 52.

7. Муратов A.B. Оптимизация влагозащиты радиоэлектронных модулей / A.B. Муратов, С.А. Донец, C.B. Иванов // Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика-2007): материалы Междунар. конф. и Рос. науч. шк. - М.: Энергоатомиздат, 2007. 4.2. Т.З. С. 247 - 253.

8. Муратов A.B. Оптимизация технологической системы изготовления печатных плат / A.B. Муратов, С.А. Донец, C.B. Иванов // Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика-2007): материалы Междунар. конф. и Рос. науч. шк. - М.: Энергоатомиздат, 2007. 4.2. Т.З. С. 56-61,

9. Муратов A.B. Защита РЭС от воздействия статического электричества в производственных условиях / A.B. Муратов, С.А. Донец, C.B. Иванов // Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования, ин-

формационных и электронных технологий в инновационных проектах (Иннова-тика-2007): материалы Междунар. конф. и Рос. науч. шк. - М.: Энергоатомиз-дат, 2007. 4.2. Т.З. С. 366 - 370.

10. Оптимизация конструкций радиоэлектронных модулей / Л.В. Муратов, Н.Э. Самойленко, A.M. Донец, С.А. Донец, C.B. Иванов // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. ст.; под ред. А.И. Громыко, A.B. Сарафанов. - Красноярск: ИПК СФУ, 2007. С. 511 - 513.

11. Донец С.А. Структура баз данных для оптимизации технологической системы изготовления печатных плат / С.А. Донец, C.B. Иванов // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр.; под ред. А.И. Громыко, A.B. Сарафанов. - Красноярск: ИПК СФУ, 2008. С. 432 - 435.

12. Донец С.А. Алгоритм работы системы управления базами данных «Электрорадиоэлементы» для оптимизации проектирования и подготовки производства РЭС / С.А. Донец, C.B. Иванов // Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика-2008): материалы Междунар. конф. и Рос. науч. шк. - М.: Энергоатомиздат, 2008. 4.4. С. 323 - 326.

13. Донец С.А. Алгоритм работы программного обеспечения «Оптимум» конструкторско-технологического анализа электрических схем РЭС / С.А. Донец, C.B. Иванов // Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика-2008): материалы Междунар. конф. и Рос. науч. шк. - М.: Энергоатомиздат, 2008. 4.4. С. 326 - 329.

14. Макаров О.Ю. Современные системы автоматизированного проектирования радиоэлектронных модулей сложных электронных средств / О.Ю. Макаров, C.B. Иванов // Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2009. С. 60 - 64.

15. Иванов C.B. Структура и алгоритм работы программного обеспечения конструкторско-технологической оптимизации проектирования и подготовки производства РЭС / C.B. Иванов // Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2009. С. 191 - 197.

16. Донец С.А. Программное обеспечение конструкгорско-технологичес-кой оптимизации изготовления печатных плат / С.А. Донец, C.B. Иванов // Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика-2009): материалы Междунар. конф. и Рос. науч. шк. - М.: Энергоатомиздат. 2009. 4.4. С. 28 - 33.

17. Иванов C.B. Алгоритм оценки конкурентоспособности РЭС на этапе предпроектных работ / C.B. Иванов, П.В. Заенчковский // Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика-2009): Материалы Междунар. конф. и Рос. науч. шк. - М.: Энергоатомиздат. 2009. 4.4. С.

Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 90 экз. Заказ № ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14 16

ВВЕДЕНИЕ

1 СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА РАДИОЭЛЕТКРОННЫХ МОДУЛЕЙ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Интеллектуальная система поддержки принятия оптимальных технических решений на этапах предпроектных работ

1.2 Системы автоматизированного проектирования и подготовки производства печатных плат и радиоэлектронных модулей

1.3 Структура маршрута оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей

1.4 Цель и задачи исследования

2 СТРУКТУРА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

2.1 Состав математического обеспечения

2.2 Математические модели гибридной интеллектуальной системы поддержки принятия оптимальных предпроектных технических решений

2.3 Математические модели конструкторско-технологической оптимизации выбора электрорадиоэлементов

