Основы технологии производства радиоэлектронной аппаратуры

Структура и продолжительность  производственного цикла зависят  от типа производства и уровня организации производственного процесса. Для изделий РЭА характерна высокая доля технологических операций в общей продолжительности производственного цикла. Сокращение времени трудовых процессов в части операционных циклов достигается путем совершенствования технологических процессов, а также повышения технологичности конструкции изделия, под которой понимают максимальное приближение конструкционных особенностей изделия к способам реализации этих особенностей в производстве.

Продолжительность транспортных операций может быть уменьшена механизацией и автоматизацией подъема и перемещения продукции. Наладку оборудования необходимо выполнять в нерабочие смены и в перерывы. Продолжительность естественных процессов уменьшается за счет замены их технологическими операциями. Например, естественная сушка окрашенных деталей может быть заменена индукционной сушкой  поле токов высокой частоты с ускорением процесса в 5-7 раз.

Время межоперационных перерывов  может быть уменьшено в результате перехода от последовательного к последовательно-параллельному и параллельному виду движений предметов труда. Оно может быть сокращено за счет организации цехов и участков предметной специализации.

Производственная структура предприятия. В соответствии со структурой производственного процесса на любом предприятии радиоэлектронного приборостроения различают основные, вспомогательные и побочные цехи и обслуживающие хозяйства.

Цех – подразделение предприятия, состоящее из производственных и вспомогательных участков. Цех выполняет определенные производственные функции, обусловленные характером кооперации труда внутри предприятия. На большинстве промышленных предприятий цех является основной структурной единицей. Часть мелких и средних предприятий может быть построена по бесцеховой структуре, с делением на производственные участки.

К цехам основного производства относятся цехи, изготовляющие основную продукцию предприятия: заготовительные (литейные, кузнечно-прессовые и др.), обрабатывающие (механической обработки деталей, холодной штамповки, термические, гальванические, и др.), - сборочные (узловой и генеральной сборки, монтажные, регулировочно-настроечные и др.). К вспомогательным относятся цехи обслуживания основных цехов: оснащают их инструментом и приспособлениями, обеспечивают запасными частями для ремонта оборудования и проводят плановые ремонты, обеспечивают энергетическими ресурсами. Важнейшими из этих цехов являются инструментальные, ремонтно-механические, ремонтно - строительные, и др. Подсобные цехи осуществляют подготовку материалов для основных цехов, а также изготовляют тару для упаковки продукции. Кроме цехов, крупные предприятия имеют также обслуживающие хозяйства: складское, транспортное, и пр.

Объемом и номенклатура выпуска продукции имеют решающее влияние на производственную структуру предприятия. Чем больше объем выпуска продукции, тем, как правило, уже специализация цехов. Чем уже номенклатура продукции, тем проще структура предприятия. Формы специализации производственных подразделений определяют конкретный состав технологически и предметно специализированных цехов, участков предприятия, их размещение и производственные связи между ними. Экономически целесообразные формы кооперирования предприятия с другими предприятиями позволяют также реализовывать часть производственных процессов вне данного предприятия.

Структура предприятия должна обеспечивать рациональное и эффективное сочетание всех звеньев производственного процесса. Многообразие производственных структур приборостроительных предприятий в зависимости от их специализации можно свести к следующим типам:

- с полным технологическим циклом, располагающие всей совокупностью заготовительных, обрабатывающих и сборочных цехов;

- сборочного типа, выпускающие  готовые изделия из деталей и комплектующих, изготовляемых на других предприятиях;

- специализированные на производстве заготовок, как правило, на принципах технологической специализации;

- подетальной специализации, производящие  отдельные детали, блоки, узлы, сборочные единицы.

Формы специализации цехов предприятий радиоэлектронного приборостроения зависят от стадий производства, а именно: заготовительной, обрабатывающей и сборочной. Соответственно специализация принимает следующие формы: технологическую, предметную или предметно-технологическую.

