г л а в а IV

ГИБКОЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ НА ОИС СВЧ

Люди заблуждаются, когда полагают, что все новое объясняется модой. Нет, за этим скрывается нечто более основательное.

Г. К. Лихтенберг

В ЭТОЙ главе рассказывается о новой форме организации производства - гибких производственных системах с широким использованием средств вычислительной техники. Обсуждаются составные части гибкого автоматизированного производства (ГАП), включающие в себя: систему автома- тизированного проектирования (САПР), робототехнические средства и контрольные датчики. Анализируются особенности систем управления гибким производством РЭА на ОИС СВЧ.

. § 4.1. Основные принципы щ гибкого автоматизированного производства

Ш Научно-технический прогресс во мнсом определяется скоростью перестройки производственных мощностей при изменении номенклатуры РЭА, их рабочих частот и т. д. в условиях мелкосерийного и массового изготовления РЭА различного типа. Известно, что элементная база (ЭБ) (БИС и СБИС в низкочастотном и ЛП с активными приборами в высокочастотном диапазонах), система автоматизированного проектирования, технологические линии, механическая обработка, сборка изделий и пр. зависят от рабочей частоты. Одной из основных тенденций РЭ является, как отмечалось ранее, увеличение рабочей частоты. При изменении частоты хотя бы на один порядок радикально изменяются все циклы производства. Период перестройки производства по выпуску РЭА на более высокие частоты является болезненным и составляет несколько лет (для среднего производства от 1 до 3 лет).

В низкочастотном диапазоне (до 1 ГГц) в какой-то мере Эта задача успешно решается при производстве цифровой

аппаратуры благодаря всемерной унификации ЭБ с широкой номенклатурой издел[ш. Сложнее обстоит дело с аналоговой схемотехникой, и вопрос увеличения рабочей частоты практически не решен при переходе к СВЧ диапазону (свы-ше 1 ГГц). Причиной этого является увеличение сложности проектных конструкций и технологических решений РЭД на более высоких частотах (или изменение диапазона рабочих частот, характерных, например, для РЭ иесинусоидаль-ных колебаний), проявляющееся при перестройке производства в связи с изменением номенклатуры. Степень увеличения относительных затрат на перестройку производства РЭА СВЧ при росте частоты можно сравнить с поведением функции ехр (F"), где F - частота, отнесенная к 1 ГГц, п - условный порядковый номер частотного диапазона. Поскольку в настоящее время наблюдается тенденция смещения рабочих частот РЭА в диапазон СВЧ, то задача разработки и построения гибкого автоматизированного производства РЭА СВЧ является чрезвычайно актуальной. В то же время реализация ГАП на существующей ЭБ крайне затруднена. Появление нового направления - объемные интегральные схемы СВЧ (ОИС СВЧ) - позволяет реализовать такую ЭБ, в рамках которой жизнеспособность ГАП представляется возможной и целесообразной. Это обусловлено следующими причинами [4J:

- принципиальная возможность разработки типовой ЭБ в диапазоне свыше 1 ГГц;

- единообразие технологического процесса (возможность массового производства ЭБ);

- многофункциональность (даже возможность введения функциональной избыточности по аналогии с цифровыми ИС), что приводит к резкому сокращению номенклатуры изделий;

- микроминиатюризация (до известной степени предельно возможных габаритов), позволяющая резко расширить диапазон рабочих частот (октава и выше).

Как известно, камнем преткновения традиционных способов компоновки РЭА СВЧ является наличие большого числа (сотни и больше) разъемов и переходов между узлами ЭБ и блоками аппаратуры. Проблема практически снимается при использовании ОИС, где устройства соединения выполняются в виде сверхширокополосных балочных выводов. Это позволяет оформлять ЭБ многофункциональными ОИС, образующими законченную конструкцию. Задачи компоновки и техпроцесса сборки при этом сведутся к разработке типовых приемов, допускающих возможность практически

полной формализации описания технологических этапов что создает предпосылки для их роботизаци[1. Это обстоятельство создает условия для алгоритмизации и разработки программного обеспечения не только для встроенных микропроцессоров, но и для ЭЦВМ общего назначения.

Реализация такого подхода заставляет пересмотреть взгляды на применение САПР в общей структуре ГАП. Очевидно, что применение САПР целесообразно на нижнем уровне ГАП - разработке ЭБ, а проектирование РЭА в целом должно быть основано на системном подходе. Таким образом, для целей ГАП необходима разработка САПР на верхнем уровне (системное проектирование), обеспечивающем взаимосвязь с роботизированными производственными циклами. По сути дела, в основе ГАП находится централизованный управляющий вычислительный комплекс, осуществляющий информационную взаимосвязь между основными структурными составляющими (складское хозяйство, производственные мощности, система пооперационного и - выходного контроля и т. д.), управление механическими Р связями (общими и (или) индивидуальными) и производст-I венными процессами [9].

, Рассмотрим структуру и задачи автоматизированного f проектирования различных уровней в плане их использо- вания для целей организации ГАП. Техническое задание * в первую очередь обрабатывается на верхнем системном уровне автоматизированного проектирования, результатом которого является выработка технического задания на ЭБ в нижний уровень - САПР, формирование набора директив для управляющего вычислительного комплекса и выдача задания подсистеме документирования. САПР анализирует полученное техническое задание, определяет наличие существующей ЭБ, а в случае ее отсутствия разрабатывает на основе ОИС. Таким образом, САПР выносится за пределы ГАП и отвечает за наличие ЭБ необходимой номенклатуры в складском хозяйстве.

Резюмируя изложенное, можно сказать об эффективности применения ОИС в качестве ЭБ современной РЭА СВЧ, изготовление которой снимет большинство традиционных трудностей производства, т. е. позволит перейти к ГАП. В принципе общая структура ГАП довольно сложна (по-видимому, по этому поводу будет написано еще много книг и статей), но мы рассмотрим ниже только три составные части ГАП: САПР, роботизацию и методы контроля.