2.4 Математические модели конструкторско-технологической оптимизации изготовления печатных плат радиоэлектронных модулей

2.5 Математические модели конструкторско-технологической оптимизации изготовления радиоэлектронных модулей

2.6 Математические модели конструкторско-технологической оптимизации процесса влагозащиты радиоэлектронных модулей

2.7 Математические модели оптимизации процессов контроля радиоэлектронных модулей в производстве

Актуальность темы. В настоящее время процессы проектирования и подготовки производства современных радиоэлектронных модулей (РМ), являющихся конструктивной базой практически всех типов радиоэлектронных средств (РЭС), представляют собой комплекс разноплановых задач высокого уровня сложности, требующие значительных временных и материальных затрат. Жесткая рыночная конкуренция, высокие темпы развития элементной базы и материалов, модернизация технологий изготовления, повышение функциональности и надежности РЭС в сочетании с постоянным улучшением их конструкций и эргономики приводят к сокращению периода востребованности любого электронного изделия на рынке радиоэлектронной аппаратуры. Вследствие этого с целью обеспечения конкурентоспособности на всех этапах создания РМ все более широкое распространение получают САПР. На сегодняшний день САПР, позволяющие выполнять такого рода задачи, очень дороги и специфичны, что ведет к трудоемкости внедрения и подстройке под конкретное производственное предприятие. Все это делает многие из этих средств недоступными для многономенклатурных малых и средних предприятий отрасли, тем самым снижается эффективность работы производства, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на уровне выпускаемых изделий.

Учитывая вышесказанное, целесообразна разработка автоматизированных средств, обеспечивающих оптимальное проектирование конкурентоспособных РМ, учитывающее качественные маркетинговые исследования, решение разнообразных оптимизационных конструкторско-технологических задач при разработке электрических схем, проектировании печатных плат и конструкций модулей, а также позволяющего определить конкурентоспособность проектируемого изделия на- различных стадиях проектирования, в том числе на стадии предпроектных работ. При этом проектирование обеспечивает учет нескольких возможных сценариев работы производства предприятия.

Актуальность темы диссертации определяется необходимостью разработки соответствующих математических моделей и алгоритмов, программного и информационного обеспечения для оптимального проектирования конкурентоспособных РМ. Разработанные методы позволят осуществлять оптимизацию элементной базы и оборудования, материалов и инструмента с учетом множества конструкторско-технологических критериев и ограничений, позволят формировать оптимальные технологические процессы на различных этапах создания РМ и др., что, в свою очередь, повысит качество и скорость их изготовления, снизит себестоимость производимой продукции и как следствие повысит конкурентоспособность.

Работа выполнена в соответствии с одним из основных научных направлений ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «САПР и системы автоматизации производства», а также в рамках ГБ НИР 2004.17 «Методы исследования и повышения надежности и качества при проектировании радиоэлектронных устройств и систем».

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка математических моделей, алгоритмов, программного и информационного обеспечения комплекса оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи: провести анализ этапов созданияV радиоэлектронныхмодулей, выявить взаимосвязи и особенности работы, каждого из этапов, разработать соответствующие процедуры; провести* анализ систем автоматизированного конструкторско-технологического проектирования и подготовки производства радиоэлектронных модулей; разработать структуру, модели и алгоритмы интеллектуальной системы оптимизации принятия предпроектных технических решений; разработать структуру маршрута и состав проектных процедур оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, а также соответствующего математического обеспечения; сформировать комплекс математических моделей и алгоритмов оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, включающий в себя конструкторско-технологическую оптимизацию выбора электрорадиоэлементов, изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей, а также процесса нанесения влагозащитного покрытия и операций контроля модулей; разработать структуру и конфигурацию, а также соответствующие процедуры информационного обеспечения элементной базы, оборудования, материалов, инструмента и схем технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей; реализовать предложенные модели, алгоритмы и методики в программно-методическом комплексе конструкторско-технологической оптимизации радиоэлектронных модулей.

