Розробка гнучкої системи моделювання позаштатних ситуацій у виробничому процесі

Міністерство освіти і науки України

Криворізький інститут

Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління

Кафедра технічної кібернетики

ДИПЛОМНА РОБОТА

зі спеціальності

.091402 “Гнучкі комп’ютеризовані системи та робототехніка“

 «Розробка гнучкої системи моделювання позаштатних ситуацій

у виробничому процесі»

Студента групи ГКС-05-д

Маковки Тетяни Вадимівни

Керівник роботи доц., к.т.н.

Лукашенко Йосип Михайлович

Кривий Ріг 2010

АНОТАЦІЯ

Метою даної дипломної роботи є розробка гнучкої системи моделювання позаштатних ситуацій у виробничому процесі. Система реалізована за допомогою технологій National Instruments з використанням пакету графічної мови програмування Labview. Розроблена система може бути використана при вирощуванні монокристалічного кремнію.

Розділів 6, схем та рисунків 33, таблиць 6, бібліографічних посилань 30, загальний обсяг - 107.

ЗМІСТ

ВСТУП

. ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ

1.1 Найменування та область використання

.2 Підстава для створення

.3 Характеристика розробленого програмного забезпечення

.4 Мета та призначення

.5 Загальні вимоги до розробки

.6 Джерела розробки

2. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПОБУДОВИ МОДЕЛЕЙ І АЛГОРИТМІВ СППР ПРИ ВИНИКНЕННІ НС

2.1 Побудова алгоритмів та моделей

.2. Поняття «Нештатна ситуація»

.2.1 Класифікація НС

.2.2 Методи вирішення НС

.3 Поняття «Технологічний процес»

.4 Архітектура СППР ліквідації НС

.5. Вирощування монокристалів кремнію

.5.1 Обладнання для вирощування монокристалічного кремнію

.5.2 Методи вирощування монокристалів кремнію

.5.3 Метод Чохральського

.5.4 Дефекти монокристалічного Si

3. ОГЛЯД ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ СППР

3.1 СППР «Вибір»

.2 Об’єктно-орієнтована мова LIANA

.3 Особливості середовища LabView

4. ОПИС ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ І ПРОГРАМНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ПРОЕКТОВАНОЇ СИСТЕМИ

4.1 Логіко-функціональна схема роботи програми

.2 Основна панель розробки системи

.3 Створення бібліотеки користувача віртуальних приладів

.4 Хід розробки віртуального приладу

5. ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ДОЦІЛЬНОСТІ РОЗРОБКИ ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТУ

5.1 Витрати, пов'язані з розробкою програмного продукту

.2 Витрати, пов'язані з розробкою програми на ПК

.3 Економічний ефект від використання програмного забезпечення

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

6.1 Аналіз небезпечних і шкідливих факторів

.2 Заходи щодо нормалізації шкідливих і небезпечних факторів

.3 Пожежна безпека

ВИСНОВКИ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

У останні три десятиліття у зв'язку з інтенсивним розвитком технологій вирощування монокристалів з розплаву різко підвищився інтерес до моделювання фізичних явищ, лежачих в основі ростових процесів. Найважливішим технологічним завданням є здобуття однорідних монокристалів все більшого діаметру і довжини з досконалою структурою і заданими електрофізичними властивостями. У останні три десятиліття у зв'язку з інтенсивним розвитком технологій вирощування монокристалів з розплаву різко підвищився інтерес до моделювання фізичних явищ, лежачих в основі ростових процесів.

Найважливішим технологічним завданням є здобуття однорідних монокристалів все більшого діаметру і довжини з досконалою структурою і заданими електрофізичними властивостями. Тому виникає необхідність розгляду комплексу моделей, які взаємно доповнюють один одного в обліку перерахованих чинників і в результаті з достатньою мірою повноти відповідають технологічним потребам.

Метод Чохральського є найпоширенішим промисловим способом вирощування монокристалів найбільш важливих напівпровідників. На прикладі процесу вирощування монокристалічного кремнію методом Чохральського розглянута проблема здобуття управляючих алгоритмів, для технологічних процесів, що характеризуються відсутністю масштабної інваріантності. Метою даної дипломної роботи є розробка в графічній мові програмування LabView віртуального приладу, який дозволяє відслідковувати температурний режим в установці "Редмет" для вирощування монокристалів кремнію, фіксувати та сигналізувати про нештатні ситуації. Під нештатною ситуацією мається на увазі ситуація, коли відбувається зрив нормального протікання процесу, наприклад перевищення допустимих температурних норм розплаву кремнію, зрив кристала з тигля і тому подібне, яка виявляється системами стеження і оператором.

Прийняття рішень в надзвичайних ситуаціях вимагає оперативної і ефективної обробки інформації. При розробці такого класу систем необхідно використовувати основні принципи моделювання процесу обробки інформації для створення повного технологічного циклу підтримки прийняття рішень.

Комп'ютерна підтримка прийняття рішень є необхідною умовою прийняття якісних рішень складних проблем з великими об'ємами інформації. Перевага технології віртуальних приладів полягає в можливості програмним шляхом, спираючись на потужність сучасної комп'ютерної техніки, створювати всілякі прилади, вимірювальні системи і програмно-апаратні комплекси, легко їх адаптувати до вимог, що змінюються, зменшити витрати і час на розробку.

1. ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ

 

.1 Найменування та область використання

В результаті виконання дипломної роботи була розроблена гнучка система моделювання позаштатних ситуацій у виробничому процесі.

Система дозволяє прослідити процес вирощування монокристалів кремнію та уникнути позаштатних ситуацій у виробничому процесі.

1.2 Підстава для створення

Підставою для розробки є наказ № 73С-01 від 29 жовтня 2009 р. по Криворізькому інституту КУЕІТУ.

Початок робіт: 01.11.09. Закінчення робіт: 25.05.10.

1.3 Характеристика розробленого програмного забезпечення

Гнучка спеціалізована система була реалізована за допомогою графічної мови програмування LabView.

Склад розробленої системи:

виконавчий файл розробленої системи

·              Makovka_dip.vi

бібліотека користувача diplom.llb:

·              stroka.vi

·              pass.vi

1.4 Мета та призначення

Розробка в графічній мові програмування LabView віртуального приладу, який дозволяє відслідковувати температурний режим в установці "Редмет", фіксувати та сигналізувати про нештатні ситуації

 

.5 Загальні вимоги до розробки

На етапі розробки гнучкої системи за допомогою LabView потрібні наступні апаратні й програмні засоби:

·              процесор Intel Pentium 200 МГц (та кращє 400);

·              512 Мб оперативної пам’яті;

·              біля 85 Мб вільного місця на жорсткому диску;

·              монітор з SVGA адаптером;

·              операційна система Windows XP та вище.

·              Компакт-дисковий носій (CD);

·              Клавіатура, маніпулятор типу "миша".

Для відтворення віртуального пристрою необхідно мати встановлений LabView 7.0 та вище на жорсткому диску.

 

.6 Джерела розробки

Джерелами розробки дипломної роботи є:

·              довідкова література;

·              наукова література;

·              технічна література;

·              програмна документація.

2. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПОБУДОВИ МОДЕЛЕЙ І АЛГОРИТМІВ СППР ПРИ ВИНИКНЕННІ НС  <file:///C:\Users\1E1B~1\AppData\Local\Temp\Rar$DI65.712\¦ръютър.doc>

Системи підтримки прийняття рішень (СППР). Методи ППР дають можливість: формалізувати процес знаходження рішення на основі наявних даних (процес породження варіантів рішення); ранжирувати критерії і давати критерійні оцінки фізичним параметрам, що впливають на вирішувану проблему (дає можливість оцінити варіанти рішень); використовувати формалізовані процедури узгодження при ухваленні колективних рішень; використовувати формалізовані процедури узгодження при ухваленні колективних рішень; використовувати формальні процедури прогнозування наслідків рішень, що приймаються; вибирати варіант, що приводить до вирішення проблеми.

Підтримка прийняття рішень (ППР). Процес ПР - здобуття і вибір найбільш оптимальної альтернативи з врахуванням прорахунку всіх наслідків. При виборі альтернатив - треба вибирати ту, яка якнайповніше відповідає поставленій меті, але при цьому доводиться враховувати велику кількість суперечливих вимог і, отже, оцінювати вибраний варіант рішення багатьом критеріям.

Можна виділити 3 класи невизначеності: невизначеності, пов'язані з неповнотою наших знань про проблему по якій приймається рішення; Невизначеність, яка виникає у зв'язку з непередбачуваністю реакції довкілля на наші дії. Невизначеність - неточно розуміються цілі безпосередньо самою особою приймаючою рішення (ОПР). Складнощі: Не можна звести завдання з невизначеністю до формалізованих, тому треба робити поправку на суб'єктивність експерта. Тенденція: Кількість чинників зростає. Час на аналіз знижується.

ППР полягає в наступному:

·   Допомога ОПР при аналізі об'єктивної складової проблеми.

·   Виявлення переваг ОПР.

·   Облік невизначеності в оцінках ОЛПР

·   Генерація набору рішень.

·   Оцінка можливих рішень, виходячи з переваг ОПР і обмежень, що накладаються зовнішнім середовищем.

·   Аналіз наслідків прийнятих рішень.

·   Вибір кращого з точки зору ЛПР рішення.

2.1 Побудова алгоритмів та моделей

Логічна модель представлення знань серед логічних моделей представлення знань набули найбільшого поширення числення висловів і числення предикатів першого порядку . Числення висловів через обмеженість виразних можливостей рідко використовується в сучасних інтелектуальних системах. Логіка предикатів першого порядку, навпаки, є найбільш часто вживаною логічною моделлю представлення знань. Логічні моделі забезпечують просту і ясну нотацію для запису фактів, що володіє чітко певною семантикою. Кожен факт представляється в базі знань лише один раз, незалежно від того, як він використовуватиметься надалі. База знань, розроблена із застосуванням логічних методів, як правило, достатньо проста для розуміння.

Класичним механізмом представлення знань в дослідженнях є числення предикатів. Його основна перевага полягає в чіткому математичному обґрунтуванні і формально ясних правилах здобуття виводів з відомих раніше тверджень. У системах, заснованих на численні предикатів, знання представляються за допомогою переведення тверджень про об'єкти наочної області у формули логіки предикатів і додавання їх як аксіом в систему. У основі логічних моделей лежить поняття формальної системи (ФС) (теорії), четвіркою, що задається формулою 2.1

S = (T, F, A, R)(2.1)

де: 1) Т - рахункова безліч (у загальному випадку безконечне) базових символів (алфавіт) теорії S, званих термами. Кінцеві послідовності базових символів називаються виразами теорії S.

) F - підмножина виразів теорії S, званих формулами теорії. Зазвичай є ефективна процедура побудови виразів, що є формулами. Можна цю процедуру розглядати як безліч синтаксичних правил, що дозволяють будувати з Т синтаксично правильні вирази, звані правильно побудованими формулами (ППФ).

) А - виділена безліч правильно побудованих формул, званих аксіомами теорії S, тобто безліч апріорна дійсних формул.

) R - кінцева безліч стосунків {R1...., Rn} між формулами, званих правилами виводу. Правила виводу дозволяють розширювати безліч формул, які вважаються достеменними в рамках даної теорії. Виводом у формальній системі називається будь-яка послідовність ППФ A1, A2., An, така, що для будь-якого i (]≤ i ≤n) ППФ А_l, є або аксіома ФС, або безпосереднє слідство яких-небудь попередніх ППФ по одному з правил виводу. ППФ називається теоремою (або ППФ, що виводиться) ФС, якщо існує вивід у ФС, в якому останньою ППФ є А_n→ В. Формальна теорія називається вирішуваною, якщо існує єдина ефективна процедура, що дозволяє взнати для будь-якої даної формули, чи існує її вивід у ФС. Формальна система називається несуперечливою, якщо не існує формули А, такий, що A і її заперечення - А виводяться у ФС.

ППФ виводиться з ППФ A1, A2., An (або є наслідком безлічі A1, A2., An) тоді і лише тоді, коли існує така кінцева послідовність ППФ В1,В2..., Вm, що Вm є В і для будь-якого i (]≤ i ≤m) В_l, є або аксіома, або А_l (]≤ i ≤n), або безпосереднє слідство з деяких попередніх ППФ по одному з правил виводу. Елементи послідовності ППФ A1,a2...,An називаються посилками виводу. Скорочено вивід В з A1,А2...,An записуватимемо A₁,A₂...,A_n├ В або Г = { A₁,A₂...,A_n }, то Г ├ В.

Виведення ППФ В без використання посилок є доказ ППФ В, а сама

В - теорема, що записується ├В. Приведемо декілька властивостей поняття виводимості з посилок.

) Якщо Г = П і Г ├ В, то П ├ В. Це означає, що, якщо ППФ виводиться з безлічі посилок Г, то вона виводитиметься, якщо до Г додадуться нові посилки.

) Г ├ В тоді і лише тоді, коли в Г існує кінцева підмножина П, для якої П├B.

) Якщо П ├ А і Г├ В для будь-якої ППФ В з безлічі П, то Г├ А.

Це означає, що якщо ППФ А виводиться з П і що кожна міститься в ППФ формула виводиться з Г, то ППФ А виводиться з Р.

Проблема представлення знань. Ключове місце в інтелектуальних системах підтримки прийняття рішень займає проблема представлення знань. Системи підтримки прийняття рішень, які будуються на результатах, отриманих в області штучного інтелекту, часто називають системами, заснованими на знаннях, підкреслюючи цим їх принципову відмінність від систем, що раніше створювалися. Знання є сукупністю відомостей (в індивідуума, суспільства) про світ (конкретної наочної області, сукупності об'єктів або об'єкті), що включає інформацію про властивості об'єктів, закономірності процесів і явищ, правила використання цієї інформації для прийняття рішень.

Спочатку засоби обчислювальної техніки були орієнтовані на обробку даних. Це було пов'язано як з рівнем розвитку техніки і програмного забезпечення, так і із специфікою вирішуваних завдань. Подальше ускладнення вирішуваних завдань, їх інтелектуалізація, розвиток обчислювальної техніки ставлять завдання створення систем обробки знань. Представлення знань - це вираження на деякій формальній мові, званій мовою представлення знань (МПЗ), властивостей різних об'єктів і закономірностей, важливих для вирішення прикладних завдань і організації взаємодії користувача з ЕОМ. Це можуть бути об'єкти і закономірності наочної області, обчислювального середовища і так далі. Той факт, що мова, на якій записуються знання, є формальним, забезпечує однозначність інтерпретації записаного. Сукупність знань, що зберігаються в обчислювальній системі і необхідних для вирішення комплексу прикладних програм кінцевим користувачем, називається системою знань. Відомості про те, якими знаннями володіє система, можуть потрібно користувачеві (і він повинен мати можливість їх отримати), проте в першу чергу організовані знання необхідні обчислювальній системі для того, щоб підтримувати процес взаємодії з користувачем і вирішувати необхідні завдання.

Іншими словами, знання забезпечують функціонування системи. У інтелектуальних системах знання зберігаються в спеціальному програмному або програмно-апаратному блоці, званому базою знань (БЗ). Обчислювальна система використовує систему знань, виконуючи над нею всілякі дії (операції), такі, як пошук необхідних відомостей, їх модифікація, інтерпретація знань, вивід з наявних знань нових і т. п. Алгоритми виконання цих операцій істотно залежать від особливостей мови представлення знань і від того, яким чином система знань представляється в обчислювальній системі. Оскільки система знань коштовна не сама по собі, а саме можливостями її використання, оскільки використовувати цю систему можна лише виконуючи над нею ті або інші операції і оскільки алгоритмізація алгоритмізація цих операцій визначається мовою представлення знань, будь-яким сучасним методом представлення знань є сукупність взаємозв'язаних засобів формального опису знань і операції (маніпулювання цими знаннями).

Особливості знань. Перерахуємо ряд особливостей, властивих представленням знань в СППР:

) Внутрішня інтерпретація. Кожна інформаційна одиниця повинна мати унікальне ім'я, по якому інструментальна одиниця знаходить її, а також відповідає на запити, в яких це ім'я згадане. Коли дані, системи, що зберігаються в пам'яті, були позбавлені імен, то була відсутня їх ідентифікація системою. Дані могла ідентифікувати лише програма, витягуючи їх з пам'яті по вказівці програміста, що написав програму. Що ховається за тим або іншим машинним кодом машинного слова, системі було невідомо. Знання ж завжди змістовні. При переході до знань в пам'ять ЕОМ вводиться інформація про деяку протоструктурі інформаційних одиниць. При цьому мають бути задані спеціальні словники, в яких перераховані наявні в пам'яті системи відомості про інформаційні одиниці. В даний час СУБД забезпечує реалізацію всіх інформаційних одиниць, що зберігаються в базі даних.

) Структурованість. Інформаційні одиниці повинні володіти гнучкою структурою. Для них повинен виконуватися «принцип матрьошки», тобто рекурсивна вкладеність одних інформаційних одиниць в інших. Кожна інформаційна одиниця може бути включена до складу будь-якої іншої, і з кожної інформаційної одиниці можна виділити деякі складові її інформаційні одиниці. Іншими словами, повинна існувати можливість довільного встановлення між окремими інформаційними одиницями стосунків типа «ціле» для частини, «рід-вид» або «елемент-клас».

) Зв'язність. У інформаційній базі між інформаційними одиницями має бути передбачена можливість встановлення зв'язків довільного типа. Перш за все, зв'язки можуть характеризувати стосунки між інформаційними одиницями. Семантика стосунків може носити декларативний або продукційний характер. Наприклад, дві і більш інформаційні одиниці можуть бути зв'язані відношенням «одночасно», дві інформаційні одиниці - відношенням «причина-слідство» або відношенням «бути поруч». Приведені стосунки характеризують декларативні знання. Якщо між двома інформаційними одиницями встановлено відношення «аргумент-функція», то воно характеризує процедурні знання, пов'язані з обчисленням певних функцій. Існують стосунки структуризації, функціональні стосунки, каузальні стосунки і семантичні стосунки. За допомогою перших задаються ієрархії інформаційних одиниць, другі несуть процедурну інформацію, що дозволяє знаходити (обчислювати) одні інформаційні одиниці через інших, треті задають причинно-наслідкові зв'язки, четверті відповідають всім останнім стосункам.

Між інформаційними одиницями можуть встановлюватися і інші зв'язки, наприклад, визначають вибір інформаційних одиниць з пам'яті або вказуючи на те, що дві інформаційні одиниці несумісні з один одним в описі. Перераховані три особливості знань дозволяють ввести загальну модель представлення знань, яку можна назвати семантичною мережею, що є ієрархічною мережею, у вершинах якої знаходяться інформаційні одиниці. Ці одиниці забезпечені індивідуальними іменами. Дуги семантичної мережі відповідають різним зв'язкам між інформаційними одиницями. При цьому ієрархічні зв'язки визначаються стосунками структуризації, а не ієрархічні зв'язки - стосунками інших типів.

) Семантична метрика. На безлічі інформаційних одиниць в деяких випадках корисно задавати стосунки, що характеризують ситуаційну близькість інформаційних одиниць, тобто силу асоціативного зв'язку між інформаційними одиницями. Його можна назвати відношенням релівантності для інформаційних одиниць. Таке відношення дозволяє виділяти в базі знань деякі типові ситуації. Відношення релівантності при роботі з інформаційними одиницями дозволяє знаходити знання, близькі до вже знайденим.

