Автоматизация процесса контроля качества реза установки дисковой прецизионной резки



 


Нижегородский Государственный Технический Университет

им. Р.Е.Алексеева

 

 

Кафедра «Управление инновационной деятельностью»

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

по дисциплине

 

Организационно-экономическое  обоснование

 научно-технических  разработок

 

 

ТЕМА: «Автоматизация процесса контроля качества реза установки дисковой прецизионной резки»

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент__________                               Ромашенко Константин Владимирович

                                  (подпись)                                                                                    (Ф.И.О)

Факультет                 ИПТМ                          Группа            08-АК   

Руководитель _____________                                                             _Евсеева И.А.    

                                                                                                                                (Ф.И.О. преподавателя)

 

Сдана на проверку__________________

                                                    (Дата)

Зачтено__________________________________

                        (оценка, дата и подпись преподавателя)

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород

2012

 

Содержание

     

 

Введение

4

1

Исходные данные

5

2

Разработка технического задания 

6

3

Организационная структура конструкторской  организации

9

3.1

Характеристика и количественный состав персонала

10

3.2

Планирование этапов

11

3.3

Разработка сетевой модели

13

4

Калькуляция себестоимости исходного  продукта

16

5

Расчет себестоимости темы

21

6

Расчет эффективности автоматизации

28

 

Заключение

30

     

 

 

 

Введение

Установка дисковой прецизионной резки предназначена для ориентированного надрезания и сквозного разделения пластин и подложек из полупроводниковых  и диэлектрических материалов. Кристаллы, полученные после процесса резки, используются в микроэлектронике, поэтому точность резки велика, вплоть до микрон и качество самого реза играет крайне важное значение. 

Установка полуавтоматическая и требующая постоянного присутствия  оператора для выравнивания подложек, задания параметров и контроля реза. Выравнивание подложек необходимо, чтобы рез подложки осуществлялся строго между микросхемами, не задевая их. Для этого на установке присутствует микроскоп с интегрированной цифровой камерой, передающей изображение на экран монитора. Сам процесс реза автоматический и зависит только от заданных изначально оператором параметров. После окончания реза оператор по изображению на мониторе проверяет качество резов, наличие сколов и иных дефектов, свидетельствующих об износе диска.

Предлагаемая система  автоматизации являет собой активный контроль качества реза непосредственно самой программой установки во время процесса резки с занесением в базу данных информации об увеличении количества сколов и связи этого с износом диска для своевременного информирования о необходимости замены диска. Это позволит снять с оператора часть работы, тем самым снизив влияние человеческого фактора на качество работы, что повысит само качество реза и понизит требуемую квалификацию для оператора установки. Это сделает установку более рентабельной на рынке и даст возможность повысить её цену на 200 000 рублей.

Проект будет включать в себя создание экспериментального стенда, имитирующего работу машинного  зрения установки. Экспериментальный  стенд позволит специалистам гораздо  быстрее разработать действующую программу для установки. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Исходные данные

 

При выполнении работы исходными  данными для проведения автоматизации являются:

1. Количество исполнителей, привлекаемых к проведению автоматизации

3

2. Оборудованием являются 

- Промышленный компьютер

- Испытательный стенд

- Промышленная цифровая  камера

- Моно-видеомикроскоп

- Компьютеры (2)

3. При проведении работ  предприятием - исполнителем закупается  комплекс лицензионных программ для автоматизированного   проектирования и конструирования:

LabVIEW 2012

Autodesk Inventor 2012

 

4. Срок выполнения автоматизации

Таблица 1 - Состав и количество исполнителей автоматизации

Исполнители

Кол-во, чел

Занятость по теме, мес

Месячные оклады, руб

Начальник отдела

1

6

36000

Инженер-программист

1

13

20000

Инженер-электроник

1

3

20000


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. Состав оборудования для  выполнения автоматизации

Наименование

Кол-во

Стоимость, тыс. руб./ед.

Общая

стоимость

руб.