Методы исследования. При выполнении работы использованы основные положения и методы теории автоматизированного проектирования, теории организации и подготовки производства, математического моделирования, объектно-ориентированного программирования, теории множеств, исследования операций и принятия решений, теории алгоритмов, оптимизации и математического программирования, элементов теории статистических вычислений, ' теории интеллектуальных систем и генетических алгоритмов.

Научная новизна, результатов исследования. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной: структура маршрута оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, состав соответствующих проектных процедур и математического обеспечения, отличающиеся комплексным подходом к решению задач конструкторско-технологической оптимизации на различных этапах создания радиоэлектронных модулей и использованием гибридной интеллектуальной системы на этапах принятия предпроектных технических решений; структура и алгоритмы работы интеллектуальной системы оптимизации принятия предпроектных технических решений, отличающиеся сочетанием экспертной подсистемы, использующей нечеткие логические модели знаний, экспертной подсистемы на основе искусственных нейронных сетей и экспертной подсистемы, в которой заложены продукционные модели знаний; комплекс математических моделей оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, обеспечивающий многокритериальную конструкторско-технологическую оптимизацию модулей с учетом параметров элементной базы на основе различных критериев и ограничений, оптимизацию процессов изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей, процесса нанесения влагозащитного покрытия и операций контроля на различных стадиях изготовления радиоэлектронных модулей; методики и алгоритмы оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, отличающиеся использованием статистического метода в сочетании с градиентными методами и использованием метода исследования пространства параметров на этапе оптимизации выбора элементной базы изделий; а также использованием генетических алгоритмов при решении оптимизационных задач на этапах конструкторско-технологической оптимизации печатных плат и радиоэлектронных модулей.

Практическая значимость работы. На основе предложенных математических моделей и алгоритмов разработано программное и информационное обеспечение комплекса конструкторско-технологической оптимизации РМ, с помощью которого осуществляется многокритериальная оптимизация конструкций модулей, повышается эффективность процессов изготовления печатных плат и РМ, а также процесса влагозащиты модулей и операций контроля. В результате чего повышается конкурентоспособность модулей, при .снижении их себестоимости и сокращении сроков выхода изделий на рынок.

Внедрение результатов работы. Основные теоретические и практические результаты работы в виде методик и автоматизированного комплекса конструкторско-технологической оптимизации РМ внедрены на предприятиях города Воронежа, а именно: • ЗАО «Воронежский конденсаторный завод» и ОСП ЗАО «ИРКОС», что позволило на отдельных операциях технологических процессов указанных производств оптимизировать выбор оборудования и материалов, сократив при этом затраты на изготовление выпускаемой продукции при, требуемом' уровне качества. Также результаты работы внедрены в учебный процесс ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» по дисциплине «Технология РЭС» для студентов специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на' следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Воронеж,

2006); Международной конференции «Системные проблемы надежности, качества информационных и электронных технологий» (Сочи, 2006-2009);

Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых

Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2006-2008); ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «Воронежский 8 государственный технический университет» и научно-методических" семинарах кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры (2006-2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: модели и методы оптимизации /31,89,94,119/; структура, модели и алгоритмы интеллектуальной системы оптимизации принятия предпроектных технических решений и оптимального маршрута изготовления печатных плат /3,41/; модели оптимизации /52,53,84,95/; структура баз данных и математические модели /60/; алгоритмы программного обеспечения /72,74,80/; поиск и анализ современных САПР и подготовки производства РМ /6/; принцип работы программного обеспечения /47/.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 121 наименование, и 6 приложений. Основная часть работы изложена на 137 страницах, содержит 25 рисунков и 3 таблицы.

4.5 Основные выводы главы

В результате выполнения четвертой главы данной диссертационной работы были решены следующие задачи:

1. Разработаны структура, конфигурация и соответствующие процедуры информационного обеспечения автоматизированного комплекса, включающего характеристики элементной базы, оборудования, материалов, инструмента и схем технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей.