) Активність. З моменту появи ЕОМ і розділення використовуваних в ній інформаційних одиниць на дані і команди створилася ситуація, при якій дані пасивні, а команди активні. Всі процеси, що протікають в ЕОМ, ініціюються командами, а дані використовуються цими командами лише у разі потреби. Для інформаційних систем (ІС) ця ситуація неприйнятна. Як і у людини, в ІС актуалізації тих або інших дій сприяють знання, наявні в системі. Таким чином, виконання програми в ІС повинно ініціюватися поточним станом інформаційної бази. Поява в базі фактів або опис подій, встановлення зв'язків може стати джерелом активності системи. Перераховані п'ять особливостей інформаційних одиниць визначають ту грань, за якою дані перетворюються на знання, а бази даних перетворюються на бази знань. Сукупність засобів, що забезпечують роботу із знаннями, утворюють систему управління базою знань (СУБЗ). В даний час не існує баз знань, в яких повною мірою були реалізовані внутрішня інтерпретується, структуризація, зв'язність, введена семантична міра і забезпечена активність знань Способи опису знань Перерахуємо найбільш відомі способи опису знань.

Логічні моделі. У основі моделей такого типу лежить поняття формальної системи, четвіркою вигляду М = {Т, F, А, R}. Безліч Т є безліч базових елементів різної природи. Поважно, що для безлічі Т існує деякий спосіб визначення приналежності і не приналежності довільного елементу до цієї безлічі. Процедуру такої перевірки позначимо П{Т}.

Безліч F є безліч синтаксичних правил. З їх допомогою з елементів Т утворюють синтаксично правильні сукупності. Декларується існування процедури П{Р}, за допомогою якої за кінцеве число кроків можна отримати відповідь на питання, чи є сукупність X синтаксично правильною. У безлічі синтаксично правильних сукупностей виділяється деяка підмножина А. Елементи А називаються аксіомами. Як і для інших складових формальної системи, повинна існувати процедура П{А}, за допомогою якої можна для будь-якої синтаксично правильної сукупності отримати відповідь на питання про приналежність її до безлічі А. Безліч R є безліч правил виводу. Застосовуючи їх до елементів А, можна отримати нові синтаксично правильні сукупності, до яких можна знову застосовувати правила виводу з R. Так в даній формальній системі сукупностей. Якщо є процедура n(R), за допомогою якої можна визначити для будь-якої синтаксично правильної сукупності чи є вона такою, що виводиться, то відповідна формальна система називається вирішуваною. Це показує, що саме правила виводу є найбільш складній складовій формальної системи.

Для знань, що входять в БЗ, можна вважати, що безліч А утворюють всі інформаційні одиниці, які введені в БЗ ззовні, а за допомогою правил виводу з них виводяться нові довільні знання. Іншими словами, формальна система є генератором породження нових знань, утворюючих безліч знань, що виводяться в даній системі. Це властивість логічних моделей робить їх привабливими для використання в базах знань. Воно дозволяє зберігати в БЗ лише ті знання, які утворюють безліч А, а всі останні знання отримувати з них по правилах виводу.

Мережеві моделі. У основі моделей цього типові лежіть конструкція, названа семантичною мережею. Мережеві моделі формально можна задати у вигляді: Н = ‹I,C₁,..., C_N, Г›. Тут I є безліч інформаційних одиниць; С₁, С₂,..., C_N - безліч типів зв'язків між інформаційними одиницями. Відображення Г задає між інформаційними одиницями, що входять в I, зв'язки із заданого набору типів зв'язків. Семантичні мережі є найбільш загальною моделлю представлення знань, оскільки в них є засоби для виконання всіх п'яти вимог, що пред'являються до знань. Але така універсальність семантичних мереж має і негативну сторону. Якщо допускати в них довільних типів стосунків і зв'язків, що не є стосунками в математичному сенсі (наприклад, асоціативні зв'язки), то складність роботи з таким чином організованою інформацією різко зросте. Тому в БД другого покоління вводять обмеження на характер структур і типів інформаційних одиниць, що знаходяться у вершинах семантичної мережі, і на характер зв'язків, що задаються її дугами.

Фреймові моделі. На відміну від моделей інших типів, у фреймових моделях фіксується жорстка структура інформаційних одиниць, яка називається протофреймом. Загальний вигляд:

(Ім'я фрейму:

Ім'я слоту 1 (значення слоту 1) Ім'я слоту 2 (значення слоту 2)

.……………. Ім'я слоту К (значення слоту К)

Значенням слоту може бути практично що завгодно (числа або математичні співвідношення, тексти на природній мові або програми, правила виводу або заслання на інші слоти даного фрейму або інших фреймів). Як значення слоту може виступати набір слотів нижчого рівня, що дозволяє у фреймових виставах реалізувати «принцип матрьошки».

При конкретизації фрейма йому і слотам привласнюються конкретні імена і відбувається заповнення слотів. Таким чином, з протофреймів виходять фрейми-екземпляри. Перехід від вихідного протофрейма до фрейма-екземпляра може бути багатокроковим, за рахунок поступового уточнення значень слотів.

Продукційні моделі. У моделях цього типа використовуються деякі елементи логічних і мережевих моделей. З логічних моделей запозичена ідея правил виводу, які тут називаються продукціями, а з мережевих моделей - опис знань у вигляді семантичної мережі. В результаті застосування правил виводу до фрагментів мережевого опису відбувається трансформація семантичної мережі за рахунок зміни її фрагментів, нарощування мережі і виключення з неї непотрібних фрагментів. Таким чином, в продукційних моделях процедурна інформація явно виділена і описується іншими засобами, чим декларативна інформація. Замість логічного виводу, характерного для логічних моделей, в продукційних моделях з'являється вих. ід на знаннях.

2.2 Поняття «Нештатна ситуація»

Під нештатною ситуацією мається на увазі ситуація, коли по тих або інших (як правило, невизначеним) причинах відбувається зрив нормального протікання процесу (наприклад, переривання бездіслокаційного зростання, недопустиме відхилення діаметру зростаючого кристала від заданого і тому подібне), який виявляється системами стеження і оператором. В цьому випадку виникає необхідність в ухваленні рішення про подальші дії. Вибір того або іншого варіанту дій залежить від цілого ряду чинників. Природно, що НС може виникнути на різних стадіях технологічного процесу (вирощування “шийки”, формування верхнього конуса, вирощування циліндрової частини злитка, формування нижнього конуса), але найбільший практичний інтерес представляють випадки виникнення.

Системний підхід до даної проблеми означає аналіз всіх аспектів даного завдання, продумування і моделювання повного технологічного циклу обробки інформації, починаючи від введення і здобуття інформації до прийняття рішень. Основна ідея методології, що розробляється, полягає в накопиченні знань в комп'ютерній формі баз знань, з подальшим їх використанням для прийняття рішень. Вважатимемо, що існує деяка наочна область, в якій знання (у вигляді рішень, що рекомендуються, і послідовності дій) накопичуються на основі розгляду деяких нештатних ситуацій, що повторюються, відбуваються з деякою частотою. В цьому випадку частота подій не настільки велика, щоб була реальна можливість виучувати і тренувати персонал і осіб, відповідальних за прийняття рішень, а наслідки не оптимальних рішень можуть бути значними. Тому представляється вельми перспективним створення систем, заснованих на знаннях (систем штучного інтелекту) для накопичення такого роду знань (інструкцій), щоб використовувати їх в позаштатних ситуаціях.

Можливості систем, заснованих на знаннях, є принциповим моментом, оскільки для накопичення знань про дії в позаштатних ситуаціях на кожному об'єкті може потрібно значний час необхідно забезпечити інтеграцію знань про однорідні нештатні ситуації на просторово розподілених об'єктах одного типа. Одним із шляхів рішення цієї задачі є створення комп'ютерної мережі, для поширення по однорідних об'єктах знань, отриманих в результаті апостеріорного аналізу дій (або бездіяльність) в позаштатних ситуаціях. Після нештатної ситуації, що сталася, виробляється аналіз прийнятих і неприйнятих рішень, їх наслідків, вироблення правив і запис оптимальних рішень в базу продукційних правил, відповідно глобальну або локальну. Знання в обговорюваних базах знань структуруються у формі інфологічних моделей. Моделі можуть бути універсальні, проблемні і специфічні. У структуру кожної моделі включаються також імітаційні і інші обчислювальні моделі, у вигляді обчислювальних процедур. У загальному вигляді знання, що включають моделі, можна представити як четвірку вигляду:

= (S,R,I,K)(2.2)

де S - база імітаційних моделей; R - база продукційних правил, яка поповнюється в результаті аналізу прийняття рішень в нештатних ситуаціях;

І - інформаційна база; К - база загальних знань.

Здобуття алгоритмів, що управляють, організоване як ітераційний процес, що сходиться. Накопичення експериментальної інформації в базах даних об-легшає вдосконалення технологічного процесу.

При розробці технології придбання і передачі знань про дії в позаштатних ситуаціях необхідно виробити класифікацію баз знань Бази знань можна розділити на наступні категорії:

• універсальні (загальні), такі, що відносяться до всіх даних областей, об'єктів і ситуацій;

• проблемні, які відносяться до даного класу об'єктів і проблемних ситуацій;

• специфічні, які пов'язані конкретно з даним об'єктом і особливостями його функціонування.

При цьому універсальні знання тиражуються по всіх об'єктах, що використовують дану методологію, або знаходяться в деякому центральному вузлі. Це залежить від прийнятої комп'ютерної технології. Проблемні знання, у вигляді відповідних баз знань, тиражуються по об'єктах одного класу. Специфічні знання є в комп'ютері лише одного об'єкту. Для формування Бази продукційних правил необхідна участь інженера по знаннях, хоча в більшості випадків досить спеціалізованої програми витягання знань. В цьому випадку необхідно використовувати підхід, при якому кожен користувач або група користувачів розробляють свої самостійні підсистеми, звичайно, стараючись максимально можливо погоджувати свої дії. Проте ці узгодження носять радчий характер. В цьому випадку акцент зміщується на розробку методів взаємодії між підсистемами, створення інтерфейсів, у тому числі між користувачем і підсистемами. Процес формування баз знань для прийняття рішень в надзвичайних ситуаціях підході отримує самостійність в зборі і використанні своєї інформації, можливість вживання улюблених програмних систем, можливість інтегрувати для вирішення виникаючих завдань підсистеми, створені в різний час, різними фахівцями, на різній програмній базі. В цьому випадку створюються системи, засновані на знаннях різних людей і різних наукових дисциплін. При цьому, в результаті вживання системного підходу, виникають міждисциплінарні знання і виникає проблема загального використання різних мов описів, методів вирішення проблем, що відрізняються, і т. п.

Прийняття рішень в надзвичайних ситуаціях вимагає оперативної і ефективної обробки інформації. При розробці такого класу систем необхідно використовувати основні принципи моделювання процесу обробки інформації для створення повного технологічного циклу підтримки прийняття рішень. При цьому необхідно враховувати особливості спеціального класу наочних областей, які характеризуються великими об'ємами аналізованої інформації і обмеженим періодом часу для вироблення рішень. Використання системного підходу для розробки міждисциплінарних інтегрованих методів, алгоритмів і інформаційних технологій дозволяє ефективно використовувати великі об'єми інформації і бази знань з врахуванням нових інформаційних технологій, сучасних обчислювальних систем, апарату баз даних і знань, комп'ютерних мереж і комп'ютерного моделювання і прийняття рішень. Основним завданням створення сучасних інтелектуальних систем є розробка і вживання методів інтеграції технологій збору інформації і її аналізу і методів використання цих результатів при ухваленні рішень. Комп'ютерна підтримка прийняття рішень є необхідною умовою прийняття якісних рішень складних проблем з великими об'ємами інформації.

Під нештатною ситуацією в процесі вирощування монокристала кремнію методом Чохральського мається на увазі ситуація, коли по тих або інших (як правило, невизначеним) причинах відбувається зрив нормального протікання процесу (наприклад, переривання бездіслокаційного зростання, недопустиме відхилення діаметру зростаючого кристала від заданого і т. п.), який виявляється системами стеження і оператором. В цьому випадку виникає необхідність в прийняття рішення про подальші дії. Вибір того або іншого варіанту дій залежить від цілого ряду чинників. Природно, що НС може виникнути на різних стадіях технологічного процесу (вирощування “шийки”, формування верхнього конуса, вирощування циліндрової частини злитка, формування нижнього конуса), але найбільший практичний інтерес представляють випадки виникнення.

2.2.1 Класифікація НС

Нештатні ситуації можуть виявлятися на різних рівнях системи. На нижньому (апаратному) рівні вони обробляються коректором. При цьому відповідні повідомлення відправляються серверу. Якщо з коректором трапляється щось непередбачене, то дана подія заноситься в протокол нештатних ситуацій та сповіщає адміністратора про його виникнення. Нештатні ситуації, пов'язані з функціонуванням устаткування верхнього рівня системи (збої з ПЗ), обробляються сервером. Черговий інженер має можливість змінювати критичні значення окремих параметрів (температура, тиск і т. д.) для конкретних вузлів вимірів, при виході за кордони яких спрацьовує сигналізація з видачею відповідного повідомлення на екран. Якщо це необхідно, такі повідомлення гасяться. При зміні граничних параметрів інформація про це автоматично заноситься в журнал з фіксацією назви події і часу разом з останніми подіями, подіях в системі. Протоколюються вхід і вихід з системи чергового диспетчера (прийняття і здача зміни), збій системи, її перезавантаження, перевищення або пониження заданих установок технологічних параметрів, завдання параметрів середовища, що проходить через вузол виміру з фіксацією часу запису, нештатні ситуації в роботі системи. Ця інформація допомагає оцінити правильність поведінки персоналу в аварійних ситуаціях. Згідно даним статистичного аналізу, порушення безпеки технологічних процесів на промислових підприємствах (неядерного комплексу) викликані в 18% випадків несправністю електронного устаткування, в 6% - неполадками системного і в 12% - прикладного програмного забезпечення, останні 64% - неправильними діями виробничого персоналу. Причому більше половини цих помилок пов'язана з недостатньою, некоректною або неадекватною інформацією оператора про дії, що робляться. В ході аналізу людських помилок розглядається устаткування і (або) процедури, причому особливості процедур, вчення і взаємин враховуються в системі "людина-машина" разом з їх потенційним вкладом в людські помилки.

Людський чинник регулюється якісними методами індивідуально і колективно в процесі виконання роботи:

•індивідуально - робітники (оператори), що беруть участь в збірці (розбиранню), проходять медичний огляд з видачею висновку про придатність до таких робіт, вивчають інструкції і складають іспити по техніці безпеки з періодичною перевіркою знань, проходять вчення з метою виконання необхідних операцій при роботі з конкретним виробом;

·              колективно - в процесі роботи здійснюються різні види контролю. Виконання особливо небезпечних операцій контролюється присутніми контролером ОТК і представником замовника. Регулярно у виробничих цехах проводяться дні (тижні, декади) якості і техніки безпеки, проводяться обговорення відповідних питань, організовуються спеціальні виставки. На початковому етапі впровадження технологічного процесу роботи зазвичай проводяться на тренажерах з коректуванням технологічного процесу і необхідним доопрацюванням пристосувань і спеціального інструменту. Тому при виникненні "нештатних" ситуацій, коли технологічний процес розбирання не може бути продовжений в строгій відповідності з документацією, робота припиняється. Подальші роботи проводяться після вирішення комісії, що зводить до мінімуму вірогідність здійснення помилки людиною-оператором в даній ситуації. Перелік питань, що стосуються людського чинника, починається з аналізу якості матеріалів підприємства-розробника, перевіряється правильність розмірних розрахунків і технічних вимог, що забезпечують взаємозамінюваність і збірку складових частин в цілому. Розробляються вимоги по контролю технологічних процесів виготовлення вузлів і вхідному контролю в серійне виробництво. Організовується система обліку інформації про безпеку в серійному виробництві. Створюються бази даних по безпеці. Проводиться спеціальне вчення персоналу підрозділів. Контроль за дотриманням вимог технологічної документації проводять шляхом міжвідомчого і внутрізаводського контролю якості продукції, що випускається, і стану технологічної дисципліни; авторського нагляду; конструкторського нагляду. Проводиться аналіз і розробляються заходи щодо виявлених недоліків в процесі нагляду. Аналізуються несправності в процесі виробництва, виявляються і конкретизуються причини прояву людського чинника, розробляються заходи щодо усунення його негативного впливу.

2.2.2 Методи вирішення НС

Проблеми людино-машинного управління технічними і організаційними системами і процесами: енергетичними, транспортними, економічними і соціальними привели до розвитку нового напряму досліджень в області математичного і програмного забезпечення сучасних обчислювальних систем - систем підтримки прийняття рішень. Системи підтримки прийняття рішень (СППР) базуються на інтерактивних інформаційно-програмних технологіях, заснованих на знаннях. Вони дозволяють автоматично оцінювати проблеми, що стоять перед особою, що приймає рішення (ОПР) і знаходити вирішення цих проблем. СПР можуть бути орієнтовані і на пошук оптимального рішення. Для цього їх бази знань повинні містити описи формалізмів строгих математичних методів і моделі оптимізації. СППР використовуються за підтримки прийняття рішень в системах оперативного управління складними системами і процесами, як правило, в умовах жорстких тимчасових обмежень.

СППР на відміну від СПР в основному орієнтовані на вирішення завдань, що погано формалізуються, слабоструктурованих, за відсутності повної і достовірної інформації. При пошуку рішення використовуються експертні моделі, побудовані на основі знань фахівців-експертів в даної проблемної області, і евристичні методи пошуку. По сучасній класифікації програмних засобів СППР можна віднести до класу інтелектуальних систем розрахунково-логічного типа. Необхідність впровадження СППР обумовлюється безперервно зростаючою складністю керованих об'єктів і процесів з одночасним скороченням часу, ОПР, що відводиться, на аналіз проблемної ситуації і прийняття необхідних керуючих дій. Одному з основних завдань при побудові СППР є вибирання адекватних інструментальних засобів, заснованих на знаннях. Останні повинні включати формальний апарат для опису процесу прийняття рішень і побудови на його базі адекватної (формально коректною) проблемної області - моделі прийняття (пошуку) рішень. Як такий апарат, як правило, використовуються продукційні системи. Проте основні дослідження ведуться в контексті алгоритмічного (детермінованою) трактування продукційної системи. Моделі, що виходять в результаті, виявляються частенько неадекватними реальним проблемним областям, недетермінізмом, що характеризується, неповнотою, нечіткістю представлення інформації. Програмні інструментальні засоби проектування СПР і СППР, що є на сьогодні, включаючи системи реального часу, як правило, орієнтуються на замкнуті, статичні проблемні області, тобто на ситуації, що не вимагають корекції моделі прийняття рішень і стратегії пошуку в процесі пошуку рішення.

Нижче розглядаються експертні моделі прийняття рішень продукційного типа, здатні адаптуватися до специфіки конкретної проблемної області (специфіці вирішуваного завдання), і методи пошуку рішення на основі таких моделей, включаючи детермінований, недетермінований і паралельний пошук рішення. Дані моделі призначені для СППР реального часу, здатних функціонувати у відкритих, динамічних проблемних областях при можливому коректуванні і поповненні моделі прийняття рішень в процесі пошуку.

