王麗鶴

摘要：結(jié)合半導(dǎo)體專用設(shè)備設(shè)計和運行具體情況，介紹了機械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，包括系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)模塊化、智能化設(shè)計方案等。指出不同設(shè)計方案的聯(lián)系和區(qū)別，并對這些方案設(shè)計的發(fā)展和前景進(jìn)行展望，希望能為提高方案設(shè)計水平，確保產(chǎn)品質(zhì)量提供指導(dǎo)與借鑒。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體專用設(shè)備 機械結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)化 模塊化 智能化

0.引言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步以及人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，在半導(dǎo)體專用設(shè)備設(shè)計中，為確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高設(shè)備綜合性能，采取有效措施做好方案設(shè)計是十分必要的。另外，當(dāng)前產(chǎn)品更新?lián)Q代步伐也在不斷加快，產(chǎn)品功能日益增多，性能復(fù)雜性增加，更新速度加快，在這樣的背景下，提高產(chǎn)品方案設(shè)計水平更具有緊迫性。但一些設(shè)計人員對此重視程度不夠，影響方案設(shè)計水平提高，跟不上時代發(fā)展步伐和對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。為轉(zhuǎn)變這種情況，設(shè)計人員要提高思想認(rèn)識，重視計算機輔助產(chǎn)品的設(shè)計繪圖和設(shè)計計算，以促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計水平提高，更好滿足半導(dǎo)體專用設(shè)計需要，為產(chǎn)品生產(chǎn)和應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。下面將探討半導(dǎo)體機械結(jié)構(gòu)不同的設(shè)計方案，并對其發(fā)展前景進(jìn)行展望，希望能為方案設(shè)計和發(fā)展提供參考。

1.半導(dǎo)體專用設(shè)備中機械結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計

在計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計的引導(dǎo)下，再加上設(shè)計人員技術(shù)水平不斷提升，當(dāng)前半導(dǎo)體機械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計取得多種不同方案，并且每種方案具有自身顯著特點和優(yōu)勢，具體來說，包括以下幾種，實際工作中應(yīng)結(jié)合具體需要合理選擇。

1.1系統(tǒng)化設(shè)計方案。將方案設(shè)計看成由若干要素組成的系統(tǒng)，每個要素既獨立，又相互聯(lián)系，并具有層次性，方案設(shè)計時將所有要素結(jié)合起來，進(jìn)而完成系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)化設(shè)計方案時，常用方法包括設(shè)計元素法、圖形建模法、構(gòu)思-設(shè)計法、矩陣設(shè)計法、鍵合圖法。設(shè)計元素包括功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素、表面參數(shù)，五個元素確定后，產(chǎn)品設(shè)計特征和特征值也已經(jīng)被確定下來。圖形建模將設(shè)計劃分為信息交換和輔助方法兩個方面，實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形建模。構(gòu)思-設(shè)計將產(chǎn)品設(shè)計分為構(gòu)思和設(shè)計兩個方面，選擇合適的結(jié)構(gòu)，然后得出結(jié)構(gòu)示意圖。矩陣設(shè)計采用“要求-功能”邏輯樹描述要求功能間的關(guān)系，然后建立關(guān)聯(lián)矩陣，滿足所需功能的矩陣，提高方案設(shè)計水平。鍵合圖法將系統(tǒng)元件功能分為產(chǎn)生、消耗、轉(zhuǎn)變、傳遞能量形式，借助鍵合圖表達(dá)元件功能解，由鍵合圖產(chǎn)生設(shè)計方案，達(dá)到完成設(shè)計任務(wù)的目的。

1.2結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計方案。定義設(shè)計任務(wù)時以功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，引用已有產(chǎn)品解描述設(shè)計任務(wù)，從而在設(shè)計階段預(yù)測生產(chǎn)能力和費用，提高產(chǎn)品設(shè)計可靠性，節(jié)約方案設(shè)計和產(chǎn)品生產(chǎn)成本。功能產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為產(chǎn)品、功能組成、主要功能組件、功能元件四個層次，并且每個模塊化結(jié)構(gòu)具有標(biāo)準(zhǔn)化接口，具有系統(tǒng)化、集成化、層次化、互換性、兼容性特征，以縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，節(jié)約產(chǎn)品設(shè)計成本。

1.3基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計方案。用計算機能識別語言描述產(chǎn)品的特征，設(shè)計領(lǐng)域的知識和經(jīng)驗，建立知識庫和推理機制，進(jìn)而實現(xiàn)計算機輔助產(chǎn)品方案設(shè)計。常用設(shè)計方案包括編碼法、基于知識的混合型表達(dá)法、利用基于知識的開發(fā)工具、設(shè)計目錄法，具體產(chǎn)品設(shè)計時根據(jù)具體需要合理選用相應(yīng)的方案。