2. На основе предложенных методов, моделей и алгоритмов разработано программное обеспечение методического комплекса конструкторско-технологической оптимизации радиоэлектронных модулей. Результаты работы внедрены в проектные работы на предприятиях и в учебный процесс, их применение позволяет осуществлять конструкторско-технологический анализ элементной базы, повышает эффективность процессов изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей, а также процесса влагозащиты и операций контроля. В результате чего повышается конкурентоспособность изделий, при снижении их себестоимости и сокращении сроков выхода изделий на рынок.

124

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы.

1. Проведен анализ этапов создания радиоэлектронных модулей, выявлены взаимосвязи и особенности работы каждого из этапов, разработаны соответствующие процедуры.

2. Проведен анализ систем автоматизированного конструкторско-технологического проектирования и подготовки производства радиоэлектронных модулей, при этом выявлены их достоинства и недостатки, тенденции их совершенствования.

3. Разработана структура маршрута оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, состав соответствующих проектных процедур и математического обеспечения, отличающиеся комплексным подходом к решению задач конструкторско-технологической оптимизации на различных этапах создания радиоэлектронных модулей.

4. Разработаны структура и алгоритмы работы интеллектуальной системы оптимизации принятия предпроектных технических решений, основанная на сочетании экспертной подсистемы, использующей нечеткие логические модели знаний, экспертной подсистемы на основе искусственных нейронных сетей и экспертной подсистемы, в которой заложены продукционные модели знаний.

5. Разработан комплекс математических моделей оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, обеспечивающий многокритериальную оптимизацию элементной базы с учетом конструкторско-технологических, критериев- и ограничений, конструкторско-технологическую оптимизацию изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей, а также процесса нанесения влагозащитного покрытия и операций контроля.

6. Разработаны методики и алгоритмы оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей, отличающиеся использованием статистического метода в сочетании с градиентными методами и использованием метода исследования пространства параметров на этапе оптимизации элементной базы, отличающиеся использованием генетических алгоритмов при решении оптимизационных задач на этапах конструкторско-технологической оптимизации изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей.

7. Разработаны структура, конфигурация и соответствующие процедуры информационного обеспечения автоматизированного комплекса, включающего характеристики элементной базы, оборудования, материалов, инструмента и схем технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей.

8. На основе предложенных методов, моделей и алгоритмов разработано программное обеспечение методического комплекса конструкторско-технологической оптимизации радиоэлектронных модулей. Результаты работы внедрены в проектные работы на предприятиях и в учебный процесс, их применение позволяет осуществлять конструкторско-технологический анализ элементной базы, повышает эффективность процессов изготовления печатных плат и радиоэлектронных модулей, а также процесса влагозащиты и операций контроля. В результате чего повышается конкурентоспособность изделий, при снижении их себестоимости и сокращении сроков выхода изделий на рынок.

1. Новикова Г.М. Руководителю нужны интеллектуальные системы. // «Нефтегазовая вертикаль». — 2005. — 3, С. 21-23.

2. Матвеев М.Г. Модели и методы искусственного интеллекта. Применение в экономике: учеб. пособие / М.Г. Матвеев, A.C. Свиридов, H.A. Алейникова. — М.: Финансы и статистика; ИНФРА-М, 2008. 448 с.

3. Донец С. А. Система принятия оптимальных предпроектных технических решений при создании сложных электронных средств / С.А. Донец, C.B. Иванов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2009. Т.5. №11. С. 198 - 204.

4. Гаврилова Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем / Т.А. Гаврилова, В.Ф. Хорошевский. СПб.: Питер, 2001. - 384 с.

5. Гаскаров Д.В. Интеллектуальные информационные системы. Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 2003. - 431 с.

6. Jonh Isaac and David Wiens. The Future of PCB Desing. Mentor Graphics Technical Publication, 2003.

7. Лохов А. САПР печатных плат: маршрут Expedition компании Mentor Graphics / А. Лохов, А. Филиппов, И. Селиванов, А. Рабоволюк // Электроника: НТБ. 2004. - № 2. - С.28-31.

8. Селиванов И. Обзор маршрута проектирования печатных плат PADS, компании Mentor Graphics // Chip News. 2005. - № 8. - С. 19-22.