Формалізація пошуку рішення. Розглянемо специфіку роботи систем підтримки прийняття рішень, орієнтованих на вирішення завдань, що погано формалізуються і слабоструктурованих, в статичних і динамічних проблемних областях.

Для формалізації завдання прийняття рішень як завдання евристичного пошуку проаналізуємо можливі її рішення. Як основа моделі прийняття рішень використовуватимемо продукційну систему. Для аналізу продукційної системи, з переходом як до детермінованої, так і недетермінованій схемі пошуку рішення, властивій відкритим і динамічним проблемним областям, необхідно встановити зв'язок із завданням прийняття рішень і ввести поняття адаптивної продукційної моделі прийняття рішень, орієнтованої на завдання прийняття рішень у відкритій формі, специфічних для відкритих і динамічних проблемних областей.

Специфіка систем підтримки прийняття рішень. Системи підтримки прийняття рішень - напрям досліджень, що виник і активно розвивався останніми роками. СППР є людино-машинними комплексами, призначеними для надання допомоги особам, що приймають рішення, при вирішенні завдань, що погано формалізуються і слабоструктурованих, в різних проблемних областях.

Специфікою таких завдань є:

• неможливість здобуття, як правило, всій об'єктивній інформації, необхідній для вирішення, і, у зв'язку з цим, використання суб'єктивної, евристичної інформації;

• дані завдання є істотно комбінаторними, багато хто з них відноситься до класу np-повних (наприклад, завдання діагностики і планерування, пов'язані з побудовою оптимальних вирішальних дерев);

• присутність недетермінізму в процесі пошуку рішення;

• необхідність корекції і введення додаткової інформації в процесі пошуку рішення, активна участь в нім ОПР;

• необхідність здобуття рішення в умовах тимчасових обмежень, визначуваних реальним керованим процесом.

Перераховані чинники не дозволяють успішно використовувати для вирішення таких завдань класичні алгоритмічні методи і моделі теорії прийняття рішень. СППР, концептуально об'єднуючи підходи і методи теорії прийняття рішень, теорії інформаційних систем, штучного інтелекту (в області витягання, представлення знань і організації людино-машинної взаємодії) і використовуючи об'єктивну і суб'єктивну інформацію, забезпечує ОПР засобами аналізу вирішуваної проблеми і направляє його в процесі прийняття рішень з метою підвищення ефективності рішень, що приймаються.

В процесі прийняття рішень виділяються наступні основні етапи:

) сприйняття і осмислення проблемної ситуації;

) визначення безлічі допустимих перетворень над ситуаціями;

) вибір необхідного або найбільш ефективного перетворення в даній ситуації;

) оцінка отриманого або очікуваного результату і його корекція при необхідності.

Відзначимо, що якщо до другого етапу ОПР певною мірою може підготуватися заздалегідь, хоча може виникнути необхідність в поповненні і корекції безлічі перетворень безпосередньо в процесі прийняття рішень, то всі останні етапи виконуються ОПР в реальному часі», визначуваному темпом керованого процесу. А темпи ці такі, що ОПР, керівник в даний час об'єктами, що усе більш ускладнюються, і процесами (енергетичними, транспортними, виробничими і так далі), все частіше відчуває нестачу часу і піддається стресовим перевантаженням. Відповідальність же ОПР безперервно зростає. Прийняття неадекватних або неефективних рішень може привести, як показує практика, до серйозних матеріальних, а у ряді випадків і людським втратам. Сучасний етап створення СППР для діагностики і моніторингу заснований на методах, що використовують принципи штучного інтелекту. У такі системи закладаються знання висококваліфікованих фахівців - експертів в області діагностики, і постановка діагнозу здійснюється на основі цих знань.

Інтелектуальні СППР характеризуються здібністю до накопичення досвіду, адаптації до змін і вчення. Вони не лише дозволяють менш кваліфікованому і дослідному персоналу проводити діагностування з прийнятною надійністю, але і допомагають дослідним фахівцям глибше і детальніше аналізувати ситуацію і підвищувати ефективність рішень, що приймаються. СППР допомагають ОПР приймати правильні і ефективні рішення в умовах дефіциту часу, а також неповноти, невизначеності і невірогідності інформації, що відображує проблемну ситуацію. По суті вирішуваних завдань, СППР як систему штучного інтелекту можна віднести до класу гібридних експертних систем розрахунково-логічного типа, що поєднують строгі математичні методи пошуку рішення з нестрогими, евристичними методами, що базуються на експертних знаннях. Причому головною є саме «експертна, евристична» компонента, а строгі методи мають в основному допоміжне призначення.

Основними елементами експертних СППР є моделі представлення проблемної ситуації (станів проблемної області) і пошуку рішень, а також засоби організації діалогової взаємодії з користувачем (експертом, ОПР). Проблемна ситуація може описуватися за допомогою деякої виділеної безлічі ознак або за допомогою деякої структури, що дозволяє відображати різні зв'язки (стосунки) між елементами проблемної області. Як такі структури зазвичай використовуються семантичні мережі або фрейми.

Модель пошуку (прийняття) рішень (МПР) визначає допустимі перетворення ситуацій і стратегію (стратегії) вживання цих перетворень. Специфіка вирішуваних завдань орієнтує СППР, як правило, на відкриті, динамічні проблемні області (ПО), що характеризуються як можливістю введення нових елементів і зв'язків в описи ситуацій, так і можливістю зміни правив і стратегій функціонування об'єктів ПО в процесі прийняття рішень. Це означає, що моделі представлення проблемної ситуації і пошуку рішення можуть коректуватися безпосередньо в процесі рішення задачі. За наявними даними, переважна більшість існуючих експертних систем і інструментальних програмних засобів їх проектування орієнтовані на замкнутих і статистичних ПО, таких, що відрізняються незмінністю засобів опису проблемної ситуації, заздалегідь відомою логікою прийняття рішень і відсутністю спеціальних механізмів реакції на зовнішні ситуації. Спроби пристосування таких систем на відкритих і динамічних ПЗ з пошуком вирішення в реальному масштабі часу, як правило, малоефективні. Теоретичні і прикладні питання конструювання експертних систем для динамічних ПЗ і режиму реального часу знаходяться на початковій стадії досліджень. Деякі відомі системи даного класу є або вузькоспеціалізованими, або знаходяться на стадії дослідної розробки. Дослідження за технологією створення експертних систем реального часу розвиваються в даний час по двох головних напрямах: підтримка прийняття рішень і безпосереднє управління. Відповідні технології і створювані на їх базі промислові системи - основний напрям досліджень в області «реальний час» на 1990-і роки. Слід зазначити, що більшість інструментальних засобів орієнтована на створення прикладних СППР, а не на безпосереднє управління відповідними процесами. Безпосереднє управління критичними процесами, особливо при використанні нових технологій, дуже ризиковано. Перехід до прямого управління буде можливий лише в разі більш вивчених і освоєних технологій.

Основне ж призначення СППР - підтримка ОПР при управлінні процесами, виявленні і запобіганні небезпекам, тобто допомога ОПР в дозволі проблемних ситуацій до того, як вони стануть необоротними. Створення сучасних високопродуктивних СППР є комплексною проблемою, що вимагає участі широкого крута фахівців: психологів, математиків, економістів, програмістів. Основна увага має бути приділене наступним аспектам даної проблематики:

• формалізація експертних знань в плані побудови МПР, що володіють властивостями адаптації в умовах відкритих і динамічних ПЗ;

• реалізація пошуку вирішення (включаючи недетермінований і паралельний по-позов) в режимі реального часу у відкритих і динамічних ПЗ;

• орієнтація на сучасну і перспективну обчислювальну техніку з можливістю паралельної обробки інформації.

2.3 Поняття «Технологічний процес»

Під складними технологічними процесами розуміються багатопараметричні і багатокритерійні технологічні процеси, що характеризуються відсутністю масштабної інваріантності, тобто технологічні процеси, управління якими здійснюється по декількох параметрах. При цьому кінцевий продукт повинен задовольняти декільком критеріям, а сам процес характеризується нестабільністю законів регулювання.

Такі процеси широко відомі в хімічній, металургійній і ін. галузях промисловості при здобутті надчистих, високодосконалих і рідких матеріалів. Нестабільність процесу і відсутність його математичного опису приводять до необхідності експериментальних робіт по виявленню взаємозалежності параметрів і створенню алгоритмів, що управляють. В умовах номенклатури продукції, що випускається, що розширюється, ринкової кон'юнктури, необхідності підвищити економічні показники виробництва витрати на експериментальні роботи стають невід'ємною частиною витрат при експлуатації. Ця обставина заставляє шукати способи зниження ресурсоємкості експерименту.

2.4 Архітектура СППР ліквідації НС

Математичний опис СППР визначається принципами абстрагування і багатоальтернативності, інструментальними засобами побудови математичних моделей і наявністю обчислювальних методів для вирішення завдань даного класу. Згідно з принципом абстрагування в модель системи повинні включатися ті компоненти, які мають безпосереднє відношення до виконання системою своїх функцій або свого цільового призначення. Всі другорядні деталі бажано опустити, щоб надмірно не ускладнювати математичний опис системи.

Принцип багатоальтернативності моделювання СППР полягає в тому, що жодна єдина модель не може достатньою мірою адекватно описати всі аспекти функціонування системи. Достатньою мірою адекватний математичний опис системи можна отримати шляхом побудови безлічі моделей, кожна з яких складається під певною точкою зору і відображує конкретний аспект поведінкової діяльності функціонування системи. Для метамоделі верхнього рівня СППР часто використовується математичний апарат теорії безлічі, теорії категорій, теорії графів і теорії операторів. Операторна модель може мати вигляд:

  

де x і y - елементи метричних просторів  и ; А - оператор метамодели, що переводить елементи ресурсів  в елементи результату виробничо- технологічної діяльності .

Архітектура СППР може бути представлена трьома складовими: об'єктами - функціональними і забезпечуючими підсистемами, зовнішніми і внутрішніми діями, що обурюються; зв'язками, що описують точні кордони підсистем і їх взаємодії при управлінні даним; поведінкою - станами підсистем, зафіксованих в локальних сховищах даних, що змінюються.

Математичну модель архітектури СППР (АрхСППР) можна представити кортежем вигляду:

АрхСППР=<МПК, МВС, МСП>,

де МПК - безліч підсистем і компонент; МВС - безліч взаємозв'язків між підсистемами і компонентами; МСП - безліч складових поведінки, що змінюються в часі даних, станів, дій, що управляють і обурюючих.

Модель архітектури СППР при ліквідації нештатних ситуацій можна представити кортежем вигляду:

МОС=<НПД, ІПР, УОІ, ГЕС, БД, БЗ, ПМР, ВНР, ЖПР, ІІ>

де НПД - набір первинних датчиків виникнення пожежі, спроби злому, руху об'єктів з уніфікованими виходами; ІПР - інтерфейс первинного перетворення даних; УОІ - пристрої відображення інформації (звукові, візуальні, мнемонічні);

ГЕС - група експертів-фахівців зі встановлення типа і характеристик виниклої нештатної ситуації; БД - база даних; БЗ - база знань; ПМР - прийняття безлічі допустимих рішень; ВНР - вибір найкращого рішення з безлічі допустимих по ліквідації нештатних ситуацій; ЖПР - журнал прийнятих рішень з вказівкою особи, відповідальної за ліквідацію нештатної ситуації; ІІ - інтелектуальний інтерфейс експертної системи, механізм виводу, що включає, механізм придбання знань (рис.2.1).

Рис.2.1 Механізм придбання знань

2.5 Вирощування монокристалів кремнію

Напівпровідникова технологія почала своє становлення з 1946 року, коли Бардін і Шоклі винайшли біполярний транзистор.

Якість напівпровідникових приладів в значній мірі залежить від якості вихідних напівпровідникових матеріалів. Тому створення напівпровідникової інтегральної схеми починається з виготовлення монокристалічних злитків напівпровідників. Особливу проблему при цьому представляє їх очищення від домішок.

В даний час для промислового виготовлення більшості напівпровідникових мікросхем застосовують кремній. Це пояснюється тим, що кремній в порівнянні з також добре вивченим і освоєним напівпровідниковою промисловістю германієм володіє рядом переваг. Так, кремній має велику ширину забороненої зони, що забезпечує ширший інтервал робочих температур, менші зворотні струми переходів і меншу їх залежність від температури, а також дозволяє виготовляти резистори з великими значеннями опорів, слабо залежними від струму витоку. Кремнієві переходи має велика пробивна напруга, їх пробій настає при великих температурах. Крім того, кремній є найпоширенішим в природі елементом після кисню. Вміст кремнію в земній корі складає по масі 27,7 %, що забезпечує необмежену можливість розширення його виробництва в порівнянні з іншими напівпровідниками, що відносяться до розсіяних елементів. Окрім дешевизни і недефіцитності, кремній володіє істотно великим значенням напруги утворення дислокацій, чим інші напівпровідники. Це робить можливим вирощування бездіслокаційних монокристалічних злитків діаметром до 150 мм і більш з масою більше 100 кг Відомо декілька способів здобуття монокристалічних злитків, заснованих на наступному принципі. Розчинність більшості домішок значно більше в рідкій фазі, чим в твердій. Тому якщо поступово охолоджувати розплавлений напівпровідник, то в затверділій частині буде менше домішок, чим в рідкій частині, що залишилася, немов домішки відтісняються в рідку фазу. Відрізуючи ж від повністю затверділого злитка ту частину, яка затверділа останньою (і в якій, відповідно, сконцентрована основна маса домішок) і повторюючи операцію кілька разів, можна отримати дуже чистий матеріал.

Технологія здобуття монокристалів напівпровідникового кремнію складається з наступних етапів: здобуття технічного кремнію; перетворення кремнію на легколетуче з'єднання, яке після очищення може бути легко відновлене; очищення і відновлення з'єднання, здобуття кремнію у вигляді полікристалічних стрижнів; кінцеве очищення кремнію методом кристалізації; вирощування легованих монокристалів:

Рис. 2.2 Етапи виробництва кремнію.

2.5.1 Обладнання для вирощування монокристалічного кремнію

Установка «Редмет-90М» призначена для вирощування бездислокаційних монокристалів кремнію напівпровідникової чистоти діаметром до 250 мм і завдовжки 1500 мм.

Установка «Редмет-90М» є розвитком серії установок «Редмет» і базується на конструктивних рішеннях, виявлених багатолітнім відробітком в серійному виробництві. Її відрізняють надійність роботи, зручність обслуговування, простота виготовлення і експлуатації.

Рис. 2.3 Установка «Редмет-90 М»

Рис. 2.4 Схема установки «Редмет-90 М»

Основні технічні дані установки "Редмет 90М":

Загрузка тиглюдо 210 кг

Максимальний діаметр монокристалу300 мм

Максимальний діаметр тигля508 мм, 610 мм

Встановлена потужність250 кВт

Швидкість переміщення затравки

робоча(0,25... 7,6) мм/хв:

маршева(14...720) мм/хв:

Частота обертання:

затравки(1...36) об/хв

тиглю(1...28) об/хв

Величина осьового переміщення тигля300 мм

Швидкість переміщення тигля:

робоча(0,03...0,77) мм/хв

маршева46 мм/хв

Середовище камери печі:

вакуум0,05 мм. рт. ст.

інертний газАргон

Тиск інертного газу

на вході2,0 аті

у камері(5...20) торр

Витрата інертного газу(1000...4000) л/год

Витрата водидо 10 м³ /год

Габарити установки4000х1800х6030 мм

Орієнтовна маса4500 кг

Система управліннякомп’ютеризована

Установка «Редмет-90М» включає:

•Пічний агрегат;

•Блок силового електроживлення;

•Систему індикації, контролю і управління.

У об'єм постачання входять наступні основні вузли:

пічний агрегат (у частково демонтованому вигляді): рама з плавильною камерою; камера кристала; колона несе (у тому числі, привід підйому камери кристала); шибер вакуумний; привід обертання і переміщення затравки; привід обертання і переміщення тигля; вакуумно-газова система (насоси, трубопроводи, фільтри); система водяного охолоджування; шафа системи індикації, контролю і управління; блок силового електроживлення; супровідна технічна документація; запчастини, інструмент, пристосування.

2.5.2 Методи вирощування монокристалів кремнію

У сучасному виробництві існує безліч методів вирощування монокристалів кремнію, одними з них є, метод ЛЕТІ, метод Степанова, Метод БЗП (безтигельної зонної плавки), Метод Чохральського.

Основна ідея методу ЛЕТІ - перенесення матеріалу з гарячішої зони джерела в холоднішу (температура гарячого джерела 2300-2400^оС). Першим методом був процес, запропонований Ачесоном ще в початку XX століття. Це дуже ефективний метод, що не зазнав жодних принципових змін аж до наших днів. Проте карбід кремнію, що отримується в даному процесі, використовується в основному як абразив, і мало придатний для вживання в електроніці. Це пов'язано з погано контрольованими умовами зростання, що приводить до малих розмірів кристалів і неконтрольованого вмісту в них домішок. Для зростання монокристалів використовувалася затравка, на яку осідала пересичена пара. Крім того, на початковому етапі зростання в камеру вводився інертний газ (найчастіше аргон) для зменшення швидкості росту кристалів з метою недопущення зростання полікрісталів. Потім вироблялося відкачування інертного газу для збільшення швидкості росту. Джерелом служив полікристалічний карбід кремнію, синтезований з кремнію і вуглецю. Як кристалізаційне вічко використовувався графітний блок з отворами. У порожнину отворів засипалося джерело, отвори закривалися пластинами-затравками.

Метод Степанова ґрунтується на тому, що рідина може набувати певної форми не лише за допомогою стінок судини, але і поза судиною, у вільному стані. На цьому засновано формоутворення профільованих кристалів, принцип якого сформульований А.В.Степановим: форма або елемент форми, яку бажано отримати, створюється в рідкому стані за рахунок різних ефектів, що дозволяють рідини зберегти форму; сформований так об'єм рідини переводиться в твердий стан в результаті підбору певних умов кристалізації. А.В. Степанов запропонував, наприклад, формувати меніск за допомогою спеціальних формо утворювачів, що поміщаються в розплав так, щоб меніск розплаву підводився над щілиною в поплавці, лежачому на поверхні розплаву в тиглі і виготовленому з матеріалу, не змочуваного розплавом. Для формоутворення меніска можна застосовувати також електромагнітне поле високочастотного індуктора. Таким чином, формотворний пристрій в загальному випадку є досить складним комплексом елементів. Воно дозволяє управляти формою, геометрією, тепловим поляганням стовпа розплаву і витягуваного кристала, а також розподілом домішки в кристалі. Твердий формоутворювач характеризується фізичними властивостями матеріалу, з якого він виготовлений (його змочуваністю, щільністю, теплопровідністю, теплоємністю), а також конфігурацією (форма отвору або щілини, глибина отвору, форма. отвори по глибині). У теорії витягування кристалів за способом Степанова передбачається умова: сума потоків тепла, що виділяється при твердінні розплаву,, і тепла, що поступає до фронту кристалізації з рідкої фази, дорівнює потоку тепла, що відводиться від фронту кристалізації через тверду фазу. Дана умова потрібна для стійкого зростання кристала із збереженням габаритів його поперечного перетину, кут сполучення рідкої фази з поверхнею зростаючого кристала є одній з важливих капілярних характеристик, що визначають процес зростання і формоутворення кристала. Таким чином, форма поперечного перетину кристала залежить від теплових і капілярних умов процесу.

