Перспективные технологии приборостроения
Книга посвящается актуальным научно-практическим проблемам развития приборостроительной отрасли и перспективным технологиям приборостроения, охватывающим различные области прикладных научных исследований. Развитие большинства передовых направлений науки и техники немыслимо без современных систем изм
Предисловие 7
Введение 9
1. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ В НОВОЙ ЭКОНОМИКЕ 13
1.1. Перспективы приборостроения при смене технологических укладов развития экономики 13
1.2. Управленческий учет на приборостроительном предприятии 25
1.3. Стратегическое управление предприятием 30
1.4. Разработка стратегии инновационного предприятия 36
Литература 55
2. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА СОВРЕМЕННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 57
2.1. О применении приборов в авиации 58
2.2. Общие вопросы создания приборов первичной информации 69
2.3. Характеристики приборов первичной информации 81
2.4. Метрологическое обеспечение ППИ 87
2.5. Принципы выбора ППИ 88
Литература 91
3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 92
3.1. Основные этапы создания изделий приборостроения 94
3.2. Обеспечение качества приборов при проектировании 97
3.3. Общие принципы создания деталей и сборки приборов 99
3.4. Выбор материалов при проектировании приборов 104
3.5. Выбор формы поверхностей деталей приборов 109
3.6. Оценка стоимости в зависимости от требуемой точности изготовления 110
3.7. Принципы унификации конструкции приборов 113
3.8. Компоновка конструкции приборов 118
3.9. Методы функционального и параметрического синтеза конструкций 120
3.10. Разборка и утилизация изделий приборостроения 123
3.11. Обеспечение точности приборов и их элементов 125
3.12. Обеспечение надежности приборов 135
Литература 142
4. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 144
4.1. Программное обеспечение САПР в приборостроении 144
4.2. Применение 3D-моделирования деталей и узлов приборов 150
4.3. Моделирование динамических систем 153
4.4. Компьютерные системы инженерного анализа 3D-моделей методами конечных элементов 154
4.5. Параллельное проектирование и технологическая подготовка 155
4.6. Комплексные системы автоматизированного конструкторско-технологического проектирования 157
Литература 159
5. ТЕХНОЛОГИИ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ ИЗДЕЛИЙ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 161
5.1. Технологии RPM для изготовления прототипов 161
5.2. Управление проектом аутсорсинга RPM-технологий 172
5.3. Технологии и оборудование быстрого прототипирования 176
5.4. Получение металлических деталей с использова- нием технологий быстрого прототипирования 193
5.5. Литье по "быстрым" выплавляемым (выжигаемым) моделям 193
5.6. Быстрое прототипирование для литья в керамичес- кие формы 198
5.7. Производство выплавляемых моделей 199
5.8. Производство газифицируемых (выжигаемых) моделей 201
5.9. Создание компактного производства на базе RPM технологий 205
5.10. Конкурентное преимущество новой компании 218
Литература 222
6. ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ 226
6.1. Классификация печатных плат 226
6.2. Конструктивное исполнение и основные процессы изготовления печатных плат 228
6.3. Процессы изготовления многослойных печатных плат 245
6.4. Выбор методов изготовления печатных плат 252
6.5. Установка корпусов микросхем 254
6.6. Выбор базовых материалов для производства печатных плат 261
6.7. Подготовка производства печатных плат 269
Литература 274
7. РАЗВИТИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ 276
7.1. Перспективы развития нанотехнологий 276
7.2. Материалы для нанотехнологий 279
7.3. Оборудование для нанотехнологий 283
Литература 299
8. ТЕХНОЛОГИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 301
8.1. Перспективы развития пьезотехнологии в приборостроении 301
8.2. Сегнетоэлектрическая керамика для создания пьезоэлектрических приборов 304
8.3. Устройства микроперемещения 318
8.4. Ультразвуковые устройства для распыления жидких сред 322
Литература 328
9. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО- КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ 330
9.1. Основные направления развития систем организационного управления 330
9.2. Стратегия построения информационной системы предприятия 338
9.3. Применение CASE-средств при создании информационной системы 361
9.4. Технологии CALS управления жизненным циклом изделий 368
9.5. Распределенные "облачные вычисления" (Clоud computing) 379
9.6. Информационная система приборостроительного предприятия 388
Литература 402
Введение 9
1. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ В НОВОЙ ЭКОНОМИКЕ 13
1.1. Перспективы приборостроения при смене технологических укладов развития экономики 13
1.2. Управленческий учет на приборостроительном предприятии 25
1.3. Стратегическое управление предприятием 30
1.4. Разработка стратегии инновационного предприятия 36
Литература 55
2. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА СОВРЕМЕННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 57
2.1. О применении приборов в авиации 58
2.2. Общие вопросы создания приборов первичной информации 69
2.3. Характеристики приборов первичной информации 81
2.4. Метрологическое обеспечение ППИ 87
2.5. Принципы выбора ППИ 88
Литература 91
3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 92