1.4智能化設(shè)計方案。根據(jù)設(shè)計方法和理論，借助三維圖形軟件、智能化設(shè)計軟件、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計。常用方法包括產(chǎn)品規(guī)劃-構(gòu)思產(chǎn)品、開發(fā)-設(shè)計產(chǎn)品、生產(chǎn)規(guī)劃-加工和裝配產(chǎn)品。

2.半導(dǎo)體專用設(shè)備中機械結(jié)構(gòu)的方案發(fā)展前景

上述不同設(shè)計方案各有自身特點和優(yōu)勢，并具有一定聯(lián)系。隨著技術(shù)發(fā)展和設(shè)計理念更新，半導(dǎo)體機械結(jié)構(gòu)設(shè)計水平將進(jìn)一步取得發(fā)展和進(jìn)步，對產(chǎn)品生產(chǎn)和制造發(fā)揮積極作用。

2.1各方案的特點。上述不同設(shè)計方案各有自身特點，滿足半導(dǎo)體設(shè)計需要，產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)結(jié)合具體需要合理選擇不同方案。系統(tǒng)化設(shè)計方案將方案設(shè)計由抽象到具體進(jìn)行層次劃分，制定每一層設(shè)計目標(biāo)和方法，將各層次有機聯(lián)系在一起，推動整個方案設(shè)計系統(tǒng)有序進(jìn)行，并確保系統(tǒng)設(shè)計有規(guī)律和方法可以遵循，促進(jìn)方案設(shè)計水平提高。結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計對不同模塊進(jìn)行組合，進(jìn)而完成整個方案設(shè)計任務(wù)。半導(dǎo)體機械產(chǎn)品的某些組成部分功能明確，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，通過劃分模塊進(jìn)行設(shè)計更有利于完成設(shè)計任務(wù)。并且一個實體可完成多種功能，設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容是結(jié)構(gòu)模塊劃分和選用，設(shè)計人員需具備豐富的專業(yè)知識，并注重總結(jié)經(jīng)驗，才能有效完成模塊化設(shè)計任務(wù)。產(chǎn)品方案設(shè)計無法采用純數(shù)學(xué)演算方案，通常根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化描述，根據(jù)設(shè)計人員的專業(yè)知識和經(jīng)驗進(jìn)行推理決策，然后才能完成設(shè)計任務(wù)，更好滿足產(chǎn)品使用功能需要。智能化設(shè)計常用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，直觀形象，有利于用戶積極參與。但該方案系統(tǒng)性差，在零部件結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、位置確定時，要求設(shè)計軟件具有較高的智能化程度，并且設(shè)計人員需要豐富的經(jīng)驗和專業(yè)技術(shù)知識。此外，這些方案并不完全孤立，不同方法又相互聯(lián)系，模塊化設(shè)計蘊含系統(tǒng)化思想，基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計方案需應(yīng)用系統(tǒng)化和模塊化方法。通過不同思想和方法的合理應(yīng)用，有利于簡化設(shè)計流程，節(jié)約成本，確保產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。

2.2方案設(shè)計發(fā)展。隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，異地協(xié)同設(shè)計方法出現(xiàn)，用戶對產(chǎn)品“功能需求-設(shè)計-加工-成品”成為可能，為促進(jìn)該目標(biāo)實現(xiàn)，首先就要實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的三維可視化。由此帶來的結(jié)果是，三維圖形軟件、智能化設(shè)計軟件、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、超媒體工具越來越多的被應(yīng)用到方案設(shè)計中，推動方案設(shè)計發(fā)展與進(jìn)步，促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計水平進(jìn)一步提升。

2.3方案設(shè)計前景。目前，半導(dǎo)體機械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計朝著計算機輔助實現(xiàn)、智能化設(shè)計、滿足異地協(xié)同設(shè)計制造需求方向邁進(jìn)。有關(guān)方案設(shè)計的計算機實現(xiàn)方法起步較晚，技術(shù)尚未成熟，有待進(jìn)一步研究和提升設(shè)計水平。為解決這些問題與不足，綜合應(yīng)用上述四種方法，提高方案設(shè)計水平是一種有效方法和途徑，它包括機械設(shè)計、系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種理論和技術(shù)，這是今后需改進(jìn)和完善的地方。同時還要注重總結(jié)經(jīng)驗，提高設(shè)計人員綜合技能，加強交流與合作，進(jìn)一步提高方案設(shè)計水平，推動半導(dǎo)體設(shè)計和產(chǎn)品質(zhì)量提高。

3.結(jié)束語

綜上所述，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是半導(dǎo)體專用設(shè)備設(shè)計和生產(chǎn)的一項重要工作，對后續(xù)工作產(chǎn)生重要影響。隨著設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)和技術(shù)更新，方案設(shè)計水平將進(jìn)一步提升。另外，設(shè)計人員還要善于總結(jié)經(jīng)驗，注重技術(shù)創(chuàng)新，加強國際交流合作，吸收最先進(jìn)的設(shè)計成果，更好指導(dǎo)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計工作，推動半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)計水平和綜合性能提升。

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