9. Иванов А. Давайте знакомится: PADS, PADS 2004 система проектирования печатных плат / А. Иванов, А. Лохов // Электроника: НТБ. — 2004. № 8. - С. 52-55.

10. Кочиков И. Система Hyper Linx компании Mentor Graphics пропуск в мир проектирования высокоскоростных печатных плат // Электроника: НТБ. 2005. - № 8. - С. 62-66.

11. Материалы сайта www.megratec.ru.

12. Материалы сайта www.pcb.cadence.com.

13. Материалы сайта www.altium.com.

14. Материалы сайта www.rodnik.ru.

15. Тархов А. Система проектирования печатных плат P-CAD 2004 // Электроника: НТБ. 2005. - № 2. - С. 70-72.

16. Материалы сайта www.zuken.com.

17. Материалы сайта www.eltm.ru/cadstar.

18. Потапов Ю. Система Hot-Stage компании Zuken проектирование высокоскоростных печатных плат // Электроника: НТБ. 2005. - № 1. - С. 74-77.

19. Материалы сайта www.sigrity.com.

20. Материалы сайта www.quantic-emc.com.

21. Материалы сайта www.betasoft-thermal.com.

22. Материалы сайта www.sauna.com.

23. Материалы сайта www.flomerics.com.

24. Материалы сайта www.national.com.

25. Cybenko G. Approximation by Superpositions of Sigmoidal Function. -Urbana: University of Illinois, 1988. 280 p.

26. Funahashi K. On the approximate realization of con-tinuous mappings by neural networks. // Neural Networks. 1989. - №2. - P. 183 - 192.

27. Hornik K., Stinchcombe M., White H. Multilayer Feed forward Networks are Universal Approximators // Neural Networks. 1989. - Vol. 2. - P. 359-366.

28. Barron A.R. Neural net approximation // Proc. of the Seventh Yale Workshop on Adaptive and Learning Systems. New Haven, CT: Yale University. -1991.-P. 69-72.

29. Haykin S. Neural Networks. A comprehensive foundation. New York, NY: Macmillan, 1994. - 696 p.

30. Многокритериальный синтез электрических схем радиоэлектронных средств / A.B. Муратов, Н.Э. Самойленко, С.А. Донец, C.B. Иванов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2007. Т.З. №4. С. 5 - 8.

31. Вейцман Э.В. Универсальный критерий качества // Стандарты и качество. 1995. № 2. С. 36-38.

32. Донец A.M., Донец С.А. Проектирование технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей: Учеб. Пособие. Воронеж: Воронеж.гос.техн. ун-т, 2005. 145 с.

33. Боровиков С.М. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности. Н.: Дизайн ПРО, 1998. - 366 с.

34. Кофанов Ю.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности радиоэлектронных средств: Учебник для вузов. Н.: Радио и связь, 1991.-360 с.

35. Ленков C.B., Зубарев В.В., Тариспашвили Г.Т. Физико-технический анализ причин отказов электр орадиоизделий в составе радиоэлектронной аппаратуры // Технология и конструирование в радиоэлектронной аппаратуре. 1997. № 3. С. 31-35.

36. Фомич JI.M. Математическое обеспечение в задачах оптимизации номенклатуры электронной элементной базы / JI.M. Фомич, O.A. Радыгина, Е.А. ЧачинаУ/ Сборник статей КГТУ. 2005'. - С. 107-110.

37. Автоматизация проектирования сложных систем / под ред. A.B. Алексеева М.: Радио и связь, 2001. — 256 с.

38. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями.: М. Дрофа, 2006. — 379 с.

39. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. -М.:ФОРУМ: ИНФРА -М, 2005. 560с.

40. Глудкин О.П., Обичкин Ю.Г., Блохин В.Г. Статистические методы в технологии производства радиоэлектронной аппаратуры / под ред. В.Н. Черняева. М.: Энергия, 1977. — 296 с.