Метод БЗП ґрунтується на вирощуванні кристалів шляхом витягування їх вгору від вільної поверхні великого об'єму розплаву з ініціацією початку кристалізації шляхом приведення кристала (або декількох кристалів) затравки заданої структури і кристалографічної орієнтації в контакт з вільною поверхнею розплаву. Може використовуватися для вирощування кристалів елементів і стійких при температурах плавлення-кристалізації хімічних сполук. Метод найбільш відомий стосовно вирощування монокристалічного кремнію. За час використання були розроблені різні модифікації методу. Так для вирощування профільованих кристалів використовується модифікація методу Чохральського, звана методом Степанова. Модифікація найбільш відома стосовно вирощування сапфіра і кремнію.

Метод, розроблений їм в 1916 р., полягав в тому, що кристал нарощувався з розплаву на приманці, що оберталася, яка повільно, поступово, але безперервно витягувалася з розплаву. При цьому утворювалася так звана буля - кристал у вигляді циліндра з конічною верхівкою і конічною нижньою частиною. Метод дозволяв міняти діаметр булі шляхом регулювання швидкості витягування і температури. Одне з достоїнств методу - відсутність контакту зростаючого кристала із стінками тигля. Перша хвиля популярності методу Чохральського припала на 1950-ті р., коли створювалася сучасна електроніка і потрібно було організувати промислове виробництво кремнієвих монокристалів.

Основні етапи розвитку кремнієвої електроніки (кремній, не дивлячись на появу нових напівпровідникових матеріалів, залишається і надовго ще залишиться провідним матеріалом) тісно пов'язані з розвитком методу Чохральського. Спочатку в установках, керованих виключно уручну, вирощували булі діаметром 25 мм (у країнах Заходу - 1 дюйм). Потім установки стали автоматичними, розуміння процесу і управління їм покращали, діаметр булі виріс до 50 мм. З часом перейшли на 75-, 100- і навіть на 150-міліметрові булі. Адже чим більше діаметр, тим більше (у квадратичній залежності) площа одиночної кремнієвої пластинки, тим більше інтегральних мікросхем можна розмістити на пластинці за один технологічний цикл і тим, отже, дешевше кінцевий продукт. На кожній з 200-міліметрових пластин сьогодні розміщують до 10 млрд. компонентів електронних схем.

Швидкості росту кристалів в установках Чохральського досягають 80 мм/ч. Вже випробовуються установки, що дозволяють отримувати булі діаметром 300 мм, в дослідницьких центрах ведуться роботи над методами здобуття буль діаметром 400 мм і говорять навіть про постановку програм переходу до 500-міліметрових булів. Якщо ще два-три роки тому кристали масою 50-60 кг вважалися рекордними, то зараз вже ставиться мета отримувати кристали масою 200 кг

Безтигельна зонна плавка - різновид зонної плавки, що не використовує тигля або іншого контейнера. Метод безтигельної зонної плавки (БЗП) дозволяє отримувати високоякісні, чисті монокристалічні матеріали, перш за все - напівпровідникові. БЗП полягає в переміщенні зони розплаву уподовж вертикально розташованого вихідного злитка. Зона розплаву утворюється за рахунок створення вузької зони нагріву за допомогою одновиткового кільцевого індуктора, що оточує злиток. Процес проводиться у вакуумі або контрольованій атмосфері. Це забезпечує високу чистоту вирощуваного кристала. Заготівка і кристал затравки у вигляді стрижнів різного діаметру, встановлюються співісний, їх кінці оплавляються і приводяться в зіткнення. За подальше утримання розплавленої зони між заготівкою і кристалом затравки (або частково готовим) відповідають сили поверхневого натягнення розплаву.

При пониженні температури розплавленої зони можливе зрощення заготівки і перекристалізованого матеріалу з подальшим розломом місця спайки і розривом зони. При перегріві зони можлива протока розплаву із зони. Підбір швидкостей перетягування, конфігурації зони і теплових полів, кількості енергії, що підводиться, для виключення змерзання або протоки зони є, строго кажучи, нетривіальним завданням, особливо для злитків великого діаметру. В разі великого діаметру підсумкового кристала форма зони може мати вигляд двох крапель зв'язаних один з одним тонким перешийком. Індуктивний нагрівальний елемент в цьому випадку має плоску частину, що розташовується безпосередньо над периферичними областями монокристала довкола перешийка.

Заготівку і кристал затравки з готовим кристалом, що формується на нім, розділені розплавленою зоною повільно переміщають вниз відносно зони нагріву так, щоб розплавлена зона поступово поглинала все нові ділянки заготівки, а внизу із зони поступово витягувався вже готовий кристал. При цьому фактично заготівка поступово розплавляється, а готовий кристал поступово зростає з розплаву, що поступає при оплавленні заготівки. Готовий кристал також представляє собою стрижень відносно невеликого діаметру. Кристалографічною орієнтацією готового кристала можна управляти, встановлюючи внизу монокристал затравки заданої орієнтації.

Легуванням кристала можна управляти у відносно вузьких межах шляхом введення легуючих елементів в газове середовище установки вирощування.

У загальному випадку діаметри підсумкового злитка і вихідної заготівки можуть не збігатися. Як правило, діаметр заготівки рівний або менше діаметру підсумкового кристала (заготовки меншого діаметру легко проплавити, але це приводить до зменшення довжини підсумкового кристала і збільшення висоти і робочого об'єму установки).

Технологічний процес включає наступні стадії:

. розміщення в ростовій установці кристала затравки і заготівки, вакуумування установки, створення захисної атмосфери при необхідності;

. введення в зону нагріву нижньої частини заготівки і оплавлення її до утворення невеликої краплі;

. введення в зону розігрівання кристала затравки і приведення його в контакт з краплею;

. зворотна подача (вгору) кристала затравки спільно із заготівкою для проплавлення кристала затравки до ділянки з непорушеною структурою;

. пряма подача (вниз) кристала затравки спільно із заготівкою в ході поступового зростання основного кристала;

. при проведенні зонного очищення прохід розплавленої зони при прямій подачі уздовж всієї довжини одного і того ж кристала може повторюватися кілька разів - при цьому домішки відтісняються із зростаючого кристала в його нижню частину;

. охолоджування і вивантаження кристала з установки, підготовка установки до наступної плавки.

2.5.3 Метод Чохральського

Ідея методу здобуття кристалів по Чохральському полягає в зростанні монокристала за рахунок переходу атомів з рідкої або газоподібної фази речовини в тверду фазу на їх кордоні розділу.

Рис. 2.5 Вирощування кристалу методом Чохральського.

Стосовно кремнію цей процес може бути охарактеризований як однокомпонентна ростова система рідина - тверде тіло. Швидкість росту визначається числом місць на поверхні зростаючого кристала для приєднання атомів, що поступають з рідкої фази, і особливостями перенесення на кордоні розділу.

Технологія процесу полягає в тому, що монокристал затравки високої якості опускається в розплав кремнію і одночасно обертається. Здобуття розплавленого полікремнія відбувається в тиглі в інертній атмосфері (аргону при розрідженні ~104Па.) при температурі, що трохи перевершує точку плавлення кремнію

Т=1415°С. Тигель обертається в напрямі протилежному до обертання монокристала для здійснення перемішування розплаву і зведення до мінімуму неоднорідності розподілу температури. Вирощування при розрідженні дозволяє частково очистити розплав кремнію від летких домішок за рахунок їх випару, а також понизити освіту на внутрішньому облицюванні печі нальоту порошку монооксиду кремнію, попадання якого в розплав приводить до утворення дефектів в кристалі і може порушити монокристалічне зростання.

Рис.2.6 Вирощування при розрідженні

На початку процесу зростання монокристала частина монокристала затравки розплавляється для усунення в нім ділянок з підвищеною щільністю механічної напруги і дефектами. Потім відбувається поступове витягування монокристала з розплаву. Для здобуття монокристалів кремнію методом Чохральського розроблено і широко використовується високопродуктивне автоматизоване устаткування, що забезпечує відтворне здобуття бездіслокаційних монокристалів діаметром до 200-300 мм. Із збільшенням завантаження і діаметру кристалів вартість їх здобуття зменшується. Проте в розплавах великої маси (60-120кг) характер конвективних потоків ускладнюється, що створює додаткові труднощі для забезпечення необхідних властивостей матеріалу. Крім того, при великих масах розплаву зниження вартості стає незначним за рахунок високої вартості кварцового тигля і зменшення швидкості вирощування кристалів із-за труднощів відведення прихованої теплоти кристалізації. У зв'язку з цим з метою подальшого підвищення продуктивності процесу і для зменшення об'єму розплаву, з якого виробляється вирощування кристалів, інтенсивний розвиток отримали установки напівбезперервного вирощування. У таких установках виробляється додаткове безперервне або періодичне завантаження кремнію в тигель без охолоджування печі, наприклад шляхом підживлення розплаву рідкою фазою з іншого тигля, який, у свою чергу, також може періодично або безперервно користується твердою фазою. Таке удосконалення методу Чохральського дозволяє понизити вартість вирощуваних кристалів на десятки відсотків. Крім того, при цьому можна проводити вирощування з розплавів невеликого і постійного об'єму. Це полегшує регулювання і оптимізацію конвективних потоків в розплаві і усуває сегрегації неоднорідності кристала, обумовлені зміною об'єму розплаву в процесі його зростання.

Для здобуття монокристалів n- або р-типу з необхідним питомим опором проводять відповідне легування вихідного полікристалічного кремнію або розплаву. У завантажуваний полікремній вводять відповідні елементи (Р, В, As, Sb та ін.) або їх сплави з кремнієм, що підвищує точність легування.

З установки витягують кремнієвий злиток діаметром 20-50см і завдовжки до 3 метрів. Для здобуття з нього кремнієвих пластин заданої орієнтації і завтовшки в декілька десятих міліметра виробляють наступні технологічні операції:

1. Механічна обробка злитка: відділення частини затравки і хвостової злитка; обдирання бічної поверхні до потрібної товщини; шліфовка одного або декількох базових зрізів (для полегшення подальшій орієнтації в технологічних установках і для визначення кристалографічної орієнтації); різання діамантовими пилами злитка на пластини: (100) - точно по плоскості (111) - з разорієнтацією на декілька градусів.

. Травлення. На абразивному матеріалі SIC або Al₂О₃ видаляються пошкодження висотою більше 10мкм. Потім в суміші плавикової, азотної і оцетової кислот, приготованій в пропорції 1:4:3, або розчину лугів натрію виробляється те, що труїть поверхні

. Полірування - здобуття дзеркальне гладкій поверхні. Використовують суміш поліруючої суспензії (колоїдний розчин часток SiО₂ розміром 10нм) з водою.

У остаточному вигляді кремній вдає із себе пластину діаметром 15-40см, завтовшки 0.5-0.65мм з однією дзеркальною поверхнею.

Основна частина монокристалів кремнію, що отримуються методом Чохральського, використовується для виробництва інтегральних мікросхем; незначна частина (близько 2%) йде на виготовлення сонячних елементів. Метод є оптимальним для виготовлення приладів, що не вимагають високих значень питомого опору (до 25Ом*см) через забруднення киснем і іншими домішками з матеріалу тигля.

2.5.4 Дефекти монокристалічного Si

Кристали кремнію, що отримуються методами Чохральського і БЗП для цілей твердотілої електроніки, в переважній більшості є бездіслокаційними. Основними видами структурних дефектів в них є мікродефекти (МД) розміром від доль нанометрів до декількох мікрометрів з концентрацією 107см³ і більш. Розрізняють в основному три види МД: дислокаційні петлі, стабілізовані домішкою, і їх скупчення (А-дефекти); сферичний, подовжений або плоский домішковий преципітат і частки щільної кремнієвої фази (В-дефекти) і скупчення вакансій (Д-дефекті). Передбачається, що МД можуть утворюватися безпосередньо в процесі кристалізації, при обробці кристала (термічною, радіаційною, механічною і ін.), а також в процесі роботи напівпровідникового приладу. Так, при зростанні кристала МД можуть виникати в результаті захвату зростаючим кристалом домішкових комплексів і часток, збагачених домішкою, крапель розплаву, а також агломератів атомів кремнію. На післяростових етапах формування МД відбувається в основному в результаті розпаду твердого розчину домішки або власних точкових дефектів в кремнії на гетерогенних центрах або первинних МД, що утворилися в процесі зростання кристала. Основними фоновими домішками в монокристалах кремнію є кисень, вуглець, азот, швидкодифундуючі домішки важких металів. Кисень в кремнії залежно від концентрації, форми існування і розподілу може надавати як негативний, так і позитивний вплив на структурні і електричні властивості кристалів. Концентрація кисню в кристалах, вирощених по методу Чохральського з кварцового тигля, визначається наступними джерелами: розчиненням тигля і вступом кисню в розплав з атмосфери камери вирощування. Залежно від в'язкості розплаву, характеру конвективних потоків в розплаві, швидкості росту кристалів концентрація кисню у вирощених кристалах змінюється від 5·10¹⁷ до 2·10¹⁸ см³. Межа розчинності кисню в кристалічному кремнії складає 1,8·10¹⁸. З пониженням температури розчинність кисню різко падає. Для контролю і зменшення концентрації кисню в кристалах кремнію, що вирощуються методом Чохральського, замість кварцових використовують тиглі, виготовлені з нітриду кремнію, ретельно очищають атмосферу печі (аргон) від кисневмісних домішок. Концентрація кисню в кристалах, що отримуються методом БЗП, зазвичай складає 2·10¹⁵-2·10¹⁶ см³.

Вуглець в кремнії є одній з найбільш шкідливих фонових домішок, що робить поряд з киснем значний вплив на електричні і структурні характеристики матеріалу. Вміст вуглецю в кристалах, що отримуються по методу Чохральського і БЗП, складає 5·10¹⁶-5*10¹⁷см³. Розчинність вуглецю в розплаві кремнію при температурі плавлення рівна (2-4)10¹⁸ см³, в кристалах - 6·10¹⁷см³. Ефективний коефіцієнт розподілу вуглецю в кремнії - 0,07.

Основними джерелами вуглецю у вирощуваних кристалах є монооксид і діоксид вуглецю, а також вихідний полікристалічний кремній. Оксиди вуглецю утворюються в результаті взаємодії монооксиду кремнію з графітом гарячих елементів теплового вузла і підставки для тигля в установці для витягування кристалів, в результаті взаємодії кварцового тигля з графітовою підставкою, окислення графітових елементів киснем. Для зниження концентрації кисню в кристалах зменшують його вміст в основних джерелах, зменшують число графітових і вуглецевмісних вузлів камери вирощування або нанесення на них захисних покриттів. Залишкова концентрація азоту в кристалах кремнію, отриманих по методах Чохральського і БЗП, не перевищує 10¹² см³. Межа його розчинності в твердому кремнії при температурі плавлення складає 4,5·10¹⁵ см³, рівноважний коефіцієнт розплавлення дорівнює 0,05. Основними джерелами азоту є газова атмосфера, виділення з графіту, тигель з нітриду кремнію. Будучи донором, азот, крім того, приводить до підвищення значень критичної напруги утворення дислокацій в кремнії. Концентрація швидкодифундуючих домішок важких металів (Fe, Сu, Аu, Сr, Zn та ін.) в кристалах кремнію, що вирощуються методом Чохральського і БЗП, не перевищує 5-10¹³, а в особливо чистих, отримуваних багатократною зонною плавкою, - 5-10¹¹ см³.

Таблиця 2.1

Параметр	Метод Чохральського	Метод зонної плавки
Максимальний діаметр пластини, мм	150 - 400	200
Питомий опір p- тип, Ом/см	0.005-50	0.1-3000
Питомий опір n- тип, Ом/см	0.005-50	0.1-800
Орієнтація	[111], [110], [100]	[111], [100]
Час життя не основних носіїв, мкс	10-50	100-3000
Вміст кисню, атом /см2	10-100	<10
Вміст вуглецю, атом/см2	10	<10

З точки зору розмірності виділяють наступних типів дефектів реальних кристалів: Точкові дефекти. До точкових дефектів відносяться:

·              дефекти по Шотки,

·              дефекти по Френкелю,

·              атоми домішки в положенні заміщення,

·              атоми домішки в міжвузлі.

Дефект по Шотки є вакансією в кристалічній решітці. Вакансія утворюється, як правило, на поверхні кристала. При цьому атом або покидає грати або залишається з нею зв'язаним. Надалі вакансія мігрує в об'єм кристала за рахунок його теплової енергії. В умовах термодинамічної рівноваги концентрація цих дефектів NШ задається рівнянням:

Ш= C*exp(-W/kT)(2.3)

де C - константа, W - енергія утворення даного вигляду дефекту. Для кремнію значення: W= 2,6 еВ.

Дефект по Френкелю є вакансією і міжвузольним атомом. Концентрація цих дефектів обчислюється також за формулою, але з великим значенням енергії утворення міжвузольного атома W= 4,5 еВ. Вакансія і міжвузольний атоми переміщаються усередині грат за рахунок теплової енергії.

Можливе впровадження домішкових атомів в кристалічну решітку. При цьому атоми домішки, заміщення, що знаходяться в положенні, створюють енергетичні рівні в забороненій зоні напівпровідника. Атоми домішки, що знаходяться в міжузліях, не створюють цих рівнів, але впливають на механічні властивості напівпровідника.

До лінійних дефектів відносяться:

• краєва дислокація;

• гвинтова дислокація.

Краєві дислокації виникають за рахунок паралельного зсуву атомів однієї плоскості відносно іншої на однакову відстань b в напрямі паралельному можливому переміщенню дислокації.

Гвинтові дислокації також виникають за рахунок зсуву атомної плоскості, але атоми зміщуються на різні відстані в напрямі перпендикулярному переміщенню дислокації. Обидва типи дефектів утворюються за рахунок механічної напруги, що існує в кристалі, і обумовлені градієнтом температури або великої концентрації домішкових атомів. Краєві дислокації в кристалах, використовуваних для виробництва ІС, як правило, відсутні.

До поверхневих дефектів відносяться: кордони зерен монокристалів, двійникові кордони. Двійникування - зміна орієнтації кристала уздовж деякої плоскості, званою плоскістю двійникування.