При технологической форме в цехах выполняется определенная часть технологического процесса из однотипных операций при широкой номенклатуре обрабатываемых деталей. Примером цехов технологической специализации могут служить гальванические, механообрабатывающие, сборочные. Технологическая форма обеспечивает большую гибкость производства при освоении выпуска новых изделий и расширении изготавливаемой номенклатуры без существенного изменения уже применяемых оборудования и технологических процессов. По технологическому принципу формируются цехи на предприятиях единичного и мелкосерийного производства. По мере развития специализации производства, а также стандартизации и унификации изделий и их частей технологический принцип, как правило, дополняется предметным.

Предметная форма специализации цехов характерна для заводов узкой предметной специализации. В цехах полностью изготовляются закрепленные за ними детали или изделия узкой номенклатуры, например одно изделие, несколько однородных изделий или конструктивно - технологически однородных деталей. Для цехов с предметной специализацией характерны разнообразные оборудование и оснастка, но узкая номенклатура деталей или изделий. Создание цехов, специализированных на выпуске ограниченной номенклатуры изделий, целесообразно лишь при больших объемах их выпуска. В цехах создается возможность осуществлять замкнутый (законченный) цикл производства. Такие цехи получили название предметно-замкнутых. В них иногда совмещаются заготовительная и обрабатывающая или обрабатывающая и сборочная стадии (например, механосборочный цех).

Технологическая и предметная формы  специализации в чистом виде используются довольно редко. Чаще всего на многих предприятиях радиоэлектронного приборостроения применяют смешанную (предметно-технологическую) специализацию, при которой заготовительные цехи строятся по технологической форме, а обрабатывающие и сборочные цехи объединяются в предметно-замкнутые цехи или участки.

В основу формирования производственных участков в цехах может быть положена технологическая или предметная форма специализации. При технологической специализации участки оснащаются однородным оборудованием для выполнения определенных операций. Так, механический цех может включать токарный, фрезерный, револьверный, сверлильный и другие участки. При предметной форме специализации цех разбивается на предметно-замкнутые участки, каждый из которых специализирован на выпуске относительно узкой номенклатуры изделий и реализует законченный цикл их изготовления. Организация предметно -  замкнутых участков обусловливает почти полное отсутствие производственных связей между участками, обеспечивает экономическую целесообразность использования высокопроизводительного специализированного оборудования и технологической оснастки, позволяет получать минимальную продолжительность производственного цикла изготовления деталей, упрощает управление производством внутри цеха.

10.2. основные понятия технологии производства аппаратуры [2, 3]

Технологические особенности радиоэлектронной аппаратуры. Радиоэлектронная аппаратура (РЭА) представляет собой совокупность элементов, объединённых в сборочные единицы и устройства, предназначенные для преобразования и обработки электромагнитных сигналов в диапазоне от инфранизких до сверхвысоких (СВЧ) частот.

Объективной тенденцией совершенствования конструкций РЭА является постоянный рост её сложности, что объясняется расширением круга решаемых задач при одновременном повышении требований к эффективности работы. Усложнение схемных и конструкторских решений, функциональных связей вместе со значительным увеличением численности элементов в РЭА создаёт большие трудности при их производстве, особенно при сборке и монтаже аппаратуры, а также наладке и регулировки. Специфические условия обеспечения высокой надёжности РЭА и заданных характеристик в условиях эксплуатации обусловливают высокие требования к качеству используемых материалов, оборудования, а также к технологическим процессам (ТП) изготовления РЭА.

Вместе с  тем, производство РЭА должно быть экономически эффективно. При проектировании ТП следует предусматривать сокращение длительности и трудоёмкости этапа подготовки производства, капитальных затрат, численности сложных и трудоёмких операций, использование минимального числа единиц оборудования, максимального числа стандартных, унифицированных и типовых сборочных единиц и функциональных узлов РЭА.

В настоящее время основными  направлениями развития РЭА, позволяющими решать задачи уменьшения габаритов и массы аппаратуры, повышения её надёжности и технологичности, являются микроминиатюризация аппаратуры, повышение степени интеграции и комплексный подход к разработке, конструированию и технологии производства РЭА.

Повышение степени интеграции, определяемой числом элементов, приходящихся на единицу площади подложки ИС или размещённых в одном кристалле, изменяет состав и структуру конструктивных уровней компоновки РЭА - увеличивается сложность элементной базы (модулей первого уровня), уменьшается число уровней, снижается сложность конструкции и уменьшаются габаритные размеры устройств.