41. Донец A.M. Проектирование конструкций и технологическая подготовка производства радиоэлектронных модулей: учебное пособие. / A.M. Донец, С.А. Донец. Воронеж: Воронеж, гос. техн. ун-т., 2007. - 222 с.

42. Донец A.M. Технологическое оборудование для производства радиоэлектронных модулей: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж, гос. техн. унт, 2004. 125с.

43. Галецкий Ф.П. Технология изготовления двадцатислойных печатных плат с проводниками 100 мкм // Экономика-и производство. 2000, №12.- с. 12-16.

44. Прецизионные сплавы. Справ, изд. под редакцией д.т.н., проф. Б.В. Молотилова. 2-е изд., перераб. и дополн. -М.: Металлургия, 1983. -439с.

45. Донец Сергей Анатольевич. Воронеж, 2004. - 143 с.130

46. Глудкин О.П. Методы и устройства испытаний РЭС и ЭВС М. Радио и связь. 1991.

47. Батищев Д.И. Методы динамического программирования. М. Высшая школа, 1998.

48. Тареев Б.М., Яманова Л.В., Волков В.А., Ивлев H.H. Герметизация полимерными материалами в радиоэлектронике. М.: Энергия, 1974. — 304 с.

49. Кочкин В.Ф., Гуревич А.Е. Лакокрасочные материалы и покрытия в производстве радиоаппаратуры. Л.: Химия, 1991. — 128 с.

50. Уразаев В.Г. Влагозащита печатных узлов. М.: Техносфера, 2006.344 с.57. www.compitech.ru.

51. Синюгина Л.А. Материалы типа «Эпилам» для влагозащиты микросборок и узлов на печатных платах / Л.А. Синю-гина, E.H. Белов, A.B.

52. Комлевский, JI.B. Горбась, А.Ю. Киселев, Н.С. Корноухова, Г.Н. Атепкова // Экономика и производство. 1999. №7.

53. Орехова М.С. Новая влагозащитная композиция «Поливоск» / М.С. Орехова, Е.Е. Артемьева // Экономика и производство. 1998. №8.

54. Донец A.M., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Автоматизированный анализ и оптимизация конструкций и технологии РЭА. — М.: Радио и связь, 1983.-104 с.

55. Советов Б.Я. Базы данных: теория и практика: Учебник для вузов / Б.Я. Советов, В.В. Цехановский, В.Д. Чертовской. —М.: Высш. шк., 2005. -463 с.

56. Автоматизация проектирования сложных систем / Под ред. A.B. Алексеева М.: Радио и связь, 2001. - 256 с.

57. Электронный каталог ГПНТБ России. — Электрон, дан. Режим доступа: http://www.petrocom.rii/left/materials/multical/.

58. Батищев Д.А. Генетические алгоритмы решения экстремальных задач. / Д.А. Батищев. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1995. - 267 с.

59. Гладков Л.А., Курейчик В.В., Курейчик В.М. Генетические алгоритмы: учебное пособие. / JI.A. Гладков, В.В. Курейчик, В.М. Курейчик

60. B.М. -М.: ФИЗМАТ, 2006. 358 с.

61. Кузнецов A. Microsoft Access 2003. Учебный курс. / А. Кузнецов -СПб.: ПИТЕР, 2006. 368 с.

62. Голубков Е.П. Маркетинговые исследования: теория, методология и практика. М.: Финпресс, 2000. — 484 с.

63. Основы маркетинга / Ф. Котлер, Г. Амстронг, Д.Сондерс, В. Вонг: пер. с англ. 2-е европ. изд. - М., СПб., К: Издательский дом «Вильяме», 2003.-944 с.

64. Каллингэм М. Маркетинговые исследования глазами заказчика. Как и для чего организации используют исследова-ния рынка. / Market Intelligence: How and why Organizations Use Market Research. M.: «Баланс Бизнес Букс», 2005. — 260 с.

65. Муратов A.B. Защита РЭС от воздействия статического электричества в производственных условиях / A.B. Муратов, С.А. Донец,

66. Новоселов В. Антистатика. Организационный аспект // Производство электроники: технологии, оборудование, материалы. 2005. -№5.-С. 1-4.