3.1. Основные этапы создания изделий приборостроения 94
3.2. Обеспечение качества приборов при проектировании 97
3.3. Общие принципы создания деталей и сборки приборов 99
3.4. Выбор материалов при проектировании приборов 104
3.5. Выбор формы поверхностей деталей приборов 109
3.6. Оценка стоимости в зависимости от требуемой точности изготовления 110
3.7. Принципы унификации конструкции приборов 113
3.8. Компоновка конструкции приборов 118
3.9. Методы функционального и параметрического синтеза конструкций 120
3.10. Разборка и утилизация изделий приборостроения 123
3.11. Обеспечение точности приборов и их элементов 125
3.12. Обеспечение надежности приборов 135
Литература 142
4. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 144
4.1. Программное обеспечение САПР в приборостроении 144
4.2. Применение 3D-моделирования деталей и узлов приборов 150
4.3. Моделирование динамических систем 153
4.4. Компьютерные системы инженерного анализа 3D-моделей методами конечных элементов 154
4.5. Параллельное проектирование и технологическая подготовка 155
4.6. Комплексные системы автоматизированного конструкторско-технологического проектирования 157
Литература 159
5. ТЕХНОЛОГИИ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ ИЗДЕЛИЙ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 161
5.1. Технологии RPM для изготовления прототипов 161
5.2. Управление проектом аутсорсинга RPM-технологий 172
5.3. Технологии и оборудование быстрого прототипирования 176
5.4. Получение металлических деталей с использова- нием технологий быстрого прототипирования 193
5.5. Литье по "быстрым" выплавляемым (выжигаемым) моделям 193
5.6. Быстрое прототипирование для литья в керамичес- кие формы 198
5.7. Производство выплавляемых моделей 199
5.8. Производство газифицируемых (выжигаемых) моделей 201
5.9. Создание компактного производства на базе RPM технологий 205
5.10. Конкурентное преимущество новой компании 218
Литература 222
6. ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ 226
6.1. Классификация печатных плат 226
6.2. Конструктивное исполнение и основные процессы изготовления печатных плат 228
6.3. Процессы изготовления многослойных печатных плат 245
6.4. Выбор методов изготовления печатных плат 252
6.5. Установка корпусов микросхем 254
6.6. Выбор базовых материалов для производства печатных плат 261
6.7. Подготовка производства печатных плат 269
Литература 274
7. РАЗВИТИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ 276
7.1. Перспективы развития нанотехнологий 276
7.2. Материалы для нанотехнологий 279
7.3. Оборудование для нанотехнологий 283
Литература 299
8. ТЕХНОЛОГИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 301
8.1. Перспективы развития пьезотехнологии в приборостроении 301
8.2. Сегнетоэлектрическая керамика для создания пьезоэлектрических приборов 304
8.3. Устройства микроперемещения 318
8.4. Ультразвуковые устройства для распыления жидких сред 322
Литература 328
9. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО- КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ 330
9.1. Основные направления развития систем организационного управления 330
9.2. Стратегия построения информационной системы предприятия 338
9.3. Применение CASE-средств при создании информационной системы 361
9.4. Технологии CALS управления жизненным циклом изделий 368
9.5. Распределенные "облачные вычисления" (Clоud computing) 379
9.6. Информационная система приборостроительного предприятия 388
Литература 402
ПРЕДИСЛОВИЕ
После прочтения книги становится ясно, что для развития отечественного приборостроения авторы предлагают комплексный подход, охватывающий одновременно организационные и технологические методы построения производственных систем нового поколения, еще не полностью освоенные в международной практике.
Монография выходит в особенный момент, когда в отечественной экономике и промышленности наметился подъем, многие секторы производства наукоемкой продукции начинают восстанавливаться. Ценность работы в четком и логичном изложении материала (заставляющего многих руководителей пересмотреть ряд принципов, ранее казавшихся незыблемыми) и особенностях его практического применения. Исследованные авторами технологии помогают выявить направления развития производственных систем для увеличения выпуска высокотехнологичной и конкурентоспособной продукции.
Думаю, что любознательный читатель с особым интересом прочтет этот научный труд. Занимаясь разработками в области создания новой техники (РКТ), экономики и бизнеса, мне приходится знакомиться со значительным числом публикуемых материалов и на некоторые из них писать отзывы. После резкого сокращения числа публикаций в период кризиса сейчас издается все большее количество работ. Многие из них интересны, являются плодом большого труда, заслуживают уважения. Авторов лучших работ отличают смелость взглядов, особое видение проблемы. Они вносят то или иное новшество в разработку, выбранные технологии, организацию производства или менеджмент. Для компетентных авторов характерны знание работ своих предшественников, оценка сильных и слабых сторон уже проведенных исследований. Но в этом потоке крайне редко встречаются публикации, которые прокладывают новые пути, формируют новый подход со своим специальным инструментарием, а тем более демонстрируют его на практических примерах. Такие работы по праву можно назвать новатор
скими, инновационными в самом высоком значении этого слова.