Ці дефекти виникають в процесі зростання в певних частинах кристалічного злитка. Для виробництва ІС такі кристали не використовують, їх відбраковують. Об'ємні дефекти в кремнії. Одним з проявів тривимірних порушень в кристалічній решітці є мікродефекти і преципітат (фаза, в якій виділяються домішкові атоми, в разі перевищення рівня розчинності в речовині при даній температурі). При зростанні кристалів кремнію з дуже низькою щільністю дислокацій виникає тип дефектів, які, ймовірно, характерні виключно для напівпровідникових кристалів і в даний час інтенсивно досліджуються. Із-за малого розміру їх називають мікродефектами. Картина розподілу мікродефектів в поперечному перетині кристала зазвичай має вигляд спіралі, тому її називають swirl-картиною. "Swirl" по-англійськи означає "воронка, спіраль". Swirl-картина виявляється і в кристалах вирощених по методу Чохральського і в кристалах зонної плавки незалежно від їх кристалографічної орієнтації. Вперше такі дефекти спостерігалися при тому, що виборчому труїть пластин бездіслокаційного кремнію. У них виявлені дефекти, що відрізняються від дислокацій, дефектів упаковки, двійників, преципітату і межзеренних кордонів. Вони давали фігури того, що труїть, названі "некристалографічними" або "порожніми" ямками того, що труїть. Некристалографічні ямки не мають певної орієнтації відносно кристала або один одного. Вони мають плоске дно і, отже, обумовлені витравленням локалізованих, приблизно сферичних дефектів, відмінних від дислокацій, які є лінійними дефектами і дають при тому, що труїть "глибокі" ямки в місцях свого виходу на поверхню. У досліджених кристалах за допомогою рентгенівської топографії і виборчого труїть були ідентифіковані два типи мікродефектів, що відрізняються за розміром і концентрацією. Мікродефекти великого розміру, названі

А- дефектами, розташовуються головним чином в областях, віддалених від поверхні кристала і від країв пластин. Мікродефекти меншого розміру (У - дефекти) спостерігаються у всьому об'ємі кристала аж до самої бічної його поверхні.

3. ОГЛЯД ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ СППР

У тій або іншій мірі системи підтримки прийняття рішень (СППР) присутні в будь-якій інформаційній системі (ІС). Тому, усвідомлено чи ні, до завдання створення системи підтримки прийняття рішень організації приступають відразу після придбання обчислювальної техніки і установки програмного забезпечення.

3.1 СППР «Вибір»

Діалогова програмна система «Вибір» призначена для підтримки прийняття рішень в різних сферах людської діяльності. Програма може стати незамінним помічником для керівників фірм, підрозділів, лабораторій, всім, хто бажає або вимушений за родом своєї діяльності приймати обґрунтовані раціональні рішення. СППР «Вибір» - аналітична система, є простим і зручним засобом, який допоможе структурувати проблему, побудувати набір альтернатив, виділити чинники, що характеризують їх, задати значущість цих чинників, оцінити альтернативи по кожному з чинників, знайти неточності і протиріччя в думках ОПР/експерта, проранжировати альтернативи, провести аналіз рішення і обґрунтувати отримані результати. Система спирається на математично обґрунтований метод аналізу ієрархій Томаса Сааті. Практичне подолання труднощів, пов'язаних з прийняттям рішення, полягає у включенні особи що приймає рішення (ОПР) в процес побудови моделей і прийняття рішень на їх основі. Для цього призначені людино-машинні (імітаційні) системи. Одним з класів таких систем є системи підтримки прийняття рішень (СППР), в рамках яких досвід і неформалізовані знання ОПР поєднуються з математичним.

СППР "Вибір" може використовуватися при вирішенні наступних типових задач:

• оцінка якості організаційних, проектних і конструкторських рішень;

• визначення політики інвестицій в різних областях;

• завдання розміщення (вибір місця розташування шкідливих і небезпечних виробництв, пунктів обслуговування);

• розподіл ресурсів;

• проведення аналізу проблеми по методу "вартість-ефективність";

• стратегічне планерування;

• проектування і вибір устаткування, товарів;

• вибір професії, місця роботи, підбір кадрів.

На основі аналізу тенденцій розвитку сучасних СППР та досліджень в областях інтеграції прикладних програм обґрунтована необхідність використання у процесі розробки та функціонування СППР об’єктно-орієнтованої мови, що підтримує сталі об’єкти;

3.2 Об’єктно-орієнтована мова LIANA

Була розроблена нова об'єктно-орієнтована мова LIANA, що дозволяє формалізувати різні аспекти розробки і функціонування СППР. Програмно реалізовані сервісні засоби налаштування LIANA - програм. Інтеграція моделей базується на описі ієрархії наборів даних в СППР за допомогою класів мови LIANA. Мова LIANA відноситься до сімейства алголоподібних мов програмування. Мова використовує LA(1) - алгоритм синтаксичного аналізу, бінарні дерева, для організації коди стік для представлення даних. Розроблений переносний інтерпретатор мови і система автоматичної побудови liana-програм.

Розроблена методика інтеграції моделей в СППР, що дозволяє проводити інтеграцію незалежно розроблених моделей без змін в програмній реалізації окремих модулів. Система LIANA призначена для швидкої і зручної побудови СППР, що відповідають сучасним вимогам, тобто СППР повинна мати розвинений інтерфейс користувача, використовувати ГІС, забезпечувати зручне зберігання необхідних даних і попередніх результатів роботи з системою, бути гнучкою і переносною. Система LIANA містить як основні компоненти інтерпретатор мови програмування, сервісні засоби написання і відладки liana-програм, засоби автоматичної побудови LIANA-програмі під час роботи СППР, системонезалежне ядро - центральну частину СППР, що розробляється, розширення ядра для налаштування на специфічне програмне і інформаційне середовище, СУБД СППР, набір класів і функцій для створення інтерфейсів користувача. Розширення ядра включає засоби адаптації до різних операційних систем, типів прикладних завдань, типам обміну даними, вимог до часу обміну, засобам роботи з ГІС, засобам здобуття даних з системи моніторингу. Програмно-інструментальна система LIANA складається з:

• інтерпретатора мови LIANA;

• ядра системи LIANA, керівника запуском прикладних завдань, що входять до складу СППР, підготовкою даних, обміном даними між різними частинами програмного забезпечення СППР;

• блоків побудови інтерфейсу користувача в ОС DOS, UNIX, WINDOWS;

Відповідно до традиційного (орієнтованим на моделі) підходу, ввівши початкові дані і виконуючи прикладні завдання в деякому порядку, можна отримати необхідні результати. Проте такий підхід має ряд недоліків:

• на додаток до звичних для користувача речей - карт, даних, графікам - вводяться нові для користувача поняття моделі, ГІС, бази даних;

•у сучасних СППР порядок виконання моделей може бути дуже складним і неочевидним для користувача, що-небудь приводить до необхідності роботи експерта, або (при спробі автоматизації) зводить систему до «однієї кнопки», спроба з'єднання цих двох підходів веде до створення двох інтерфейсів користувача;

Інтеграція і створення системи стають досить складним процесом і вимагають зміни програмного забезпечення при вставці нових або зміни параметрів існуючих моделей. Описавши набори даних як класи на мові LIANA, що містять інформацію про:

• вмісті набору даних;

• способі його здобуття (запуск моделюючого завдання, зв'язок з ГІС, базою даних, запит до користувача);

• інших наборах даних, необхідних для здобуття даного набору;

• способі відображення набору даних в інтерфейсі користувача.

Таким чином, ми дамо ядру системи LIANA повну інформацію, необхідну для роботи. Зробивши основною «одиницею виконання» набір даних, і, вважаючи, що запуск моделюючого завдання, зв'язок з ГІС, базою даних, запит до користувача - лише засоби створення наборів даних, ми зможемо: дати можливість користувачеві працювати лише із звичними для нього об'єктами (таблиця, карта, графік); відображувати всі етапи процесу прийняття рішення - як прийняття проміжного рішення, так і прийняття остаточного рішення, відповідні звичайному (не комп'ютерному) процесу прийняття рішення; забезпечуючи роботу користувачів різного рівня, дати можливість користувачеві переглядати і створювати набори даних, що лише цікавлять його, аж до набору даних «Рішення», що приведе до автоматичного запуску всього ланцюжка створення наборів даних; зробити програмне забезпечення СППР гнучким. З'являється можливість змінювати моделі і додавати нові без яких-небудь змін системи в цілому. Підсумовуючи викладене вище, можна перерахувати основні ідеї, на яких базується програмно-інструментальна система LIANA: Кожне прикладне завдання: використовується в СППР для підготовки деяких даних, необхідних для інших завдань і користувача; потребує вхідних даних, що є результатами роботи інших прикладних завдань або що вводяться користувачем; може бути запущена на виконання лише якщо готові всі необхідні вхідні дані.

Вже впродовж більше 20 років середовище графічного програмування Labview дозволяє інженерам і ученим застосовувати революційні методи розробки масштабованих застосувань для завдань тестування, вимірів і управління. Накопичений за цей час досвід дає можливість швидко і без великих за-витрат здійснювати взаємодію між устаткуванням для вимірів і управління, проводити аналіз даних, передавати результати через мережеві інтерфейси і створювати розподілені системи. Як правило, розробка програмного забезпечення (ПЗ) для контролю і управління технологічними процесами і науковими експериментами виробляється програмістами на мовах високого рівня, таких як C++, Delphi, PASCAL і їх visual версіях. Така дорога розробки (ПЗ) малоефективна з причини тривалості самого процесу написання і відладки програми. Крім того, програміст, будучи фахівцем в мовах програмування має смутне уявлення про апаратні тонкощі системи (протоколи роботи портів введення/виводу, принцип сполучення пристроїв, архітектура мікроконтролерів і так далі), що часто приводить до помилок роботи ПЗ і устаткування. Розробка відлагодженого ПЗ займала декілька тижнів, а то і місяців. Середовище графічного проектування Labview корінним чином міняє відношення до розробки контрольно-вимірювальних систем, що управляють, зокрема ПЗ для їх роботи. За рекорд стислі терміни LabView дозволяє створити складний і високонадійний віртуальний інструмент. За допомогою інтуїтивний зрозумілих функції і вбудованих готових віртуальних інструментів, як в дитячому конструкторі, можна створити додаток, якому можна довірити управління найскладнішим технологічним процесом або науковим експериментом. Наявність в LabView функцій роботи, що легко конфігуруються, з портами по протоколу Rs-232 і Rs-485 роблять її незамінною в промисловому вживанні.

3.3 Особливості середовища LabView

Для плідної наукової роботи і експериментів потрібний парк дорогих інструментів. Технології National Instruments надають можливість при малих витратах отримати високоякісний інструмент як для збору, обробки і представлення різного роду експериментальної інформації (спектральний аналіз, Фур'є аналіз і ін.), так і для управління технологічними процесами реального і нереального часу. В даний час в подібних системах зростання монокристалів для забезпечення високої стабільності підтримки температури в камері зростання застосовуються автоматичні системи управління електроживленням нагрівального елементу, що базується на промисловому високочастотному регулювальнику температури і програмному задатчику рівня. Градуювання температури нагрівача здійснюється за допомогою оптичного пірометра.

Віртуальному інструменту LabView відведена найвідповідальніша роль в управлінні процесом. Попередній аналіз можливостей LabView показав, що система містить всі необхідні функції і віртуальні інструменти для швидкої і високоефективної побудови експериментальної системи регулювання. Крім того, виняткова стабільність в роботі і відсутність “зависань” віртуального інструменту дали зрозуміти, що LabView сміливо можна довірити управління відповідальним процесом. Були визначені функції, покладені на віртуальний інструмент LabView. У LabView організований діалог з оператором для визначення параметрів зростання монокристала кремнію, ведеться протокол поточних умов в ростовій камері. У LabView була реалізована найважливіша частина алгоритму автоматичного регулювання температурою процесу вирощування монокристалів кремнію. National Instruments LabView є високоефективним середовищем графічного програмування, в якому можна створювати гнучкі і масштабовані додатки вимірів, управління і тестування з мінімальними тимчасовими і грошовими витратами. LabView поєднує в собі гнучкість традиційної мови програмування з інтерактивною технологією Експрес ВП, яка включає автоматичне створення коди, використання помічників при конфігурації вимірів, шаблони додатків і що набудовуються Експрес ВП. Завдяки цим особливостям і новачки, і експерти можуть легко і швидко створювати додатки в LabView. Інтуїтивно зрозумілий процес графічного програмування дозволяє приділяти більше уваги вирішенню проблем, пов'язаних з вимірами і управлінням, а не програмуванню.

Переваги LabView:

• Повноцінна мова програмування

• Інтуїтивно зрозумілий процес графічного програмування

• Широкі можливості збору, обробки і аналізу даних, управління приладами, генерації звітів і обміну даних через мережеві інтерфейси

• Драйверна підтримка більше 2000 приладів

• Можливості інтерактивної генерації коди

• Шаблони додатків, тисячі прикладів

• Висока швидкість виконання програм

• Вчення, що відкомпілювалися, і технічна підтримка світового рівня

• Сумісність з операційними системами Windows2000/NT/XP, Linux і Solaris.

Широта вживання: Додатки, написані в LabView, знаходять вживання у всьому світі у всіляких галузях промисловості:

• Автомобільна промисловість

• Телекомунікації

• Аерокосмічна промисловість

• Напівпровідникова промисловість

• Розробка і виробництво електроніки

• Управління технологічними процесами

Завдяки своїй гнучкості і масштабованості, Labview може використовуватися на всіх етапах технологічного процесу: від моделювання і розробки прототипів продуктів до широкомасштабних виробничих випробувань. Вживання інтегрованого середовища Labview для виміру сигналів, обробки результатів і обміну даними підвищить продуктивність всього підприємстваLabView - єдина платформа для управління, вимірів і моделювання. Вже майже 20 років інженери і учені використовують середовище графічного програмування National Instruments Labview для створення автоматизованих систем збору даних і управління приладами, які знайшли вживання як в дослідницьких і випробувальних лабораторіях, так і на технологічних виробничих лініях. Весь цей час середовище LabView постійно удосконалювалося - завдяки регулярному виходу нових версій, а також випуску спеціалізованих модулів, бібліотек і доповнень, обумовлених побажаннями користувачів і дослідницькою роботою колективу розробників Labview, і фактично стала стандартом у ряді галузей науки і техніки. Згідно зі своєю фундаментальною ідеєю, Labview дозволила інженерам, що не мають глибоких знань і досвіду в традиційному програмуванні, швидко створювати складні автоматизовані системи вимірів і управління. Але в своєму розвитку Labview стала більша, ніж просто мовою програмування. Labview надає користувачеві широку гамму інструментів, які утворюють графічну платформу розробки для моделювання, управління і тестування. У даній статті коротко розглядаються інструментальні засоби і бібліотеки, які просувають платформу Labview в нових, усе більш перспективні галузі промисловості і на нові сегменти ринку високих технологій. Labview 8 є високоефективною, але простою у використанні оболонкою для проектування, управління, запуску і синхронізації розподілених систем. Для задоволення ваших поточних і перспективних потреб Labview забезпечує: підтримку різної архітектури і платформ виконання, таких як персональні, промислові, портативні і вбудовані комп'ютери, у тому числі багатопроцесорні системи з ПЛІС і цифровими сигнальними процесорами, а також системи, що працюють під управлінням ОС реального часу. Моніторинг і управління розподіленими вузлами системи з єдиної інтерактивної оболонки Проекту Labview (Labview Projet). Спрощення передачі даних між різними обчислювальними вузлами за допомогою нової Змінної Загального Доступу Labview 8 (Labview Shared Variable). Графічна платформа розробки додатків Labview сприяє підвищенню продуктивності праці інженерів і учених - від розробки простих лабораторних стендів до створення складних розподілених систем з інтелектуальними вузлами. Унікальне поєднання простих графічних засобів розробки, підтримка широкого спектру пристроїв введення-виводу, можливостей програмування розподілених систем і швидкорослого співтовариства користувачів робить платформу LabView передовим продуктом, використовуваним для вирішення завдань проектування, управління і вимірів.

Програмні застосування, що створюються в LabView, носять назву віртуальних приладів (ВП). ВП складається з двох основних частин (рис. 3.1.).

Лицьова або передня панель, що є інтерактивним інтерфейсом користувача і імітуюча панель деякого пульта управління, на якому розміщуються кнопки, перемикачі, індикатори, діаграми, графіки і інші засоби відображення і управління; функціональна панель або блок-схема, що є ілюстрованим алгоритмом дій ВП, що одночасно є вихідним текстом ВП, в якій за допомогою мови G здійснюється процес розробки вихідної коди віртуального інструменту у вигляді окремих графічних піктограм, що здійснюють різні функції, і зв'язків між ними.

Рис. 3.1 Лицьова і функціональна панелі ВП

Структура обох панелей однакова. Основним елементом кожної панелі є робоча область, в якій і розміщуються елементи. На панелях є верхнє меню і набір функціональних кнопок. Розмір вікон може регулюватися користувачем. Для обох панелей доступна панель інструментів Tools (рис. 3.2), що включає набір кнопок, що управляють, для зміни режиму редагування.

Рис. 3.2 Панель Tools

При активній передній панелі стає доступною панель Controls (рис. 3.3). З її допомогою здійснюється візуальне розміщення регулювальників і індикаторів на передній панелі ВП.

Рис. 3.3 Панель Controls

У панелі Controls регулювальники і індикатори розподілені по окремих групах по деяких ознаках: числові, логічні, строкові, масиви, діалогові і ін. При активуванні функціональної панелі стає доступною панель Functions (рис. 3.4), яка включає систематизовані набори стандартних елементів у вигляді окремих піктограм, з яких здійснюється складання блок-схеми ВП.

Рис. 3.4 Панель Functions

У останніх версіях LabView є дуже зручний інструмент для раз-робітки додатків - інтерактивні віртуальні експрес-прилади (ЕКСПРЕС-ВП), що є готовими модулями (фактично - підпрограми), призначеними для обробки і аналізу даних для більшості типових вимірювальних і випробувальних застосувань. ЕКСПРЕС-ВП розділені з тематики і забезпечують моментальний доступ до більш ніж 400 різним функціям аналізу і обробки сигналів, що міститься в LabView. Для їх використання досить помістити ікону ЕКСПРЕС-ВП на блок-діаграму і конфігурувати процедури введення/виводу, обробки і представлення даних. Процес розробки ВП включає:

. Розміщення регулювальників і індикаторів на передній панелі ВП. Для цього з панелі Controls вибирається об'єкт необхідного типа і зовнішнього вигляду і розміщується в необхідному місці на передній панелі. При цьому його розмір, колір, опис і назва можуть в подальшому мінятися.

. Додавання потрібних для прикладного завдання структур і функцій на функціональній панелі. Для цього з панелі Functions вибираються відповідні структури і функції, піктограми яких розміщуються на функціональній панелі.

. З'єднання регулювальників, індикаторів, констант, функцій і ін. на функціональній панелі за допомогою проводки.

Регулювальників і індикатори виконують ті ж функції, що і вхідні і вихідні параметри в текстових мовах програмування. Регулювальники призначені для введення інформації в ході виконання програми, а індикатори - для виводу. При розміщенні регулювальника/індикатора на передній панелі створюється піктограма, що відповідає, на блок-схемі. Символи на терміналі відповідають типові даних: наприклад, наприклад, DBL - термінал представляє дані у вигляді дійсних чисел з подвійною точністю, TF - логічний термінал і т.д. Терміналами є області функції, через які передається інформація. Вони аналогічні параметрам в текстових мовах програмування (рис. 3.5).

Рис. 3.5 Термінали

Вузли - це виконувані елементи програми. Вони аналогічні інструкціям, операторам, функціям, і підпрограмам в стандартних мовах програмування. У Labview є потужна бібліотека функцій для математичних обчислень, порівнянь, перетворень, введення/виводу і інших дій.