Закупка комплектующих и сборка экспериментального стенда

  

Системный блок

2

2

4

Материнская плата

2

2

4

Микропроцессор

2

4

8

Видеокарта

1

4

4

Видеокарта  повышенной произодительности

1

9

9

Блок  питания

2

1

2

Жёсткий диск

2

3

6

Оперативная память

2

1,5

3

Монитор

2

10

20

Моновидеомикроскоп

1

50

50

Промышленная цифровая камера

1

40

40

Основание стенда

1

10

10

Среда программирования LabVIEW и дополнительные модули

1

9

9

Операционная  система Windows

2

3

6

Закупка комплектующих и сборка автоматизированной системы

  

Промышленный  системный блок

1

70

70

Плата управления шаговым двигателем

1

40

40

Операционная  система Windows

1

3

3

Материнская плата

1

2

2

Микропроцессор

1

3

3

Видеокарта

1

3

3

Блок  питания

1

1

1

Жёсткий диск

1

3

3

Оперативная память

1

0,8

0,8

Монитор

1

5

5

Моновидеомикроскоп

1

50

50

Промышленная цифровая камера

1

40

40

21 Итого  по всем разделам 

393,8


 

    1. Разработка технического задания

 

Техническое задание

1.   Наименование темы: «Автоматизация контроля качества реза установки прецизионной дисковой резки».

  1. Исполнитель: Ромашенко Константин.
  2. Заказчик: ООО «Торговый центр НИИТОП».
  3. Основание для разработки: модернизация выпускаемого оборудования
  4. Статус работы: частный заказ.
  5. Источник финансирования: средства предприятия-заказчика.
  6. Исходные данные:
  • Количество исполнителей,
  • Оборудованием являются
  • При проведении работ предприятием - исполнителем закупается комплекс лицензионных программ для автоматизированного проектирования и конструирования:.
  • Срок выполнения ОКР.
  1. Состояние проблемы:

Поскольку установка полуавтоматическая и требующая постоянного присутствия оператора для выравнивания подложек, задания параметров и контроля реза, то большие затраты времени происходят из-за влияния человеческого фактора. Ввиду наличия таких факторов, как утомляемость, голод, вредные привычки у операторов установки, производительность установки по сравнению с полностью автоматизированными аналогами меньше в 20-30 раз. 

  1. Цель работы: Провести автоматизацию контроля качества реза установки.
  2. Отличия, новизна, преимущества: Отличия модифицированного программного обеспечения установки дисковой прецизионной резки от ранее созданного можно свести к следующим позициям:

- автоматическое задание скорости  резки в зависимости от качества  реза;

- информирование оператора в  случае необходимости смены инструмента;

- база данных, в которую заносится информация о качестве резки различных обрабатываемых материалов и скорости износа инструмента во время резки этих материалов.

  1. Содержание работы:

- изучение аналогичных отечественных  и зарубежных систем контроля  качества;

- изучение  скорости износа инструмента в зависимости от материала подложек и скорости резки;

-  разработка программного обеспечения  автоматизированного управления  контролем качества реза;

- модернизация рабочей зоны установки.

  1. Конечный результат работы:

- модифицированное программное обеспечение, позволяющее осуществлять автоматический контроль качества реза;

- конструкторская  документация по модернизации  рабочей зоны установки;

- компьютер  с установленным модулем программного  обеспечения, управляющим работой  установки.

  1. Область применения: производство компонентов для микроэлектроники.
  2. Внедрение результатов работы: модернизация рабочей зоны установки осуществляется в течение 2 месяцев. Компьютер с установленным программным обеспечением поставляется уже в готовом виде.
  3. Права сторон: право собственности на создаваемую научно-техническую продукцию, в том числе и на программное обеспечение для ЭВМ принадлежит заказчику. Авторство принадлежит исполнителю.
  4. Требования, предъявляемые к продукции: соответствовать условиям контракта и технического задания.
  5. Условия приёмки работ: передача Заказчику научно-технической документации и компьютера с установленным модулем программного обеспечения для работы установки.
  6. Стоимость работ: ориентировочно 2,7 млн.
  7. Сроки выполнения работ: начало работ – май 2013 года

Окончание работ – июнь 2014 года.

  1. Предмет нормирования: параметры различных типов материалов подложек.
  2. Перечень основных исполнителей:

- инженер-программист

- инженер-электрик

- инженер-конструктор

  1. Требования к составу исполнителей: в состав исполнителей должен входить

- специалист по компьютерным  системам управления качеством

  1. Перечень рецензентов: по согласованию с Заказчиком.