Относительная трудоёмкость производства сборочных единиц РЭА может быть представлена в таком соотношении: механическая обработка - 8...15, сборка - 15...20, электрический монтаж - 40...60, наладка - 20...25% . Следовательно, основными технологическими задачами производства РЭА являются: разработка ИС на уровне ячеек и сборочных единиц РЭА с высокой степенью интеграции и совершенствование технологии их изготовления; повышение плотности компоновки навесных элементов на печатных платах (ПП) и плотности печатного монтажа; совершенствование методов электрического соединения модулей первого, второго, и третьего уровней; механизация и автоматизация сборки и электрического монтажа модулей второго, третьего и четвёртого уровней; развитие автоматизированных и автоматических методов, а также средств наладки и регулировки аппаратуры сложных изделий; автоматизация операций контроля функциональных параметров; создание гибких комплексно-автоматизированных производств, функционирующих совместно с системами автоматизированного проектирования.

Основные понятия. Рассмотрим основную терминологию и понятия, относящиеся к разработке технологии изготовления и организации производства РЭА.

Изделием в производстве называется любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению. Изделием может быть деталь, сборочная единица, комплекс и комплект. Применительно к РЭА под изделием понимается как сама РЭА, так составляющие ее элементы и детали.

Деталь - изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций, например ось, клемма, рама и т. д.

Сборочная единица - изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии - изготовителе сборочными операциями (свинчивание, сварка, пайка, склеивание), например: ячейка, ТЭЗ, разъем, блок и т. д.

Комплекс - два или более изделия, несоединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. Каждое изделие в комплексе имеет свое назначение, например: измерительный комплекс, вычислительный комплекс, и т. д.

Комплект - два или более изделия, несоединенные на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющие набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например: ремонтный комплект, комплект запасных частей и т. д. Изделие, имеющее две или более детали, соединенные разъемным или неразъемным соединением, называют узлом.

Производственный  процесс представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых для изготовления изделий РЭА. В состав производственного процесса входят все действия по изготовлению, сборке, контролю качества выпускаемых изделий; хранению и перемещению его деталей, полуфабрикатов и сборочных единиц на всех стадиях изготовления; организации снабжения и обслуживания рабочих мест, участков и цехов; управлению всеми звеньями производства, а также комплекс мероприятий по технологической подготовке производства.

Производственный процесс  делится на основной и вспомогательный. К основному производственному процессу относят процессы по изготовлению продукции; к вспомогательному - процессы складирования, транспортировки, ремонта, энерго- и водоснабжения и др.

Технологический процесс (техпроцесс) - часть производственного процесса, непосредственно связанная с последовательным изменением состояния предмета труда с превращением его в готовую продукцию. Технологические процессы строят по отдельным методам их выполнения (процессы литья, механической и термической обработки, покрытий, сборки, монтажа и контроля РЭА) и разделяют на операции.

Технологическая операция - это законченная часть ТП, выполняемая на одном рабочем месте, над одним или несколькими изделиями, одним или несколькими рабочими. Условие непрерывности операции означает выполнение предусмотренной работы без перехода к изготовлению или сборке изделия. Например, подготовка ленточных проводов к монтажу включает в себя мерную резку, удаление изоляции с определённых участков провода, нанесение покрытия на оголённые токоведущие жилы. Состав операции устанавливают не только на основе технологических соображений, но и с учётом организационной целесообразности.

Технологическая операция (ТО) является основной единицей производственного планирования и учёта. На основе операций оценивается трудоёмкость изготовления изделий, устанавливаются нормы времени и расценки, определяется требуемое количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов, ведётся планирование производства и контроль качества работ.

В условиях автоматизированного  производства под операцией следует  понимать законченную часть ТП, выполняемую непрерывно на автоматической линии. При гибком автоматизированном производстве непрерывность выполнения операции может нарушаться, например, направлением собранного полуфабриката, электронного узла на промежуточный склад-накопитель в периоды между отдельными позициями, выполняемыми на разных технологических модулях.