Піктограма - це ілюстроване представлення алгоритму ВП або текстовий опис ВП. Вона відповідає кожному віртуальному інструменту і розташовується в правому верхньому кутку передньої панелі (рис. 3.1). Для редагування піктограми використовується спрощений графічний редактор, що дозволяє створювати зображення, закрашуючи його окремі пікселі.

Рис. 3.6 Піктограма

Конектором є програмний інтерфейс віртуального інструменту. При використанні регулювальників або індикаторів на передній панелі для передачі даних у ВП, ці об'єкти повинні мати термінали на панелі конектора. Він викликається з контекстного меню на піктограмі ВП Show Connector. При цьому виділяються термінали для регулювальників на лівій половині панелі, а для індикаторів - на правій відповідно до їх кількості. Відповідність терміналу індикатору або регулювальникові встановлюється клацанням лівої кнопки миші на терміналі конектора, а потім на відповідному індикаторі або регулювальнику. Це особливо поважно при використанні ВП, що розробляється, в інших віртуальних інструментам для забезпечення можливості його підключення.(підмодуль ВП) є аналогом підпрограми. У створюваному ВП можливе використання будь-якого віртуального інструменту, що має конектор. Базові налаштування і тип ВП, що розробляється, встановлюються в контекстному меню піктограми. Діаграма (Chart) служить для графічного відображення отриманих даних. Налаштування діаграми здійснюється користувачем. Можливе одночасне відображення на одній діаграмі декількох залежностей різним кольором або типом лінії (рис. 3.7).

Рис. 3.7 Діаграма Chart

Можливі різні види представлення графіків у віртуальному осцилографі: Strip - відображення інформації подібно до дії самописця на паперовій стрічці, тобто нове значення наноситься зліва, якщо лінія дійшла до краю області відображення, попередні значення починає зрушуватися вправо. Scope-відображення інформації подібно до роботи осцилографа, тобто коли лінія досягає правого краю екрану, екран оновлюється, і лінія знову йде з лівого краю.подібний до режиму Scope, але екран не очищається при досягненні лінією правого кордону дисплея. Місце початку нового циклу відзначає червона вертикальна межа, яка зміщується вліво у міру вступу нової інформації.- інтегроване графічне середовище розробника для створення інтерактивних програм збору, обробки даних і управління периферійними пристроями. Програмування здійснюється на рівні функціональних блок-схем (блок-діаграм) з використанням графічної мови G.

Масив - набір даних одного типа. Масив може мати одне або декілька вимірів. Доступ до елементу масиву здійснюється по індексу. Індекс- це число від 0 до n-1, де n це число елементів масиву. Для ініціалізації масиву необхідно вибрати в панелі Functions-array-array Constant або Controls-array&cluster. Використовуючи Operating tool з палітри інструментів, ви можете вибрати числову, логічну або строкову константу, яку потрібно помістити в порожній масив.

Кластери (Clusters) - впорядкована сукупність елементів різного типа. Кластери можуть використовуватися при виведенні декількох графіків на діаграмі Chart (рис. 3.7) .

Рядок (String) є набором символів ASCII. На передній панелі ВП можуть бути розміщені строкові індикатори і регулювальники. Для роботи з рядками передбачені спеціальні функції, що забезпечують об'єднання рядків, визначення довжини рядка, редагування рядків, розбирання рядка на складові фрагменти і ін.

Таблиці (Table) - двовимірні масиви рядків. Передбачені лінійки скролінгу, цифрові індикатори для показу індексів рядків і стовпців, відсікання заголовків рядків і стовпців і ін. Функції введення/виводу інформації з файлу (File I\О) дають можливість здійснювати запис і зчитування даних, переміщення і перейменування файлів і тек, запис даних в двійковій формі і ін. У Labview передбачено три формати даних: ASCII Byte Stream (текстові файли), Datalog Files (дані в двійковій формі з можливістю доступу лише з додатків, що використовують мову G), Binary Byte Stream (дані в двійковому форматі).

Таким чином, Labview є високоефективним середовищем графічного програмування, в якому можна створювати гнучкі і масштабовані застосування для вирішення найширшого круга вимірювальних і випробувальних завдань з мінімальними витратами часу і матеріальних ресурсів.

 

4. ОПИС ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ І ПРОГРАМНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ПРОЕКТОВАНОЇ СИСТЕМИ

програмування графічний мова моделювання

4.1 Логіко-функціональна схема роботи програми

Розроблена система реалізує зміну та фіксацію температурних показників у виробничому процесі росту монокристалу кремнію методом Чохральского в установці "Редмет 90М".

Функціональна схема роботи системи приведена на наступному малюнку. Індикація переходу нагріву оболонки та розплаву.

Рис.4.1 Логіко-функціональна схема роботи програми

4.2 Основна панель розробки системи

Рис. 4.2 Фронтальна панель віртуального приладу

Розроблена система - це технічний пристрій, задачею якого є вимір і фіксація температури з датчиків в установці Редмет вирощування монокристалів кремнію методом Чохральского, який передає інформацію до віртуального приладу LabView. В даній роботі зміну температурного режиму ми емулюємо за допомогою генератора випадкових чисел (рис.4.3) у певному діапазоні, для зручності спостереження додаємо затримку (рис. 4.4), знімаємо та сумуємо показники з датчиків установки "Редмет 90М"та виводимо на екран (рис. 4.5).

Рис. 4.5 Візуалізація даних з датчиків

Згідно експлуатаційній документації установки виділяємо три рівня фіксації температури:

         температура нагріву оболонки (від 700 ⁰С);

         температура розплаву кремнію (від 1700⁰С );

         та гранична температура при фіксації якої виникає нештатна ситуація (від 2500⁰С).

Вважаємо що наш прилад знаходиться у виробничому цеху певного підприємства. При цьому віртуальний прилад засвічує попереджувальні індикатори (рис.4.6), якщо температурний режим переходить виділені граничні стани. Інженер, що спостерігає за рівнем температури, може призупинити виробництво, або попередити нештатну ситуацію охолодженням.

Рис. 4.6 Увімкнення індикаторів при переході граничних станів.

Основна температура подається за допомогою генератора випадкових величин і константи 700.

Нехай, відомо, що вірогідність надходження температури, що нагріває оболонку - 80 %. Тоді емуляцію такої температури можна виконати наступним чином : якщо згенероване число < 0,8, то згенероване число 0..10 додається до основної температури.

При цьому використовується новий оператор : У нього три входи :- true, s, f - false. Якщо s - істинне, то на виході оператора значення true, якщо ні - false. В нашому випадку в разі неістинності оператор повертає 0 (згенероване значення 0..10 не додається).

Аналогічно додається температура до 500 та до 1100⁰С, що підвищують нагрів основної температури відповідно до 1700⁰С (розплав кремнію) та 2500⁰С (перегрів ). Вірогідність виникнення температури такого рівня - 0,4 та 0,04. Не слід забувати, що вірогідність випадання 500 в першому генераторі та 1100 у другому одночасно дорівнює добутку цих вірогідностей:=P1*P2=0,8*0,5=0,4. Аналогічно P123=0,4*0,1=0,04.

Задані вірогідності можуть бути змінені у коді віртуального приладу.

На виході маємо сгенеровану основну температуру (показання приладу), що змінюється в часі, та постійні температури, що відображають граничні рівні виробничого процесу. Всі температури відображаємо на єдиному графіку. Для цього використовуємо функцію .

Графік в LabView позначається символом.. При перевищенні основною температурою значення, вказаною константою, засвічується попереджувальний індикатор .

Загальний код для виводу графічної інформації показаний на рис 4.6.

Аварійне зупинення процесу здійснюється інженером за допомогою кнопки в циклі while loop.

Створений графічний код має вигляд (рис. 4.7)

Рис. 4.7 Графічний код розробки

4.3 Створення бібліотеки користувача віртуальних приладів

В ході розробки віртуального приладу, нами була створена бібліотека користувача Diplom.llb, яка містить два допоміжних віртуальних приладів :

pass.vi; - stroka.vi.

Допоміжний файл pass.vi був створений для обмеження доступу та введення паролю. Фронтальна панель його має вигляд (рис. 4.8):

Рис. 4.8 Допоміжний віртуальний прилад для обмеження доступу

При створенні ми установити на лицьову панель рядковий регулятор «Strіng Control». Змінити мітку регулятора «Strіng» на «Пароль». Установили режим передачі рядка з регулятора в блок-діаграму безпосередньо після введення кожного символу. Для цього ввімкнули перемикач «Update Value whіle Typіng» контекстного меню. Змінили вид відображення рядка в дисплеї регулятора на відображення введених символів у вигляді зірочки, вибравши пункт контекстного меню Password Dіsplay. Установили на лицьову панель рядковий індикатор «Strіng Іndіcator». Змінили мітку індикатора з «Strіng» на «Доступ». Установили на лицьову панель логічний індикатор «Square LED». Змінили мітку індикатора з «Boolean» на «Підтвердження». Використовуючи інструмент «Вибір» розтягнули логічний елемент, щоб його розміри відповідали розмірам рядкового індикатора.

Перейшли у вікно блок-діаграми і установили у вільному від терміналів місці структуру «Case Structure». Зв'язали термінал «Пароль» з терміналом «Селектор» структури. Використовуючи інструмент «Текст» змінили значення ідентифікатора «True» на «1111». Комбінація «1111» буде ключовим словом пароля, а субдіаграма з цим ідентифікатором буде виконуватися, якщо буде введений правильний пароль. Установили у вікно ідентифікатора рядкову константу Strіng Constant, що знаходиться в субпалітрі «Strіng» палітри функцій. Ввели в константу інструментом «Текст» значення «Доступ дозволений» і зв'язали константу з терміналом рядкового індикатора «Доступ». Установили в тому ж вікні логічну константу «True Constant», що знаходиться в палітрі елементів керування та індикації субпалітри Boolean, і зв'язали її з терміналом логічного індикатора. Отримана блок-діаграма показана на рисунку 4.9.

Рис. 4.9 Блок-діаграма віртуального приладу для обмеження доступу

Допоміжний файл stroka.vi був створений для виводу на екран числових значень показання датчиків. Фронтальна панель його має вид (рис. 4.10):

Рис. 4.10 Допоміжний віртуальний прилад для виводу на екран числових значень показання датчиків

При створенні ми установити у вікно блок-діаграми, функцію «Format Value», яка знаходиться в палітрі функцій субпалітри «String/Number Conversion Functions», встановили елемент «String Constant» , який знаходиться в субпалітрі «String». Встановили значення рядка ініціалізації, використовуючи інструмент «Текст» для введення. В одну константу ввели текст "температура", в іншій - створили рядок форматування для числа з плаваючою комою в полі шириною 7, з 2-ма знаками після коми (%7.2). З'єднали регулятор «2», константи і функції. Підключили виходи функцій «Format Value» і константу «Tab Constant»  до вхідних терміналів, а термінал рядкового індикатора «Result String» - до вихідного терміналу функції «Concatenate Strings». Отримана блок-діаграма повинна відповідати наведеній на рисунку 4.11:

Рис. 4.11 Блок-діаграма віртуального приладу для виводу на екран числових значень показання датчиків

4.4 Хід розробки віртуального приладу

) Необхідно відкрити нове вікно для редагування коду набором комбінацій : LabView 7.1 → New Vi ( Blank Vi ) → Сtrl + E (при необхідності). Зображення на екрані матиме вигляд (рис. 4.12):

Рис. 4.12 Вікно для редагування коду

2) Розмістити у вікні наступні елементи, знаходячи їх за адресою:→ Show Functions Palette:

• Arith/Compare → Numeric → Add

• Arith/Compare → Numeric → Random Num

• Arith/Compare → Numeric → Multiply

• Arith/Compare → Numeric → Num Const. Числові значення вводити з клавіатури

• Arith/Compare → Comparison → Less

• Arith/Compare → Comparison → Select

• Arith/Compare → Comparison → Greater or і так далі.

) З'єднати елементи, як показано на (рис. 4.7). Натиснути комбінацію Сtrl+E. Передня панель створюваного віртуального приладу матиме вигляд (рис. 4.13):

Рис. 4.13 Панель віртуального приладу

Розмістити вікно, кнопку, індикатори, написи в потрібному місці. Редагувати елементи, натискаючи Properties (властивість об'єкта) - напис на панелі, що виникає при виділенні об'єкта та натисканні правої кнопки миші.

) Для запуску віртуального приладу обрати пункти меню:

Operate → Run (Сtrl+R).

Рис. 4.14 Виникнення позаштатної ситуації

Температура плавлення кремнію перевищила граничну позначку 2500^оС та увімкнувся попереджувальний індикатор перегріву розплаву - виникла нештатна ситуація.

5. ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ДОЦІЛЬНОСТІ РОЗРОБКИ ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТУ

 

.1 Витрати, пов'язані з розробкою програмного продукту

Важливим фактором, що впливає на процес формування ціни, є конкуренція на ринку, необхідність брати до уваги яку є очевидною. З метою підвищення конкурентоспроможності продукту може виникнути необхідність зниження його ціни на ринку. Важливо відмітити, що цілям підвищення конкурентоспроможності служить не тільки зниження ціни, але, також, і якість товару і його вигідні ознаки в порівнянні з аналогічним товаром конкурентів.

Найбільш важливим моментом для розроблювача, з економічної точки зору, є процес формування ціни. Програмні продукти являють собою досить специфічний товар з безліччю властивих їм особливостей. Багато їхніх особливостей проявляються й у методах розрахунків ціни на них. На розробку програмного продукту середньої складності звичайно потрібні досить незначні засоби. Однак, при цьому вона може дати економічний ефект, що значно перевищує ефект від використання досить дорогих систем.

Варто підкреслити, що у програмних продуктів практично відсутній процес фізичного старіння й зношування. Для них основні витрати доводяться на розробку зразка, тоді як процес тиражування являє собою, звичайно, порівняно нескладну й недорогу процедуру копіювання магнітних носіїв і супровідної документації.

Метою написання розділу є розрахунок затрат на створення моделі системи позаштатних ситуацій на виробництві. У розробці використана графічна мова програмування LabView 9.0.

Необхідні для розробки програмного продукту засоби обчислювальної техніки: персональна ЕОМ на базі процесора Pentium IV с тактовою частотою 2,1 Мгц, 512 Мб оперативної пам’яті, HDD 40 Гб, дисковод для компакт-дисків 4-х швидкісний.

Мінімальні апаратні вимоги для роботи додатку:

·        ПК типу IBM PC або сумісний з ним, продуктивністю не менше 166 МГц;

·        Оперативна пам'ять не менше 32 МГбайт;

·        Монітор із SVGA адаптером;

·        НЖМД не менше 4,3 Гбайт;

·        НГМД 3,5 дюйми;

·        Компакт-дисковий носій (CD);

·        Монітор, клавіатура, маніпулятор типу "миша".

5.2 Витрати, пов’язані з розробкою програми на ПК

Економічна доцільність розробки укладається в економії працевтрат у порівнянні з ручною обробкою та одержані більш вірогідної інформації за більш короткий час.

Таблиця 5.1 Витрати на матеріали

№ н/п	Найменування матеріалу	Витрата, шт.	Ціна, грн./шт.	Сума, грн.
1	Допоміжна література	1	57	57
2	Диск CD-RW	1	3	3
			Всього:	60

Витрати на устаткування і ПЗ

Програмне забезпечення Labview 9.0 - 1 шт за ціною 2150 грн;

Комп'ютер класу Pentium IV - 1 шт за ціною 3300 грн;

Вартість устаткування збільшується на вартість транспортування - 10% та вартість монтажу - 15%. Разом вартість устаткування складе:

С_об= 3300 + 330 + 495 = 4125 грн.

Амортизація комп'ютера складає 15% у квартал від залишкової вартості, тобто

А=Ф*На,(5.1)

де Ф - залишкова вартість на початок кварталу, На - норма амортизації.квартал 4125*0,15=618,75 грн.квартал (4125-618,75)*0,15=525,93 грн.квартал (4125-618,75-525,93)*0,15=447,05 грн.квартал (4125-618,75-525,93-447,05)*0,15=379,99 грн.

Разом амортизація аппаратного забезпечення = 1971,72грн.

Амортизація програмного забезпечення на 3 роки:

А_пр=2150/3=716,67 грн.

Таблиця 5.2 Основна заробітна плата програміста

№ п/п	Виконувачі	Трудомісткість, люд.дн.	Оклад, грн.	Витрати по з/п, грн.
1	Програміст	20	1300	1238,10

Додаткова заробітна плата програміста складає 20 % від основної заробітної плати:

,10*0,20=247,62 грн.(5.2)

Фонд заробітної плати являє собою суму основної й додаткової заробітної плати:

,10+247,62=1485,72 грн.(5.3)

Нарахування на ФОП:

,2% - пенсійний фонд;

,4% - соціальне страхування;

,6% - відрахування до державного фонду зайнятості на випадок безробіття;

% - на соціальне страхування від нещасного випадку на виробництві і професійних захворювань, які спричинили втрату працездатності.

Разом нарахування на соціальні потреби складають 37,2%.

1485,72*0,372=552,68 грн.(5.4)

Накладні витрати складають 250 % від величини основної заробітної плати:

,10*2,5=3095,25 грн.(5.5)

Таблиця 5.3 Калькуляція

№ п/п	Найменування статей витрат	Витрати, грн.
1	Амортизація апаратного забезпечення	1971,72
2	Амортизація програмного забезпечення	716,67
3	Видаткові матеріали	60
4	Основна заробітна плата програміста	1238,10
5	Додаткова заробітна плата програміста	247,60
6	Відрахування на соціальне страхування	552,68
7	Накладні витрати	3095,25
8	Інші витрати	120,00
Разом витратЗк= 8002,02

Витрати на ручну обробку інформації визначаються по формулі:

,(5.6)

де - об’єм інформації, що обробляється вручну, Мбайт;

- вартість однієї години праці, грн. / рік;

- коефіцієнт, що враховує додаткові витрати часу на логічні операції при ручній обробці інформації;

- норма виробітку, Мбайт / рік.

У даному випадку:

= 100 Мбайт (загальний розмір даних, що обробляються),

Заробітна плата оператора 1100 грн.

Ц=1100/21/8=6,55 грн./година,

Г_д = 2,5 (встановлений експериментально),

Н_в = 0,04 Мбайт / година.

Отже, витрати на ручну обробку інформації дорівнюють:

Зр=100*6,55*2,5/0,04=40937,5 грн.(5.7)

Витрати на автоматизовану обробку інформації розраховуються по наступній формулі:

,(5.8)

де - година автоматизованої обробки, рік.;

- вартість однієї години машинного часу, грн./рік;

- година роботи оператора, рік.;

- вартість однієї години роботи оператора, грн./рік.

Для даного випадку:_a = 180 год.,

Номінальний фонд робочого часу розраховується по формулі :

(5.9)

к - кількість відпрацьованих годин за рік;

к1 - щоденні втрати 9-10% (відпустка, дикретна відпустка та ін.)

к2 - внутрішні втрати робочого часу, 1- 2% (пільгові години, перерви та ін.).

К = д*р*м(5.10)

д - середня кількість робочих днів у місяці = 21;

р - тривалість робочого дня = 8;

м - кількість робочих місяців за рік = 11;

К = 21*8*11=1848 годин за рік.