На мой взгляд, в книге рассматриваются принципиально новые направления системного, комплексного подхода с новым инструментарием к техническому перевооружению предприятия на примере приборостроения. Это, по-видимому, первая работа с интегральным охватом проблем современного приборостроительного производства, которая характеризует многоплановую теоретическую и прикладную деятельность авторов.
Нашей стране предстоит небывалое в мировой практике по масштабам, глубине и последствиям обновление устаревающих производственных фондов. Из-за специфических условий, в которых она оказалась, пережив десятилетний социально-экономический кризис, когда производственные инвестиции в стране сократились более чем в 5 раз, мы имеем устаревшие и неэффективные производства. Достаточно сказать, что средний срок службы машин и оборудования нередко превышает 20 лет, в то время как при столь стремительных научно-технических переменах старыми считаются уже десятилетние технологии и оборудование. В то же время тот, кто обновляет свои производственные и технологические системы последним, имеет известное преимущество - он может сразу перескочить через несколько поколений техники и технологий, от отсталой производственной базы сразу перейти к самой передовой, самой последней. Как мы сможем использовать этот шанс при предстоящем массовом обновлении наших производственных систем, во многом будет зависеть от системного, комплекс
ного подхода к процессу обновления, от использования самых современных технологий в процессе реинжиниринга наших производственных систем. Монография написана простым и ясным языком, а развиваемый авторами системный подход к технологическому перевооружению приборостроительных предприятий является многообещающим методом отбора самых эффективных решений на этом пути.
Доктор технических наук, профессор,
заслуженный машиностроитель РФ,
лауреат Государственных премий А.В. Гориш
После прочтения книги становится ясно, что для развития отечественного приборостроения авторы предлагают комплексный подход, охватывающий одновременно организационные и технологические методы построения производственных систем нового поколения, еще не полностью освоенные в международной практике.
Монография выходит в особенный момент, когда в отечественной экономике и промышленности наметился подъем, многие секторы производства наукоемкой продукции начинают восстанавливаться. Ценность работы в четком и логичном изложении материала (заставляющего многих руководителей пересмотреть ряд принципов, ранее казавшихся незыблемыми) и особенностях его практического применения. Исследованные авторами технологии помогают выявить направления развития производственных систем для увеличения выпуска высокотехнологичной и конкурентоспособной продукции.
Думаю, что любознательный читатель с особым интересом прочтет этот научный труд. Занимаясь разработками в области создания новой техники (РКТ), экономики и бизнеса, мне приходится знакомиться со значительным числом публикуемых материалов и на некоторые из них писать отзывы. После резкого сокращения числа публикаций в период кризиса сейчас издается все большее количество работ. Многие из них интересны, являются плодом большого труда, заслуживают уважения. Авторов лучших работ отличают смелость взглядов, особое видение проблемы. Они вносят то или иное новшество в разработку, выбранные технологии, организацию производства или менеджмент. Для компетентных авторов характерны знание работ своих предшественников, оценка сильных и слабых сторон уже проведенных исследований. Но в этом потоке крайне редко встречаются публикации, которые прокладывают новые пути, формируют новый подход со своим специальным инструментарием, а тем более демонстрируют его на практических примерах. Такие работы по праву можно назвать новатор
скими, инновационными в самом высоком значении этого слова.
На мой взгляд, в книге рассматриваются принципиально новые направления системного, комплексного подхода с новым инструментарием к техническому перевооружению предприятия на примере приборостроения. Это, по-видимому, первая работа с интегральным охватом проблем современного приборостроительного производства, которая характеризует многоплановую теоретическую и прикладную деятельность авторов.
Нашей стране предстоит небывалое в мировой практике по масштабам, глубине и последствиям обновление устаревающих производственных фондов. Из-за специфических условий, в которых она оказалась, пережив десятилетний социально-экономический кризис, когда производственные инвестиции в стране сократились более чем в 5 раз, мы имеем устаревшие и неэффективные производства. Достаточно сказать, что средний срок службы машин и оборудования нередко превышает 20 лет, в то время как при столь стремительных научно-технических переменах старыми считаются уже десятилетние технологии и оборудование. В то же время тот, кто обновляет свои производственные и технологические системы последним, имеет известное преимущество - он может сразу перескочить через несколько поколений техники и технологий, от отсталой производственной базы сразу перейти к самой передовой, самой последней. Как мы сможем использовать этот шанс при предстоящем массовом обновлении наших производственных систем, во многом будет зависеть от системного, комплекс
ного подхода к процессу обновления, от использования самых современных технологий в процессе реинжиниринга наших производственных систем. Монография написана простым и ясным языком, а развиваемый авторами системный подход к технологическому перевооружению приборостроительных предприятий является многообещающим методом отбора самых эффективных решений на этом пути.
Доктор технических наук, профессор,
заслуженный машиностроитель РФ,
лауреат Государственных премий А.В. Гориш