24. Особые условия: по окончанию работы Исполнитель предоставляет заказчику установочный диск с программным обеспечением и отчётную документацию в отпечатанном виде (формат А4) в двух экземплярах и в электронном виде на магнитных носителях. 
3 Организационная структура организации

 

Организационной структурой на предприятии–исполнителе  является проектная структура управления.


 


 


 

 

 

Рисунок 1- Структура инженерно-технического состава

При данной структуре  управления начальник отдела определяет и координирует деятельность всех исполнителей, заключает договора, согласует деятельность с другими предприятиями.

Инженер-программист занимается непосредственной разработкой АСУТП, установкой компьютерной системы на машину, настройкой взаимодействия программного обеспечения со всеми механизмами установки через промежуточное оборудование, а также поиском ошибок в АСУТП и их исправлением.

 

Инженер-электроник в данном проекте разрабатывает и собирает экспериментальный стенд для работы программиста. В других случаях электроник работая в паре с программистом проектирует электрическую цепь подсоединения промежуточного оборудования ко всем узлам установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 Характеристика  и количественный состав персонала

 

При проведении автоматизации планируется привлечь  исполнителя: специалист по компьютерным системам управления качеством для автоматизированных производств.

 

Таблица 3. Перечень исполнителей ОКР

 

Исполнители ОКР

Количество исполнителей

Начальник отдела

1

Инженер-программист

1

Инженер-электроник

1


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Планирование  этапов автоматизации

 

Планирование трудоемкости

 

Планирование этапов автоматизации и ожидаемой трудоемкости производится в табличной форме (табл. 1).

Определяются: b - максимальная продолжительность работы,

m - наиболее вероятная оценка продолжительности работы,

a - минимальная продолжительность работы,

- ожидаемая продолжительность  работы,

- ожидаемая дисперсия.

 

 

 

 

В таблице 4                                (7.1)

,

 

 

 

 

 

Ожидаемая дисперсия  времени выполнения автоматизации определяется как:

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4-Трудоемкость автоматизации

 

Наименование работы

Мини-мальная продол-житель-ность, дней

Наиболее вероятная продол-житель-ность, дней

Макси-мальная продол-житель-ность, дней

Ожидае-мая про-должи-тельность, дней

Ожида-емая дис-персия, дней.

Исследование проблемы

5

7

10

7,17

0,83

Поиск готовых проектов у других предприятий и принятие алгоритмов их программ за образец

7

10

14

10,17

1,17

Адаптация алгоритма под возможности  предприятия

5

8

12

8,17

1,17

Разработка предварительного алгоритма  работы программы

15

21

25

20,67

1,67

Подключение и настройка оборудования 

10

15

18

14,67

1,33

Создание экспериментального стенда

15

20

30

20,83

2,50

Написание библиотек для взаимодействия камеры с программным обеспечением

20

30

40

30,00

3,33

Разработка алгоритма работы установки

12

15

20

15,33

1,33

Написание программы 

60

70

100

73,33

6,66

Добавление программы автоматического  выравнивания в ПО установки

20

30

40

30,00

3,33

Доработка программного обеспечения

30

40

60

41,67

5,00

α-тестирование программы

2

4

10

4,67

1,33

β-тестирование программы

2

4

10

4,67

1,33

Окончательное исправление ошибок, устранение недоработок и сдача  программы

14

21

28

21,00

2,33

Исследование проблемы

40

50

75

52,5

5,83

Всего трудоемкость

221

427

562

415,17

56,83


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Разработка  сетевой модели

 

Таблица 5 - Расчет продолжительности работ

 

№

Наименование работы

Продолжи-тельность работ, дней

Количество человек, занятых в работе

Продолжи-тельность работ, дней

0-1

Исследование проблемы

7,17

1

8

1-2

Поиск готовых проектов у других предприятий и принятие алгоритмов их программ за образец

10,17

1

11

2-3

Адаптация алгоритма под возможности  предприятия

8,17

1

9

1-3

Разработка предварительного алгоритма  работы программы

20,67

1

21

3-4

Подключение и настройка оборудования

14,67

1

15

4-5

Создание экспериментального стенда

20,83

1

21

5-6

Написание библиотек для взаимодействия камеры с программным обеспечением

30,00

1

30

6-7

Разработка алгоритма работы установки

15,33

1

16

7-8

Написание программы 

73,33

1

74

8-9

Добавление программы автоматического  выравнивания в ПО установки

30,00

1

30

9-10

Доработка программного обеспечения

41,67

1

42

10-11

α-тестирование программы

4,67

1

5

11-12

β-тестирование программы

4,67

1

5

12-к

Окончательное исправление ошибок, устранение недоработок и сдача  программы

21,00

1

21

 

Всего трудоемкость

415,17

  

434


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6 - Результаты работ

 

№

Результат работ

Продолжит., дней

1

Предварительное направление в  разработке программы

8

2

Предварительный алгоритм работы программы

11

3

Готовый алгоритм работы программы

21

  4

Интеллектуальная составляющая установки  готова к программированию

14

5

Экспериментальный стенд готов

15

6

.dll-файл для взаимодействия видеокамеры с программным обеспечением

21

7

Алгоритм работы установки

30

8

Предварительная программа контроля качества реза

16

9

Автоматизированная программа  работы установки

74

10

Доработка и устранение «багов»  в исходном коде программы

30

11

Определение ошибок, не замеченных программистом из-за эффекта «замыленного глаза»

42

12

Определение ошибок, не замеченных разработчиками проекта

5

К

Окончательное исправление ошибок, устранение недоработок и сдача  программы

21


 

Сетевой график по данным таблиц 2 и 3 представлен на рисунке 3. Путь,     соответствующий     критическому,     выделен     жирным      цветом. Продолжительность работ в месяцах показана в прямоугольниках.

Критический путь, согласно рисунку 3, включает работы: 0-1, 1-3, 3-4, 4-5,5-6, 6-7, 7-8, 8-9, 9-10, 10-11, 11-12, 12-к, то есть:

Lкрит = 8+21+15+21+30+16+74+30+42+5+5+21 = 288 дней.

При учете, что в месяце в среднем 22 рабочих дня критический путь составляет 13 месяцев.

Следовательно, ОКР проводятся 13 месяцев.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 






 





 


 




 


 




























 



 

 

 

4. Калькуляция себестоимости исходного продукта

Создание  системы автоматизации включает следующие затраты:

– на приобретение технических средств и общего программного обеспечения для микропроцессорного контроллера и станции оператора;

– на разработку проекта привязки комплекса технических средств к производственным условиям;

– на разработку специального программного обеспечения;

– монтаж и наладку системы автоматизации.

 

Стоимость приобретаемых  технических средств и общего программного обеспечения для контроллера  и станции оператора приведена в таблице 2

 

Оценка  величин затрат по указанным статьям  производиться следующим образом:

– стоимость всего комплекта оборудования для проектируемой АСУТП вместе с базовым программным обеспечением  393,8 тыс. рублей, Кз=393,8 тыс. рублей;

– стоимость разработки проекта привязки комплекса технических средств (25% Кз) Кп=98,45 тыс. рублей;

– стоимость разработки специального программного обеспечения, математических моделей и алгоритмов управления (60% стоимости технологической станции и станции оператора Кд=150 тыс. рублей;

– стоимость монтажа и наладки системы автоматизации с частичным демонтажём старых технических средств (40% Кз) Км=157 тыс. рублей.

 

Капитальные вложения, приведенные к моменту  оплаты проектных работ (дисконтированные) определяются по формуле:

 

 

где KП – капитальные вложения на разработку проекта, привязки комплекса технических средств, тыс. руб.;

KД – капитальные вложения на разработку специального программного обеспечения, тыс. руб.;

KЗ – капитальные вложения всего комплекта оборудования для проектируемой АСУТП, тыс. руб.;

KМ – капитальные вложения на монтаж системы автоматизации с частичным демонтажём старых технических средств, тыс. руб.;

Е –  ставка дисконтирования.

 

 

 

Таким образом, получаем:

 

 

Фонд  заработной платы (ФЗР) для основного  производственного персонала складывается из объёма годового выпуска продукции:

 

ФЗП = СЕД×VГП,     

 

где СЕД – заработная плата с единицы продукции, руб./ед.;

VГП – годовой выпуск продукции, ед.

 

ФЗП = 400000 × 12 = 4800 т.руб.

Автоматизация процесса контроля качества реза установки дисковой прецизионной резки 📙 Курсовая → 🆔 1970

Автоматизация процесса контроля качества реза установки дисковой прецизионной резки 📙 Курсовая → 🆔 1970

Автоматизация процесса контроля качества реза установки дисковой прецизионной резки