= 1663,2 год.(5.11)

Час роботи оператора = 1663,2 годин за рік

Вартість однієї години машинної години дорівнює:

Ц_м = Ц_е*Р(5.12)

Ц_э - вартість 1квт електроенергії (0,24 грн.)

Р - споживана потужність комп'ютера в рік 160 Вт

Ц_м=0,24*0,16=0,04грн/рік₀ = 180 год,

Ц₀ =1100/ 21/8=6,55 грн. (заробітна плата оператора 1100 грн)

Отже, витрати на автоматизовану обробку інформації дорівнюють:

За=180*0,04+180*(6,55+0,04) =1193,40 грн.(5.13)

5.3 Економічний ефект від використання програмного забезпечення

Таким чином, річна економія від упровадження дорівнює:

Е_у = 40937,5 -1193,40-8002,02=31742,08 грн.(5.14)

Економічний ефект від використання програмного забезпечення за рік визначається по формулі, грн.:

.(5.15)

Ег=31742,08-2150*0,2=5918,416 грн.

Ефективність розробки може бути оцінена по формулі:

(5.16)

Ер=5918,416*0,4/8002,02=0,29

Якщо Ер >0,20 то наша розробка є економічно доцільною.

Вартісна оцінка результатів застосування програмного забезпечення за розрахунковий період Т визначається по формулі:

,(5.17)

де Т - розрахунковий період ;

Р_t - вартісна оцінка результатів t розрахункового періоду, грн.;

- дисконтуюча функція, яка вводитися з ціллю приводу всіх витрат та результатів до одного моменту часу.

Дисконтуюча функція має вигляд:

= 1 / (1 + р) ^t,(5.18)

де р - коефіцієнт дисконтування (р=Е_н =0,2, Е_н - нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень).

Таким чином,

(5.19)

Якщо програмне забезпечення заміняє ручну працю, отже, набір корисних результатів у принципі не міняється. У якості оцінки результатів застосування програмного забезпечення за рік береться різниця (економія) витрати, які виникають у результаті використання програмного забезпечення, тобто:

Р_t = Е_у

Припускається, що дана розробка без змін та доробок буде використовуватись у плині трьох років. Тоді вартісна оцінка результатів застосування програмного забезпечення (економія) за розрахунковий період Т = 3 роки складе:

=26451,73+22043,108+18369,25=66864,008 грн.

Економічний ефект від використання програмного забезпечення за розрахунковий період Т = 3 роки складе:

Е_т=66864,008-8002,02=58861,988грн.(5.20)

Таким чином, у результаті аналізу встановлено, що впровадження розробки виправдано й економічно доцільно.

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

Охорона праці - це система законодавчих актів, соціально-економічних, організаційних, технічних, гігієнічних та лікувально-профілактичних заходів і засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці.

Задачі охорони праці - забезпечення нормальних, здорових, безпечних умов праці, вивчення причин травматизму, професійних захворювань, пожарів та розробки систем заходів і вимог по їх усуненню.

Законодавство України про охорону праці базується на:

Конституція України, яка гарантує права громадян на працю, відпочинок, охорону здоров’я, медичну допомогу і страхування;

Закон України „Про охорону праці”, де вказано, що державна політика в області охорони праці базується на пріоритеті життя і здоров’я людей в умовах їх трудової діяльності. Відповідальність за створення нормальних і безпечних умов труда несе роботодавець незалежно від форми власності підприємства чи установи які здійснюють розробку виробництва та застосування ПЕОМ і ПК;

Норми штучного та природного освітлення визначені СНіП;

Закон України „Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення” де вказані основні вимоги гігієни та санітарії;

Параметри мікроклімату на робочих місцях регламентовані Держстандартом і ДСН;

Категорія робіт по величині загальних енерговитрат встановлена ДСН;

Закон України „Про загальнообов’язкове державне соціальне страхування від нещасного випадку на виробництві та професійного захворювання, які спричинили втрату працездатності”, який гарантує право трудящих на соціальний захист і компенсацію постраждалим матеріальних втрат при травмуванні і професійного захворювання;

Кодекс законів про працю (КЗпП) де викладені окремі вимоги охорони праці;

Пожежна безпека викладена в законі України „Про пожежну безпеку” і „Правила про пожежну безпеку в Україні”

Крім того є ряд Державних стандартів, правил, норм, інструкцій та інших нормативних документів, регламентуючих питання охорони праці.

6.1 Аналіз небезпечних і шкідливих факторів

Робочим місцем вважається місце постійного чи періодичного перебування працюючого для спостереження й ведення виробничого процесу чи експерименту. Організація робочого місця полягає у виборі робочої пози, визначенні робочих зон, розміщенні органів управління, індикаторів, інструментів і заготовок. Частина простору робочого місця, в якому здійснюються робочі процеси, може бути розділена на зони. Робоча поза буде найменш втомленою при умові, що робоча зона сконструйована правильно, тобто забезпечується відповідність цієї зони з оптимальним полем зору працюючого.

Одна з найважливіших задач охорони праці - забезпечення безпеки працюючих, тобто забезпечення такого стану умов праці, при якому виключено дію на працюючих небезпечних і шкідливих виробничих чинників.

Нанесення травми людині в умовах виробництва обумовлене наявністю небезпечних виробничих чинників:

підвищенні значення електричного струму, статичної електрики та рівня електромагнітних випромінювань;

підвищений рівень рентгенівських випромінювань;

підвищений рівень шуму;

несприятливі мікрокліматичні умови;

недостатнє або надмірне освітлення;

психофізіологічні шкідливі і небезпечні виробничі чинники.

Держстандарт 12.1.007-76 розповсюджується на шкідливі речовини, що втримуються в сировині, продуктах, напівфабрикатах і відходах виробництва, і встановлює загальні вимоги безпеки при їх виробництві, застосуванні та зберіганні. По ступеню впливу на організм шкідливі речовини діляться на чотири класи шкідливості:

-й - речовини надзвичайно шкідливі;

-й - речовини високо шкідливі;

-й - речовини помірно шкідливі;

-й - речовини мало шкідливі.

Гранично припустима концентрація (ГПК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони - обов'язкові санітарні нормативи для використання при проектуванні виробничих будинків, технологічних процесів, устаткування й вентиляції а також для попереджувального й поточного санітарного нагляду.

Держстандарт 12.1.005-88 розповсюджується на повітря робочої зони підприємств, встановлює загальні санітарно-гігієнічні вимоги до показників мікроклімату й допустимому змісту шкідливих речовин в повітрі робочої зони. Вимоги на допустимий зміст шкідливих речовин в повітрі робочої зони розповсюджуються на робочі місця незалежно від їх розташування.

Показники, якими характеризується мікроклімат є: температура повітря, відносна вологість повітря, швидкість руху повітря, інтенсивність теплового випромінювання. На організм людини і обладнання ПЕОМ великий вплив виявляє відносна вологість. При відносній вологості повітря більш 75-80% знижується опір ізоляції, змінюються робочі характеристики елементів, зростає інтенсивність відмов елементів ПЕОМ. Швидкість руху повітря і запиленість повітряного середовища виявляють вплив на функціональну діяльність людини і роботу приладів ПЕОМ.

Одним з найважливіших фізіологічних механізмів організму є терморегуляція, що залежить від мікрокліматичних умов навколишньої середи. Терморегуляція підтримує тепловий баланс організму людини при різноманітних метеорологічних умовах і тяжкості роботи, що виконується за рахунок звуження або розширення поверхні кровоносних судин і відповідної роботи потових залоз.

Несприятливий мікроклімат в процесі роботи викликає недомагання і втому організму, порушує нервову і розумову діяльність, сприяє зниженню спостережливості і швидкості реакції.

Психофізіологічні шкідливі і небезпечні виробничі чинники по характеру дії поділяються на фізичні і нервово-психічні перевантаження.

При експлуатації ПЕОМ можуть виникнути негативні явища в організмі людини. Розлади, що виникають в результаті постійного виконання дій, що повторюються, стосуються працівників, що використовують в своїй роботі клавіатуру. При цьому виникає синдром тунельного зап’ястя, який викликає розпухання сухожиль, і що супроводжується постійною біллю при виконанні будь-яких дій, навіть не зв’язаних безпосередньо з професійною діяльністю.

Відповідно діючим нормативним документам (СН 512-78 и ДСанПіН 3.3.007-98) площа приміщення 13,0м²; об’єм - 20м³. Стіна, стеля, підлога приміщення виготовляються з матеріалів, дозволених для оформлення приміщень санітарно-епідеміологічним наглядом. Підлога приміщення вкрита діелектричним килимком, випробуваним на електричну міцність.

Висота робочої поверхні столу для персонального комп’ютера (ПК) - 690мм, ширина повинна забезпечувати можливість виконання операцій в зоні досягнення моторного ходу; висота столу 725мм, ширина 800мм, глибина 900мм. Простір для ніг: висота 600мм, ширина 500мм, глибина на рівні колін 500мм, на рівні витягнутої ноги 650мм.

Ширина й глибина сидіння 400мм, висота поверхні сидіння 450мм, кут нахилу поверхні від 15º вперед до 5º назад. Поверхня сидіння плоска, передній край закруглений.

Заземлення конструкцій, які знаходяться в приміщенні надійно захищені діелектричними щитками. В приміщенні з ПЕОМ кожен день проводиться вологе прибирання.

В доступних місцях знаходяться аптечки першої медичної допомоги.

Приміщення з ПЕОМ оснащено системою автоматичної пожежної сигналізації, а також устатковане засобами пожежогасіння. Підходи до засобів пожежогасіння вільні. Приміщення має кімнати для відпочинку, приймання їжі, психологічної розгрузки та інші побутові приміщення.

Для забезпечення безпеки життєдіяльності працівників у приміщенні варто підтримувати необхідну якість повітря, тобто оптимальні (у крайньому випадку припустимі) параметри мікроклімату, сталість газового складу й відсутність (у крайньому випадку не вище ГПК) шкідливих домішок у повітрі. Для цього необхідно подавати в ці приміщення певну кількість чистого зовнішнього повітря, потреба в якому регламентується СНіП 2.04.05-91. Для підтримки певних параметрів мікроклімату використовується опалення, вентиляція, кондиціювання, що є найважливішою частиною інженерного спорудження.

Вентиляція - це організований і регульований повітрообмін у приміщеннях, у процесі якого забруднене або нагріте повітря віддаляється й на його місце подається свіже чисте повітря.

Системи опалення - це комплекс елементів, необхідних для опалення приміщень в холодний період року, нормованої температури повітря не нижче встановленої Держстандарт 12.1. 005-88 і СНіП 2.04. 05-91. У приміщеннях з електронно-обчислювальною технікою передбачають центральне опалення в сполученні із приточною вентиляцією або кондиціювання повітря при одне- і двозмінному режимах роботи, а при трьохзмінному - тільки повітряне опалення.

Кондиціювання - це автоматична підтримка в закритих приміщеннях всіх або окремих параметрів повітря з метою забезпечення оптимальних мікрокліматичних умов.

Згідно СНіП 2.04. 05-91 система вентиляції, кондиціювання повітря й повітряного опалення передбачена для суспільних, адміністративно-побутових і виробничих категорій.

При роботі на ПЕОМ людина наражається на шумовий вплив з боку багатьох джерел, наприклад, шум викликаний роботою принтера (70 дБ), вентиляторів і кондиціонерів (до 100 дБ).

Під впливом шуму відбувається зниження слухової чутливості, що тим значні, ніж вище інтенсивність шуму і більше його експозиція. Діючи на слуховий аналізатор, шум змінює функціональний стан багатьох систем органів людини внаслідок взаємодії між ними через центральну нервову систему. Це виявляє вплив на органи зору людини, вестибулярний апарат і рухові функції, а також призводить до зниження мускульної дієздатності.

При роботі в умовах шуму спостерігається підвищена втомлюваність і зниження дієздатності, погіршується увага і мовна комутація, створюються передумови до помилкових дій працюючих. Являючись причиною частих головних нездужань, нестійкого емоційного стану, шум створює передумови до погіршення психологічного стану. Шкідливий вплив шуму на організм людини, як правило, посилюється за наявності інших шкідливих або несприятливих виробничих чинників.

Дія електромагнітних полів на організм людини виявляється у функціональному розладі центральної нервової системи. В результаті тривалого перебування в зоні дії електромагнітних полів наступають передчасна стомлюваність, сонливість або порушення сну, з'являються часті головні болі.

Джерелами випромінювання електромагнітних полів (ЕМП) в ПЕОМ є система відхилення випромінювання монітору, а також елементи блоків живлення системного модуля, монітору, принтера.

Систематичний вплив на працюючого ЕМП з рівнями, що перевищують допустимі, призводить до порушення стану його здоров’я. При цьому можуть виникати зміни в нервовій, серцево-судинній та інших системах організму людини. При впливі ЕМП значної інтенсивності на організм можуть виникати поразки кришталиків ока, нервово-психічні захворювання і трофічні явища (випадення волосся, ломкість нігтів). Ступінь шкідливого впливу ЕМП на організм людини визначається напругою електромагнітного поля, довжиною хвилі і тривалістю перебування організму в зоні діяльності ЕМП.

Електронно-променеві трубки, які працюють при напрузі понад 6 кВ є джерелами м’якого рентгенівського випромінювання. При напрузі понад 10 кВ рентгенівське випромінювання виходить за межі скляного балону і розсіюється в навколишньому просторі виробничого приміщення.

Шкідливий вплив рентгенівських променів зв’язаний з тим, що, проходячи через біологічну тканину, вони викликають в тканині іонізацію молекул тканинної речовини, що може призвести до порушення міжмолекулярних зв’язків, що в свою чергу, призводить до порушення нормальної течії біохімічних процесів і обміну речовин.

Значення освітлення в процесі життєдіяльності і особливо виробничої діяльності сучасного суспільства величезне. Організація раціонального освітлення робочих місць - одне з основних питань охорони праці. Залежно від джерела світла виробниче освітлення може бути трьох видів: природне, штучне і суміщене.

Для природного освітлення характерна висока дифузна (неуважність) денного світла від небозводу, що вельми сприятливе для зорових умов роботи. Природне освітлення підрозділяють на бічне, здійснюване через світлові віконні отвори; верхнє, здійснюване через аераційні і зенітні ліхтарі, отвори в перекриттях; комбіноване - бічне з верхнім. Природне освітлення характеризується тим, що створювана освітленість змінюється в надзвичайно широких межах залежно від часу дня, року, метеорологічних чинників. Тому природне освітлення неможливе кількісно задавати величиною освітленості. Як нормована величина для природного освітлення прийнята відносна величина - коефіцієнт природної освітленості (КПО), який є вираженим у відсотках відношенням освітленості в даній крапці усередині приміщення до одночасного значення зовнішньої горизонтальної освітленості, створюваної світлом повністю відкритого небозводу, тобто

Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих і побутових приміщеннях, де не досить природного світла, а також для освітлення приміщень в нічний час. По функціональному призначенню штучне освітлення підрозділяють на робоче, аварійне, евакуаційне, охоронне, чергове. Робоче освітлення забезпечує зорові умови нормальний роботи, проходу людей і руху транспорту. Аварійне освітлення влаштовують для продовження роботи при раптовому відключенні робочого освітлення. При цьому нормована освітленість повинна складати 5 % від робочого освітлення. Евакуаційне освітлення передбачається для евакуації людей з приміщень при аваріях в місцях, небезпечних для проходу людей, на сходових клітках (повинно бути в приміщеннях не менше 0,5, а на відкритих територіях - не менше 0,2 лк).

Штучне освітлення може бути загальним (рівномірним або локалізованим) і комбінованим (до загального додається місцеве). Застосування тільки місцевого освітлення забороняється.

В силу тісного взаємозв’язку зору людини з роботою мозку освітлення виявляє істотний вплив на центральну нервову систему, яка керує всією життєдіяльністю людини. Раціональне освітлення сприяє підвищенню продуктивності і безпеки праці і збереженню здоров’я працюючих. Недостатнє освітлення робочих місць - одна з причин низької продуктивності праці. В цьому випадку очі працюючого сильно напружені, важко розрізняють предмети, у людини знижується темп і якість роботи, погіршується загальний стан.

На органах зору негативно відбивається як недостатнє так і надмірне освітлення. Надмірна освітленість призводить до осліплення, що характеризується різзю в очах, при цьому очі працюючого швидко втомлюються і зорове сприймання різко погіршується.

Важливе значення для створення сприятливих умов праці має культура праці й виробнича естетика. Чистота на робочому місці, правильно підібрана колірне фарбування приміщень, інвентарю, устаткування, форма й покрій робочого одягу, спеціально підібрана музика - все це створює гарний настрій, підвищує життєвий тонус і працездатність. Естетичні умови на виробництві мають істотне значення не тільки для оздоровлення, полегшення праці, але й для підвищення його привабливості і продуктивності. У зв'язку із цим на промислових підприємствах велике значення надається промисловій естетиці.

Як самостійна галузь знань промислова естетика і теоретично і організаційно сформувалась порівняно недавно. Вона вивчає закони художньої творчості в сфері виробництва. Коло питань, розроблювальних промисловою естетикою, дуже широкий. Це раціональне колірне оформлення промислових приміщень і встаткування, розумна організація робочого місця, художнє конструювання верстатів, машин, інструментів, впровадження функціональної музики, художня розробка моделей робочого одягу, устаткування стендів наочної агітації, озеленення території цехів і підприємств.

Колір є одним з найбільш потужних засобів емоційного впливу на людину. Колір робочих приміщень, устаткування, механізмів викликає в людини певні емоції, впливає на стомлюваність, травматизм, брак у роботі, а отже, на продуктивність праці. Впливаючи на нервову систему, колір збуджує або заспокоює, створює ілюзію тепла або холоду, тяжкості або легкості, наближення або віддалення. Колірне фарбування виробничих приміщень доцільно робити з урахуванням технологічного призначення приміщень, умов роботи, температури, характеру висвітлення й вимог охорони праці. Колір устаткування повинен бути м'яким, спокійним, психологічно сприятливим. У яскраві контрастні кольори фарбують органи керування встаткування, рухливі частини.

У виробничому інтер'єрі колір також відіграє попереджуючу роль, використовується для зображення технологічних символів і всіляких сигналів. Наприклад, при будівництві промислових об'єктів трубопроводи різного призначення (для води, кислоти, газу) пофарбовані в різний колір. Усім відомі сигнально-попереджуючі кольори: червоний - стоп, небезпечно; жовтий - можлива небезпека; зелений - повна безпека. З економічної точки зору раціональне фарбування робочих приміщень і встаткування підвищує продуктивність праці на 5-20%, зменшує число нещасних випадків.

Принципам організації праці повинно відповідати і взаємне компонування робочих місць у рамках офісного приміщення, так і структура індивідуального робочого місця.

Основні принципи ергономічної організації робочого місця - комфорт і мінімізація навантажень. Зрозуміло, принципам ергономіки повинна відповідати й використовувані меблі. Наприклад, зручне крісло, у якому можна без шкоди для здоров'я працювати тривалий час, повинне бути оснащений підлокітниками й підголівником, що знімають навантаження з м'язів плечового поясу. Пружна спинка анатомічної форми зменшує навантаження на хребет. У результаті конструкція рівномірно підтримує все тіло. Також крісло повинне регулюватися по висоті й глибині сидіння, залежно від ваги й росту людини.

Серед столів найбільш ергономічною визнана криволінійна кутова форма. За рахунок увігнутості більша частина їхньої площі виявляється використовуваної, оскільки попадає в зону охоплення руками людини, рівну 35-40 см.

Самим оптимальним фахівцями вважається розташування меблів за принципом «усе під рукою», коли всі необхідні для щоденної роботи полиці, тумби, шафи перебувають на відстані витягнутої руки. Це дозволяє виключити непотрібні витрати енергії й зосередиться на виконанні прямих обов'язків.

6.2 Заходи щодо нормалізації шкідливих і небезпечних факторів

Захист від електромагнітних випромінювань

На сьогоднішній день основним засобом захисту від електромагнітних випромінювань, що застосовуються в обчислювальній техніці є екранування джерел випромінювання. Сьогодні всі монітори, що випускаються, а також блоки живлення мають корпус, виконаний зі спеціального матеріалу, що практично повністю затримує проходження електромагнітного випромінювання. Застосовуються також спеціальні екрани, що зменшують ступінь впливу електромагнітних і рентгенівських променів на оператора.

Для зниження електромагнітного впливу на людину-оператора використовуються також раціональні режими роботи, при яких норма роботи на ПЕОМ не повинна перевищувати 50 % робочого часу.

Захист від ураження електричним струмом

Гранично допустимі рівні напруги дотику і струмів при експлуатації і ремонті обладнання забезпечені:

застосуванням малої напруги;

ізоляцією струмоведучих мереж;

обґрунтуванням і оптимальним вибором елементної бази, що виключає передумови поразки електричним струмом;

правильного компонування, монтажу приладів і елементів;

дотриманням умов безпеки при настанові і заміні приладів і інше.

Захист від небезпечних впливів електричного струму при експлуатації обчислювальних комплексів забезпечені:

застосування захисного заземлення або обнуління;

ізоляцією струмопровідних частин;

дотриманням умов безпеки при настанові і заміні агрегатів;

надійним контактним сполученням з урахуванням перепаду кліматичних параметрів.

Захист від статичної електрики

Для усунення причин утворення статичного заряду застосовуються провідні матеріали для покриття підлоги, панелей, робочих столів, стільців. Для зниження ступеня електризації і підвищення провідності діелектричних поверхонь підтримується відносна вологість повітря на рівні максимально допустимого значення.

На робочих місцях всі металеві та електропровідні неметалеві обладнання заземлені.

Захист від шуму та вібрації

Ефективне рішення проблеми захисту від впливу шуму досягається проведенням комплексу заходів, в які входить ослаблення інтенсивності цього шкідливого виробничого чинника в джерелах і на шляху розповсюдження звукових хвиль.

Зниження виробничого шуму в приміщеннях, де розміщені ПЕОМ, досягається за рахунок акустичної обробки приміщення - зменшення енергії відбитих хвиль, збільшення еквівалентної площі звукопоглинаючих поверхонь, наявність в приміщеннях штучних звукопоглиначів.

З метою зниження шуму в самих джерелах встановлюються віброгасячі і шумогасячі прокладки або амортизатори. В якості засобів звукопоглинання застосовуються не горючі або тяжко горючі спеціальні перфоровані плити, панелі, мінеральна вата з максимальним коефіцієнтом поглинання в межах частот 31.5-8000 Гц.

Оздоровлення повітряного середовища

Для створення нормальних умов роботи програмістів і операторів ПЕОМ в машинному залі використовується система кондиціювання, що забезпечує необхідні оптимальні мікрокліматичні параметри і чистоту повітря.

В холодні періоди року температура повітря, швидкість його руху і відносна вологість повітря відповідно складають: 22-24 С°; 0,1 м/с; 40-60%; в теплі періоди року температура повітря - 23-25 Сº; відносна вологість 40-60 %; швидкість руху повітря - 0,1 м/с.

Захист від рентгенівського випромінювання

Електронно-променеві трубки, магнетрони, тиратрони та інші електровакуумні прилади, що працюють при напрузі вище 6 кВ, є джерелами м’якого рентгенівського випромінювання. При технічній експлуатації апаратури, в якій напруга вище 15 кВ, використовують засоби захисту для відвертання рентгенівського опромінення операторів і інженерно-технічних робітників, бо при такій напрузі рентгенівське випромінювання розсіюється в навколишньому просторі виробничого приміщення.

Шкідливий вплив рентгенівських променів зв’язаний з тим, що порушення міжмолекулярних зв’язків тканинної речовини може призвести до порушення нормальної течії біохімічних процесів і обміну речовин.

Засобами захисту від „м’якого” рентгенівського випромінювання є застосування поляризаційних екранів, а також використання в роботі моніторів, що мають біокерамічне покриття і низький рівень радіації. В якості засобів захисту від чинності м’яких рентгенівських променів застосовуються екрани з сталевого листа (0,5-1 мм) або алюмінію (3 мм), спеціальної гуми.

Для відвертання розсіювання рентгенівського випромінювання по виробничому приміщенню встановлюють захисні огорожі з різноманітних захисних матеріалів, наприклад, свинцю або бетону.

Забезпечення раціонального освітлення

При правильно розрахованому і виконаному освітленні очі працюючого за комп’ютером протягом тривалого часу зберігають здатність добре розрізняти предмети не втомлюючись. Це сприяє зниженню професійного захворювання очей, підвищується працездатність. Раціональне освітлення відповідає ряду вимог:

достатнє, щоб очі без напруги могли розрізняти деталі;

постійна напруга в мережі не коливається більше ніж на 4%;

рівномірно розподілено по робочим поверхням, щоб очам не приходилося зазнавати різкого контрасту кольорів;

не викликає дії, яка сліпить органи зору працюючого (зменшення блищання джерел, що відбивають світло, досягається застосуванням світильників, які розсіюють світло);

не викликає різких тіней на робочих місцях.

Задачею розрахунку є визначення необхідної потужності електричної освітлювальної установки для створення у виробничому приміщенні заданої освітленості. При проектуванні освітлювальної установки необхідно вирішити наступні основні питання:

вибрати тип джерела світла - рекомендуються газорозрядні лампи, за винятком місць, де температура повітря може бути менш +5°С і напруга в мережі падати нижче 90 % номінального, а також місцевого освітлення (у цих випадках застосовуються лампи розжарювання);

визначити систему освітлення (загальна локалізована або рівномірна, комбінована);

вибрати тип світильників з урахуванням характеристик світорозподілення, умов середовища (конструктивного виконання) та інше;

розподілити світильники і визначити їх кількість (світильники можуть матися в своєму розпорядженні рядами, в шаховому порядку, ромбоподібно);

визначити норму освітленості на робочому місці.

Для розрахунку штучного освітлення використовують в основному три методи. Найчастіше її розраховують по світловому потоку. Для цього визначається світловий потік кожної лампи по нормуючій мінімальній горизонтальній освітленості Еmin (лк) з вираження:

=(Emin·S·K·z) / n1·n·N,(6.1)

де F - світловий потік лампи в світильнику, лм;- площа приміщення, м2;- коефіцієнт запасу;- коефіцієнт нерівномірного освітлення;- коефіцієнт використання світлового потоку;- кількість ламп в світильнику;- число світильників.

Якщо освітлення здійснюється рядами люмінесцентних ламп, те вираження вирішується відносно N. Значення коефіцієнта n1 визначається по довіднику в залежності від типу світильника, коефіцієнтів відбивання стін Рс, стелі Рп, робітничій поверхні і від розмірів приміщення. Показник приміщення fi визначається з виразу:

=АВ/Нр·(А+В), (6.2)

де А і В - довжина і ширина освітленого приміщення, м;

Нр - висота підвісу світильника над робітничою поверхнею, м.

У випадку застосування люмінесцентних ламп потрібна кількість світильників N, яка визначається за формулою:

=Emin·S·K·z/F·n1·n(6.3)

Поділивши число світильників N на число вибраних рядів світильників, визначають число світильників у кожному ряду.

Нехай зал має розміри А=8м, В=5м, h=3м, стеля обладнується світильниками Л201Б з люмінесцентними лампами ЛБ80, технічні характеристики ламп і світильників наведені в таблицях 6.1, 6.2 (згідно Держстандарту 6825-74)

Таблиця 6.1 Технічні характеристики ламп

Тип	Потужність,Вт	Напруга, В	Світловий потік (номін.)	Довжина, мм	Діаметр, мм
ЛБ80	80	110	5220	1500	40

Таблиця 6.2 Технічні характеристики світильників

Серія	Модифікація	Кількість* потужність, шт, Вт	Розміри, мм			Номер групи	Прим
			Довжина	Ширина	Висота
Л201Б	3	2·8	1575	354	127	9	Стеля

Рівень робітничої поверхні над полом 0,8 м, при цьому Нр=2,2 м.

Показник приміщення рівний:=40/2,2 (8+5)=1,3986

По довіднику визначаємо значення коефіцієнта n1 (для значень Рс=0,5, Рп=0,3): n1=0,7. Значення коефіцієнта нерівномірного освітлення приймаємо рівним 1,1, а коефіцієнта запасу - 1,5. При загальному типі освітлення значення Emin=400 лк. Знаючи значення світлового потоку кожної лампи, можемо визначити необхідну кількість світильників:=400·8·5·1,5·1,1/5220·0,7·2=3(штук)

Загальна потужність освітлювальної установки рівна:

Р=2·80·3=480(Вт)

По результатах проведених розрахунків можна зробити висновок про те, що небезпечні і шкідливі виробничі чинники, діючи в робочій зоні, знаходяться в межах допустимих норм і їхній вплив на організм працюючих не приносить істотної шкоди здоров’ю.

6.3 Пожежна безпека

В системі заходів, направлених на охорону державної і особистої власності громадян, відвертання впливу на людей небезпечних чинників пожежі і вибуху, питання пожежної і вибухової безпеки займають важливе місце.

По класифікації приміщень з ПЕОМ по пожежній небезпеці відносяться до категорії В (СНіП 2.09.02-85), що характеризуються наявністю твердих горючих і важко горючих речовин і матеріалів, а також легкозаймистих матеріалів.

В зв’язку з цим можна виділити ряд заходів для пожежної безпеки:

не палити і не використовувати нагрівальні прилади в приміщеннях з ПЕОМ;

не від’єднувати і не приєднувати кабелі, усувати несправності за наявності напруги в мережі;

не визначати наявність напруги в ланцюзі, замиканням клем.

В електронно-обчислювальній техніці пожежну небезпеку створюють прилади, що нагріваються, електро- і радіотехнічні елементи. Вони нагрівають навколишнє повітря і близько розташовані деталі і провідники. Все це може призвести до займання означених елементів, руйнування ізоляції і короткого замикання.

Для виявлення пожеж в приміщенні встановлені датчики, що спрацьовують при появі диму, підвищенні температури і відкритого вогню.

Технологічні об’ємні підлоги виконуються з негорючих або тяжко горючих матеріалів з межею вогнестійкості не менше 0,5 г. Підпільні простори під об’ємними підлогами відділяють негорючими перегородками з межею вогнестійкості не менше 0,75 г на ділянки площею не більш 250 м2.

Для гасіння можливих пожеж передбачена наявність первинних засобів пожежогасіння, згідно «Правил пожежної безпеки в Україні» так і пожежні крани із брезентовими рукавами, пожежні щити (1 щит на 5000м2).

В кожній кімнаті знаходяться вогнегасники. Вогнегасники діляться на хімічні, пінні, повітряно-пінні, СО2 - вогнегасники і порошкові.

Вогнегасники допускаються до експлуатації якщо їхні технічні характеристики відповідають нормативним значенням, встановленим експлуатаційно-технічною документацією. Зменшення змісту вогнегасячої речовини і тиску у вогнегасниках не повинне перевищувати 10 % від встановленого номінального значення.

При розміщенні вогнегасників виключений безпосередній вплив на них сонячних променів, опалювальних і нагрівальних пристроїв. За конструкцією, матеріалами, методами контролю, умовами змісту, обслуговуванням вогнегасники повинні відповідати вимогам Правил пристрою і безпечної експлуатації судин, що працюють під тиском.

Первинні засоби пожежогасіння: ручні вогнегасники в кількості 2 шт.

Засоби гасіння загорання й пожежі, які можуть бути ефективно використані в початковій стадії пожежі: внутрішні пожежні крани, вогнегасники, кошми, пісок.

Для успішного гасіння пожежі велике значення має швидке виявлення пожежі та своєчасний виклик пожежних підрозділів до місця пожежі. Пожежний зв’язок і сигналізація можуть бути спеціального або загального призначення, радіозв’язком, електричною пожежною сигналізацією (ЕПС), сиренами. ЕПС є найбільш швидким та надійним засобом сповіщення про виникнення пожежі. В залежності від схеми з’єднання розрізнюють променеві (радіальні) та шлейфні (кільцеві) системи ЕПС.

ЕПС складаються з таких основних частин: сповіщувачів, встановлених в приміщеннях; приймальної станції, яка знаходиться в черговій кімнаті пожежної команди; блока поживи від сіті та від акумулятора (резервний); системи переключення з одної поживи на іншу; електропровідній сіті, яка з’єднує сповіщувачі з приймальною станцією.

В кімнаті з ПЕОМ розміщений сповіщувач (датчик) тепловий легкоплавкий. При збільшенні температури легкоплавкий сплав розплавляється і пружинячі пластинки, розмикаючись, вмикають ланцюг сигналізації.

Одним з вимог пожежної безпеки є розробка плану евакуації людей і матеріальних цінностей при пожежі, з яким повинні бути ознайомлені працівники підприємства.

ВИСНОВКИ

Процес прийняття рішень займає одне з провідних місць в структурі людської діяльності. В області інженерної практики все частіше виникає потреба в прийнятті складних рішень при виникненні нештатних ситуацій, наслідки яких можуть бути дуже ваговитими. Для того, щоб можна було максимально спростити процес прийняття рішень, тобто прирівняти його до розряду інженерних, пропонується спеціально створена технологія прийняття рішень в складних ситуаціях на основі середовища Labview. Середовище Labview було вибране як основний засіб розробки, оскільки вона дозволяє отримати ефективну, закінчену, легко упроваджувану в процес прийняття рішень віртуальну СППР, з мінімальними витратами часу.повністю виправдала своє призначення і всі покладені на неї надії. Подальші розвиток системи управління експериментальною установкою по вирощуванню монокристалів карбіду кремнію і експериментальною установкою по вирощуванню монокристалічного кремнію проводитиметься виключно із залученням передових технологій National Instruments. Особливо викликає інтерес модуль реального часу і можливості побудови систем управління на основі функцій нечіткої логіки.

Наявність модуля реального часу дозволить при завершенні експериментів спроектувати автономну систему управління технологічним процесом вирощування об'ємних кристалів і тонких плівок карбіду кремнію

Потужність і інтуїтивна простота нечіткої логіки передбачає її успішне використання в системі управління процесом зростання кристала. При цьому відбувається підключення людської інтуїції і досвіду оператора.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1.       Алеев В.Р. Построение лингвистических моделей//Системное моделирование и проблемы информатики Сб М . ВНИИСИ, 1987

.        Александров Е.А. Основы теории эвристических решений Подход к изучению естественного и искусственного интеллекта М.: 1975.

.        Алексеев И.А. Стихийные явления в природе М.: Мысль, 1988.

.        Арлазаров В.Л., Журавлев Ю.И., Ларичев О.И., Лохин В.М., Макаров И.М., Рахманкулов В.З., Финн В.К. Теория и методы создания интеллектуальных компьютерных систем//Информационные технологии и вычислительные системы. - 1998. -№1.

.        Архипова Н.И, Кульба В.В. Управление в чрезвычайных ситуациях. М РГГУ, 1994.

.        Башлыков А.А, Еремеев А II Экспертные системы поддержки принятия решений в энергетике М.: Издательство МЭИ, 1994.

.        Башлыков А.А. Распределенная система интеллектуальной поддержки принятия решений на базе сети персональных ЭВМ//Приборы и системы управления 1994.

.        Бутырин П.А., Васьковская Т.А., Каратаева В.В., Материкин С.В. Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7, 2005г.

.        Верезуб Н. А., Мильвидский М. Г., Простомолотов А. И. Теплоперенос в установках выращивания монокристаллов кремния методом Чохральского.// Материаловедение. 2004. № 3

.        Геловани В.А, Бритков В.Б, Вязилов Е.Д. Системный подход к интеграции методов компьютерного моделирования, систем искусственного интеллекта и телекоммуникаций для построения систем поддержки принятия решений в особых ситуациях//3-я международная конференция «Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях» М.: Институт проблем управления, 1995 С

.        Геловани В.А. и др. Интеллектуальные системы поддержки принятия решений в нештатных ситуациях. М.: Эдиториал УРСС, 2001.

.        Земсков В.С., Раухман М.Р., Шалимов В.П., Нихезина И.Ю., Сенченков А.С., Слепцова И.В., Царицына О.И., Волошин А.Е., Сазонов В.В., Подурец К.М., Погорелый Д.К. Структура и распределение примеси в кристаллах//Доклад на XII Национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2006, Москва, ИКРАН, 23-27 октября 2006 г.

.        Кириллов Б.А. Моделирование роста монокристаллов карбида кремния, 2007г.

.        Кириллов Б.А. Моделирование роста монокристаллов карбида кремния. Часть 2. 2008г.

.        Левин В.И. Методы получения легированных объемных монокристаллов карбида кремния и их применение - Автореферат канд. дис. Л. ЛЭТИ, 1987, 156-160 с.

.        Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов. Л.П.Павлов. Москва. «Высшая школа» 1975.

.        Нильсон Н Искусственный интеллект Методы поиска решений/Пер с англ. Под ред. С. В. Фомина. М . Мир, 1973. 270 с.

.        Оборудование полупроводникового производства Блинов, Кожитов, ”МАШИНОСТРОЕНИЕ” 1986.

Петровский А. Б. Компьютерная поддержка принятия решений современное состояние и перспективы развития // Системные исследования Методологические проблемы. Ежегодник 1996 М Эдиториал УРСС, 1996. С 146-178.

.        Порфирьев Б.П. Управление в чрезвычайных ситуациях//Итоги науки и техники. Проблемы безопасности, чрезвычайные ситуации, М.: Мир, 1998г.

.        Система поддержки принятия решений в человеко-машинных системах управления. Труды Института проблем управления РАН им. В.А.Трапезникова. Том.УШ. М.: ИПУРАН, 2000г.

.        Системы поддержки принятия решений (Обзор литературы) Под рук.

.        Д.А. Поспелова, 1990г.

.        Суранов А.Я. LabView 7: справочник по функциям. М.: ДМК Пресс, 2005.

.        Техническая документация LabView 7.1

.        Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов

.        Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Москва «Высшая школа» 1990.

.        Черкасов Ю.М. «Информационные технологии управления» М.: ИН-ФРА-М,2001

.        Чернов А.А. Процессы кристаллизации//Современная кристаллография. - М.: Наука,1980.

.        Шаскольская М. П.; "Кристаллы", М.: Наука, 1985г.

.        Эффективное использование LabView. Справочник 2007.

31.     <http://www.NI.Labview.com>

.        <http://www.wikipedia.ru>