67. Новоселов В. ERSA для бессвинцовой пайки сегодня и завтра // Технологии в электронной промышленности. 2005. - № 4, - С. 56-60.

68. Новоселов В. Оптический инструмент электронщика. Часть 1 // Производство электроники: технологии, оборудование, материалы. 2005. — №4,-С. 1-5.

69. Исследование и моделирование процесса пайки волной припоя 1 А.М. Донец, Н.Э. Самойленко, С.А. Донец, С.В. Иванов // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр.; под ред. А.И. Громыко, А.В. Сарафанов. М.: «Радио и связь», 2006. С. 290 - 292.

70. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы: Учебник. М.: Финансы и статистика, 2006. — 424 с.

71. Организация производства и управление предприятием Учебник/Туровец О.Г., Булгаков м.И., Родионов В.Б. и др.; Под ред. О.Г. Туровца.- 2-е изд. М.: ИНФРА - М, 2005. - 544 с. - (Высшее образование).

72. Донец А.М., Очнева JI.C. Технологическая подготовка производства радиоэлектронных средств: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж, гос. техн. ун-т, 2002. 91 с.

73. Geoffrey A. Moore, Crossing the Chasm: Marketing and Selling HighTech Products to Mainstream Customers, HarperBusiness, 1999.

74. Автоматизированное проектирование технологических процессов и систем производства РЭС: Учеб. Пособие для вузов по спец. «Конструирование и технология радиоэлектронных средств». М.: Высш. Шк., 1991.-463 е.: ил.

75. Компьютеры, сети, Интернет: Энциклопедия / Ю.Н.Новиков, Д.Ю.Новиков, А.С.Черепанов, В.И.Чуркин; Под ред. Ю.Н.Новикова. СПб.: Питер, 2002. 928 с.

76. Кристофер Н. Internet Explorer 4. Библия пользователя. К., М., СПб.: Диалектика, 1998. - 560 с.

77. Разработка САПР: Практич. пособие: В 10 кн. / Под ред. A.B.Петрова. -М.: Высш. шк., 1990.-227 с.

78. Столмов Л.Ф. Изучение и прогнозирование покупательского спроса. М.: Экономика, 1972. — 231 с.

79. Шишкин В.М., Самойленко Н.Э. Алгоритмы и программы автоматизации инженерных расчетов. Воронеж: ВГТУ, 1990. - 34 с.

80. Сачко Н.С. Теоретические основы, организации производства. -Минск: Дизайн ПРО, 1997.

81. Организация производства на предприятии (фирме): Учеб. Пособие / Под. Ред. О.И. Волкова, О.В. Девяткина. М.: ИНФРА-М, 2004.

82. Математические модели и алгоритм оценки технологическойсебестоимости радиоэлектронных модулей / А.В.Муратов, A.M.Донец,135

83. Н.Э.Самойленко, С.А.Донец // Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. — С. 40-45.

84. Донец С.А. Математические модели определения стоимости печатных плат // Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 37 - 39.

85. Львович Я.Е., Фролов В.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности РЭА: Учеб. пособие для вузов. — М.: Радио и связь, 1986. 192 с.

86. Фролов В.Н., Львович Я.Е., Меткин Н.П. Автоматизированное проектирование технологических процессов и систем производства РЭС: Учеб. пособие для вузов по спец. «Конструирование и технология радиоэлектронных средств». М.: Высш. шк., 1991. — 463 с.

87. Билинкис В. Д. Методы оценки технического уровня и конкурентоспособности продукции: Учеб. пособие. Воронеж. ВГТУ, 2000. -118 с.

88. Математико-статистические методы обработки данных при управлении качеством электронных средств: Учеб. пособие. / B.C. Скоробогатов. Воронеж: Воронеж, гос. тех. ун-т, 2003. 152 с.

89. Глисин Ф.Ф., Лосев О.Н. Тенденции инновационной деятельности промышленных предприятий России // Инновации. №2-3 (59-60) - 2003.

90. Банди Б. Основы линейного программирования: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989. - 176 е.: ил.

91. Храмов В.Ю. и др. Методология концептуального проектирования распределенных баз данных // VI Международная НТК «Радиолокация, навигация, связь», Том 2. Воронеж: ВНИИС, 2000. - с. 827-838.

92. Беленов О.П. Стратегический маркетинг. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1998.-280 с.

93. Голубков Е.П. Маркетинговые исследования: теория, методологияи практика. -М.: Финпресс, 2000. 484 с.136

94. Разработка САПР. В 10 кн. Кн.З. Проектирование программного обеспечения САПР. Практ. Пособие / Б.С. Федоров, Н.Б. Гуляев; Под ред. A.B. Петрова. М.: Высш. Шк., 1990. - 159 е.: ил.

95. Разработка САПР. В 10 кн. Кн.4. Проектирование баз данных САПР. Практ. Пособие / Б.С. Федоров, Н.Б. Гуляев; Под ред. A.B. Петрова. — М.: Высш. Шк., 1990. 144 е.: ил.

96. Я. Деккер под общей редакции J1.H. Деревягиной Маркетинг: Теория и практика. Модуль 2. РИМА-А: 2004. 154 с.

97. Боровиков С.М. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности. Н.: Дизайн ПРО, 1998. -366с.

98. Кофанов Ю.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности радиоэлектронных средств: Учебник для вузов. -Н.: Радио и связь, 1991. 360 с.ыржение 1жЗШоректор ВГТУ Федоров В.М. ноября 2006 г.1. АКТ

99. О внедрении госбюджетной (г\б) НИР в учебный процесс

100. Наименование научно-исследовательской работы ГБ НИР 2004.17 «Методы исследования и повышения надежности и качества при проектировании РЭС» по тематике: «Оптимизация проектирования и подготовки производства РЭС».

101. Выполненной: Донцом A.M., Самойленко Н.Э., Ивановым C.B. кафедры КИПРА.

102. Внедрены в учебный процесс на основании решения кафедры от 30.10.2006 г. Протокол №6.

103. Указанные результаты включены в курсовое и проектирование по курсу «Технология РЭС».дипломное

104. Заведующий кафедройКИПРА «А шМ^/ 2006 г.

105. Результаты диссертационной работы «Разработка методов оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей»

106. Автор Иванов Сергей Викторович

107. Научный руководитель Макаров Олег Юрьевич

108. УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор ЗАО «Вороне&йй ртконденсаторныи-завод».---1мТблсшанев2008 г.1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

109. Результатов госбюджетной НИР № 2004.17 в производство

110. Заказчик ЗАО «Воронежский конденсаторный завод»1. Наименование организации)

111. Голованев Анатолий Васильевич

112. Ф.И.О. руководителя организации)

113. Настоящим актом подтверждается, что программные средства

114. Авторы: Донец Сергей Анатольевич. Иванов Сергей Викторович. Хорошилов1. Ф И.О.)1. Валерий Николаевич1. СТОИМОСТЬЮцифрами и прописью)1. ВЫПОЛНЯЕМОЙ ,сроки выполнения)

115. ВНЕДРЕНЫ в ЗАО «Воронежский конденсаторный завод» города Воронеж.наименование организации) ,,,

116. Вид внедренных результатов Повышение эффективностиэксплуатация (изделия, работы, технологии)функционирования САПР. Повышение эффективности проектирования и подготовки производства.

117. Качественно новые результатыпионерские принципиально новые, качественно новые, модификации, модернизация старых разработок)1. Согласовано1. Прорек и ме:

118. Утверждаю Директор ОСП ЗАО «ИРКОС»г^.В. Ашихмин 2009 г.1. АКТо внедрении результатов диссертационной работыв производство

119. Вид внедрения результатов программно-методический комплекс конструкторско-технологической оптимизации радиоэлектронных модулей.

120. Область и форма внедрения проектные разработки и научные исследования.

121. Технический уровеньНИР получены качественноновые результаты.

122. Публикации по материалам НИР опубликовано 17 научных работ, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ: