Балыбердин_Ю_А_Онтологическое_моделирование_ПРАКТИКА_РАЗДАТКА_ЧАСТЬ

1.

Московский государственный технический
университет имени Н.Э. Баумана
Факультет «Информатика и системы управления»
Кафедра ИУ4 «Проектирование и технология производства
электронной аппаратуры»
Практические примеры
онтологического инжиниринга
технических систем (ТС)
Юрий Александрович Балыбердин
к.т.н., доцент, info_gcpp@mail.ru, (916) 604-94-01

2. Последовательность онтологического моделирования технических систем

1. Сбор исходных данных (фото, эскизы, схемы,
чертежи, описания, физ.-мат. модели, интервью и т.д.)
2. Компонентный анализ (создание нумерованного
списка концептов)
3. Создание базовых процессов (версии БП для разных
уровней абстракции)
4. Синтез структуры (поиск связей между концептами)
5. Синтез системы (поиск системных связей, отношений
между свойствами)
6. Графическое представление модели (рисование
графа на бумаге от руки или в редакторе онтологий)
7. Публичное представление авторской версии
(доклад, получение критики, согласование, исправление
замечаний, представление новой версии и т.п.)
2

3. Уровни развития онтологической схемы

Применяйте данную шкалу
оценки к вашей схеме
в процессе ее
составления
Старайтесь
достичь
системности.
Метасистемное
взаимодействие
частей
Системное
взаимодействие
частей
Структурное
взаимодействие
частей
Рядоположенные
части
Неразличимость
частей
3

4.

1. Практический пример
онтологического инжиниринга
4

5. Последовательность онтологического моделирования технических систем

1. Сбор исходных данных
(фото, эскизы, схемы, чертежи, описания,
физ.-мат. модели, интервью и т.д.)
5

6. ТС для ручной селективной пайки эл. паяльником и припоем ПОС-60

Жало, разогретое выше
температуры плавления
tпл.припоя , касается места
пайки, нагревает части,
плавит флюс, затем припой,
а после удаления жала
теплота более нагретых
частей паяного соединения
(ПС) передается менее
нагретой атмосфере,
происходит кристаллизация
припоя и охлаждение пока
ПС не войдет в тепловое
равновесие с атмосферой.
6

7.

1. Сбор исходных данных
Пайка – это технологический процесс сборки
с образованием неразъёмного неподвижного
межатомного соединения между частями путём
введения между ними расплавленного
затекающего в зазор припоя, который имеет более
низкую температуру плавления, чем у соединяемых
материалов.
Известна пайка металлическим припоем, стеклянной
фриттой и др. Припой и соединяемые части должны быть
комплиментарны: металлический припой – металлические
части, стеклянная фритта – стекло/керамические части.
7

8.

1. Сбор исходных данных
Физические и математические модели строят на основании
фундаментальных законов и свойств веществ, материалов,
для данного примера – это:
Законы
• Джоуля-Ленца,
• Ома,
• Сохранения энергии,
• Теплопроводности Фурье,
• Стефано-Больцмана,
• Сохранения вещества и др.
Табличные данные
• Температура плавления материала,
• Теплоемкость материала,
• Теплопроводность материала и др.
8

9. Классификация пайки по источнику нагрева:

1. Сбор исходных данных
Классификация пайки по источнику нагрева:
•Паяльником
•Штампом, блоком
•Газом
•Расплавленной солью
•Расплавленным припоем
•Волной припоя
•Экзотермическая
химическая реакция
•Электролитная
•В печи
•Газопламенная
•Световыми лучами,
•ИК-лучами
•Лазерная
•Электронно-лучевая
•Плазменная
•Дуговая
•Тлеющим разрядом
•Индукционная
•Электросплавление
•Конденсационная
9

10. Плавление металлов при н.у., °С

1. Сбор исходных данных
Плавление металлов при н.у., °С
Источники теплоты должны обеспечивать температуры
нагрева более, чем температуры плавления, тогда
произойдет переход вещества в жидкую фазу.
10

11.

1. Сбор исходных данных
Припой ПОС-60 с содержанием свинца (~60%) и олова
(~40%) близок к эвтектическому сплаву.
Tпл ЭС
меньше,
чем Tпл
у любого
вещества
в сплаве
11

12.

1. Сбор исходных данных
Tпл ПОС60
= 183 ºС
12

13.

1. Сбор исходных данных
Сечение фактического паяного шва содержит 7 зон, а
вещества припоя образуют эвтектические сплавы с
основным материалом
и диффундируют в него.
Условное
обозначение
13

14.

1. Сбор исходных данных
Многочисленные покрытия и
сборочные соединения в
техпроцессах создания РЭА как
следствие могут увеличивать
переходное сопротивление.
«Слоеный пирог»
паяного соединения
Для слаботочных систем
особенно важно снижать
переходное сопротивление, что
требует глубокого понимания
причин его возникновения и
проектирования годных
техпроцессов.
14

15. Фазы пайки

1. Сбор исходных данных
Фазы пайки
Нагрев
Растворение
Плавление
Смачивание
Охлаждение
15

16.

1. Сбор исходных данных
Толщины оксидных пленок на металлах составляют
>1нм…0,1мкм, а взаимодействие атомов возможно на
расстояниях <1 нм. На алюминии в первую же секунду
после очистки толщина окисной пленки достигает 1 нм, а
на меди за 2 часа – 2 нм.
Способы удаления оксидных пленок:
• Флюсовая
• Ультразвуковая
• В активной газовой среде
• В нейтральной газовой среде
• В вакууме и др.
16

17.

1. Сбор исходных данных
Температуры плавления оксидов металлов,
правило, значительно выше, чистых металлов:
как
Al2O3 = 2044 °С
Cu2O = 1242 °С
CuO = 1447 °С
PbO = 890 °С
SnO2 = 1127 °С
NiO = 1682 °С
Fe2O3 = 1566 °С
Окисление металлов приводит к образованию шлака,
который нерастворим при температурах пайки.
17

18.

1. Сбор исходных данных
Объединение операций
очистки флюсованием
и пайки.
Флюс химически активен
в определенном диапазоне,
температур, который
должен быть соблюден
в техпроцессе.
Флюс должен иметь
температуру плавления ниже,
чем у припоя, чтобы успеть
растечься, прореагировать
с оксидами, загрязнениями и
закупорить полости от
кислорода воздуха до
момента его выдавливания
расплавом припоя.
18

19. Плотность веществ при н.у.

1. Сбор исходных данных
*Для газов плотность указана в г/л
Плотность веществ при н.у.

20.

Компонентный анализ
Паяное соединение (ПС)
Клей
под КП
КП
Припой
часть
СТФ
Что забыли ???
Флюс
Вывод
ЭК

21.

Компонентный анализ
Паяное соединение (ПС)
Клей
под КП
КП
Оксиды,
сложные загрязнения,
адсорбированные газы
Припой
часть
СТФ
Зазор
Флюс
Вывод
ЭК
Шлак: растворенные
в канифоли оксиды,
металлы и т.д.

22.

Пайка и лужение припоем ПОС-60
ПС2
Вывод
Очищает,
Защищает
Зазор
Очищает,
защищает
Затекает в …
Флюс
ПОС-60
Очищает, Защищает
Флюс
КП
Защищает
Клей
под КП
Растворяет
Защищает
СТФ
Оксиды
Шлак
ПС – паяное
соединение

23.

1. Сбор исходных данных
Остатки флюса удаляют, чтобы обеспечить долговечность
изделия. Флюс удаляют с помощью химических реагентов:
1) разбрызгивая на поверхность, 2) воздействуя щетками,
3) воздействуя ультразвуком в водном растворе
очистителя. Химические реагенты: изопропиловый спирт,
водный раствор соды, ацетон, ПАВ и др. Очистка не
должна повредить готовое изделие.

24. Последовательность онтологического моделирования технических систем

2. Компонентный анализ
24

25.

Компонентный анализ
Произвольно выпишем все значимые слова из текстов,
эскизов, размеры с чертежей, переменные из уравнений
– не менее 50 шт. для начала:
1. Эл. ток
2. Эл. мощность
3. ТЭН
4. Человек
5. Эл. паяльник
6. Печатная плата
7. Контактная площадка
(КП)
8. Припой
9. Флюс
10. Вывод электронного
компонента (ЭК)
11. Клей
12. Зазор
13. Оксиды
14. Шлак
15. Жало
16. Атмосфера
17. Паяное
соединение в
состоянии 1 (ПС 1)
18. ПС 2
19. ПС 3
20. ПС 4
21. Tжало
22. TПС 1
23. Tплавления ПОС
24. Tатмосферы
25. TПС 2
26. TПС 3
27. TПС 4
28. Годное ПС
29. Негодное ПС
30. Tплавления Флюс

26.

Компонентный анализ
Произвольно выпишем все значимые слова из текстов,
эскизов, размеры с чертежей, переменные из уравнений
– не менее 50 шт. для начала:
31. Tплавления КП
32. Tразрушения СТФ
33. Tразрушения клея
34. Tплавления ПОС
35. Tплавления оксида
36. Tплавления шлака
37. Кислород
38. Способ пайки
39. Дым
40. 40 Вт
41. 183 град. С
42. 250 град. С
43. 20 град. С
44. Продолжительность
нагрева
45. Длина жала
46. Диаметр жала
47. Размер КП
48. Размер вывода ЭК
49. Материал жала
50. Медь

27.

Компонентный анализ
51. Коэфф. теплопроводности меди
52. Коэфф. теплопроводности стеклотекстолита (СТФ)
53. Коэфф. теплопров. воздуха
54. Теплоемкость меди
55. Теплоемкость СТФ
56. Масса нагреваемого материала вывода ЭК
57. Масса нагреваемого материала СТФ
58. Площадь поверхности вывода ЭК
59. Сила поверхностного натяжения
60. Сила тяжести
61. Ускорение свободного падения
62. Масса наносимой порции припоя
63. Плотность припоя
64. Объем порции припоя
65. Объем порции флюса
66. Плотность флюса
67. Масса порции флюса и т.д.

28.

Компонентный анализ
68. Переходное сопротивление ПС фактическое
68. Переходное сопротивление ПС требуемое
69. Прочность пайки фактическая
70. Прочность пайки требуемая
71. Дефекты пайки
72. Предложите свои концепты
…
…
…
Как видно из примера, количество концептов действительно
весьма значительное. Малое количество концептов может
говорить о недостаточности поиска.

29. 2. Компонентный анализ

Косвенным признаком окончания итераций при поиске и
составлении модели, является то, что количество концептов
стабилизировалось.
NКонцептов
Удаляем лишнее
Необходимое и
достаточное
количество
концептов
N*
Добавляем нужное
T*
T, время
поиска
29

30. Последовательность онтологического моделирования технических систем

3. Создание базовых процессов
30

31.

3. Создание базовых процессов
Можно описать ТС на разных
уровнях в пирамиде абстракций,
увидев уровни:
Онтологический, видим там
«Нечто»
Фундаментальный, видим там
«Тело»
Прикладной, видим там «ТЭН»,
«Жало», «Припой»
И т.д., чем ниже, тем подробнее.
31

32.

3. Создание базовых процессов
Действие…
Онтологические
БП 1
Фундаментальные
Прикладные
Нечто1 –> действует на –> Нечто2
Нечто3 –> действует на –> Нечто2

33.

3. Создание базовых процессов
Онтологические
БП 2
Нагревание/охлаждение…
Плавление/кристаллизация…
Фундаментальные
Тело1 –> нагревает,
плавит –> Тело2
Тело3 –> охлаждает,
кристаллизует –> Тело2
Прикладные

34.

3. Создание базовых процессов
БП 3
Пайка эл. паяльником
ТЭН –> нагревает –> Жало
Жало–> плавит –> Флюс
Жало –> плавит –> Тв. припой
Жало –> нагревает –> Контакты 1 и 2
Припой –> соединяет –> Контакты 1 и 2
Атмосфера –> охлаждает –> ПС
и т.д.
34

35.

БП 3: Создание паяного соединения (ПС)
эл. паяльником и охлаждение в атмосфере
ПC 1
Припой 1
твердый в
катушке, н.у.
Δt
Δt
ПC 2
Δt
ПC 3
Δt
Припой 3
твердый,
горячий в СС
Припой 2
жидкий в СС
Δt
ПC 4
Припой 4
твердый в
СС, н.у.
Δt
Δt – означает временную связь «предшествует»
ПС i – паяное соединение в i-состоянии

36.

3. Создание базовых процессов
БП 4
Пайка эл. паяльником 40 Вт,
припоем ПОС-60, сосновой канифолью
… –> ………. –> …
… –> ………. –> …
… –> ………. –> …
… –> ………. –> …
36

37. Последовательность онтологического моделирования технических систем

4. Синтез структуры
37

38. 4. Синтез структуры

Задание между неслучайным множеством концептов
неслучайного множества связей типа:
• «Часть-целое»,
• «Каузальные»
• «Функциональные»,
• «Временные»,
• «Пространственные»,
создает неслучайную структуру – это необходимое
условие существования ТС.
38

39.

4. Синтез структуры
БП 3: Создание паяного соединения (ПС) эл. паяльником
и охлаждение в атмосфере
Δt
ПC1
Δt
ПC2
Δt
ПC3
Δt
ПC4
Δt
Годное
ПC
НЕ
НЕ
годное
ПC

40.

4. Синтез структуры
БП 3: Создание паяного соединения (ПС) эл. паяльником
и охлаждение в атмосфере
Жало
Нагревает,
плавит
ПC1
Δt
Δt
ПC2
Δt
ПC3
Охлаждает,
кристаллизует,
окисляет
Атмосфера
Δt
ПC4
Δt
Годное
ПC
НЕ
НЕ
годное
ПC

41.

БП 3: Создание паяного соединения (ПС)
эл. паяльником и охлаждение в атмосфере
Человек
Дозирует
Припой
Направляет
Жало
Нагревает,
плавит
ПC1
Δt
Δt
ПC2
Δt
ПC3
Охлаждает,
кристаллизует,
окисляет
Атмосфера
Δt
ПC4
Δt
Годное
ПC
НЕ
НЕ
годное
ПC

42.

БП 3: Создание паяного соединения (ПС)
эл. паяльником и охлаждение в атмосфере
Человек
Дозирует
Припой
Направляет
Ч.
Жало
ПC
Нагревает,
плавит
ПC1
Δt
Δt
ПC2
Δt
ПC3
Охлаждает,
кристаллизует,
окисляет
Атмосфера
Δt
ПC4
Δt
Годное
ПC
НЕ
НЕ
годное
ПC

43.

БП 3: Создание паяного соединения (ПС)
эл. паяльником и охлаждение в атмосфере
Человек
Дозирует
Припой
Направляет
Ч.
Ч.
Жало
Нагревает,
плавит
Ч.
Δt
Δt
ПC1
ПC2
ПC
Ч.
Ч.
ПC3
Охлаждает,
кристаллизует,
окисляет
Атмосфера
Δt
Δt
ПC4
Δt
Годное
ПC
НЕ
НЕ
годное
ПC

44. Последовательность онтологического моделирования технических систем

5. Синтез системы
44

45. 5. Синтез системы

Определение
между
уже
неслучайно
структурированными объектами неслучайного множества
связей типа:
• «Атрибутивные»,
• «Количественные»,
создает
необходимое
и
достаточное
существования модели ТС – системность.
условие
Задание количественных связей между свойствами
объектов создает как бы «тонкую» настройку модели ТС,
после чего она заработала, достигая целей.
45

46.

БП 2: Плавление и охлаждение тела
Нагревает
плавит
Тело2
T2
Tпл1
<
Св-во
св-во
T1
Тело3
Св-во
Тело1
Охлаждает,
кристаллизует
Tпл2
T3
<
>
>
Tпл3
>
Конкретизируем еще ниже. Что есть Телоi?

47.

БП 3: Создание паяного соединения (ПС)
паяльником и охлаждение в атмосфере
Паяное
соединение
T1
Охлаждает,
кристаллизует
Атмосфера
T2
Tпл1
<
Св-во
Св-во
Нагревает
плавит
св-во
Жало
паяльника
Tпл2
T3
<
>
>
Tпл3
>

48.

Пайка и лужение припоем ПОС-60
ПСi
Вывод
Очищает,
Защищает
Зазор
Очищает,
защищает
Затекает в …
Флюс
ПОС-60
Очищает, Защищает
Флюс
КП
Защищает
Клей
под КП
Растворяет
Защищает
СТФ
Оксиды
Шлак
ПСi – паяное
соединение
в i-состоянии

49.

Пайка и лужение припоем ПОС-60
Δt
ПС2
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Вывод2
Зазор2
Флюс2
ПОС602
Флюс2
КП2
Клей
под КП2
СТФ2
Оксиды2
Шлак2
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Вывод3
Зазор
Флюс3
ПОС603
Флюс3
КП3
Клей
под КП3
СТФ3
Оксиды3
Шлак3
Δt

50.

Δt
ПС2
Св.
TВЭК2
183°С
=
>
Tпл ПОС
TЖ
≈
=
250°С
Св.
TФ2
Tпос2
Св.
Св.
Вывод2
Зазор2
Флюс2
ПОС602
Флюс2
TФ2
Св.
КП2
TКП2
Св.
TКл2
Клей
под КП2
Св.
СТФ2
TСТФ2
Tокс2
Tшл2
Св.
Оксиды2
Св.
Шлак2
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Δt
Вывод3
Зазор3
Флюс3
ПОС603
Флюс3
КП3
Клей
под КП3
СТФ3
Оксиды3
Шлак3
Δt

51.

БП 4: Пайка эл. паяльником 40 Вт
и ПОС-60…
Соберем базовый процесс от начала и до конца
и покажем основные свойства и системные связи
Эл. ток
Св.
INiCr
течет в
Нагревает
ТЭН
Св.
PТЭН
=
40Вт
Жало
Св. Св.
Св.
TТЭН
≈
Нагревает
Tж
Øж
Св. Св.
Lж
≈
Cu
LКП

52.

БП 4: Пайка эл. паяльником 40 Вт
и ПОС-60…
Нагревает,
плавит
Нагревает,
плавит
Жало
ПC1
Св.
ΔQ
Св.
20°С
=
Δt
Св.
Св.
TПС1
TПС2
Охлаждает,
окисляет
=
250°С
>
Tпл ПОС
ПC2
Охлаждает,
кристаллизует,
окисляет
Св.
=
ПC3
Атмосфера
≈
Tж
Δt
183°С
Tатм
Ч.
О2
Δt

53.

БП 4: Пайка эл. паяльником 40 Вт
и ПОС-60…
Нагревает,
плавит
Δt
Δt
ПC2
Δt
ПC3
Охлаждает,
кристаллизует,
окисляет
Атмосфера
20°С
=
Tатм
Ч.
О2
НЕ
ПC4
Δt
Св.
TПС3
<
Св.
Δt
183°С
Годное
CC
НЕ
годное
CC

54.

ПC2
ПC3
Охлаждает,
кристаллизует,
окисляет
Атмосфера
Св.
Tатм
Ч.
О2
Загрязняет
Δt
Загрязняет
Δt
Изолирует от
Δt
Шлак
Очищает,
защищает
Нагревает,
плавит
Флюс
Очищает,
защищает
Оксиды
Растворяет
Δt
Годное
ПC
НЕ
ПC4
Δt
Св.
НЕ
годное
ПC
TПС4
=
20°С
Изолирует от

55.

Насколько полна модель?
Данный пример демонстрирует основные принципы и
этапы создания онтологических моделей и не ставил
своей целью создание полной модели.
Оценочно, модель, близка к полной, когда ее согласует
сообщество экспертов, будет включать сотни концептов и
связей.

56.

БП 4: Ручная селективная пайка эл.
паяльником 40 Вт и ПОС-60…
А про человека, его квалификацию и условия труда не
забыли? Забыли …
Владеет
Способ пайки
Дым
Отравляет
Человек
Направляет
Жало
Дозирует
Припой
Ч.
ПC

57. Последовательность онтологического моделирования технических систем

6. Графическое представление модели
(рисование графа на бумаге от руки
или в редакторе онтологий)
57

58.

6. Графическое представление модели
.
• По завершении создания, БП наносят на среднюю
горизонталь листа не менее A3
• Затем добавляют все остальные концепты и связи: более
абстрактные выше, а более конкретные ниже БП.
• Стараться соблюдать этажи абстракции.
• Если надо, то добавляются листы.
• От итерации к итерации достигаем системности.
• Необходимо добиться ясности представления графа
• Помимо графа необходимо разместить эскизы, фото, физ.мат. модели, которые были источниками сведений
• Автор, дата и версия схему должны быть указаны в верхнем
левом углу

59.

6. Графическое представление модели
К1.1
К1.2
К1.3
ФИО,
версия,
дата
К1.4
К2.5
К2.6
К2.7
К2.8
.
Название онтологии
ГПЦ1 ГПЦ2 ГПЦ3 ГПЦ4
К2.1
К2.2
К2.3
К2.4
БазовыйпроцессБазовыйпроцессБазовыйпроцесс
К4.1
К4.2
К4.3
К4.4
К5.5
К5.6
К5.7
К6.8
……. …………………………………………………………………………..
……. …………………………………………………………………………..
Кn.1
Кn.2
Кn.3
Кn.4
Кn.5
Кn.6
…….
Кn.7 Кn.m

60. Правила графического представления онтологий (начало)

6. Графическое представление модели
Правила графического представления онтологий
(начало)
•Именовать онтологию и ее тип в соответствии с
содержанием;
•Количество концептов и связей на схеме должно быть
необходимым и достаточным;
•Избегать синонимичности в используемых концептах;
•Размещать объекты на рабочем поле по возможности
исходя из правил: чем выше, тем более абстрактное
понятие, чем ниже, тем, более конкретное, а также чем
левее, тем раньше, чем правее, тем позже;
•Все, даже самые малые знаки должны быть читабельны;
•Концепт тем крупнее, чем больше к нему связей;

61.

6. Графическое представление модели
Правила графического представления онтологий
(окончание)
•Размещать концепты так, чтобы минимизировать длину
линий между ними;
•Стараться избежать избыточного пересечения линий;
•Именование всех концептов и связей - обязательно;
•Концепты друг с другом пересекаться не могут;
•Не обязательно показывать те связи, которые
существуют для всех концептов и очевидны;
•Оптимизировать количество связей между концептами;
•Строго унифицировать имена концептов и связей;
•Минимизировать словарь для наименований связей
между концептами.

62.

Учебная версия онтологии
Учебная онтология, в силу ограниченности ее составления
по времени, скорее похожа на семантическую сеть,
которая может ответить на многие, но не на все вопросы.
Для того, чтобы онтология была обозримой, выбор темы
должен быть адекватным имеющимся ресурсам автора.

63. Уровни развития онтологической схемы

Примените данные
оценки к вашей
онтологии после
ее составления
Метасистемное
взаимодействие
частей
Системное
взаимодействие
частей
Структурное
взаимодействие
частей
Рядоположенные
части
Неразличимость
частей
Если схема
не достигла
уровня системности,
то публичное представление
преждевременно.
63

64. Последовательность онтологического моделирования технических систем

7. Публичное представление авторской версии
64

65. 7. Публичное представление авторской версии онтологии

Публичное представление авторской версии онтологии
сообществу экспертов включает:
Авторский доклад;
Получение вопросов на понимание;
Подчеркивание достоинств;
Критика недостатков;
Согласование позиций автора и оппонентов;
Благодарность за труд.
По факту исправления замечаний представляется новая
версия модели и так вплоть до полного согласования.
65

66.

2. Практический пример
применения инверсии в процессе
концептуального проектирования
новой техники
66

67. ТС для ручной селективной пайки эл. паяльником 40 Вт и припоем ПОС-60

Жало, разогретое выше
температуры плавления
tпл.припоя , касается места
пайки, нагревает части,
плавит флюс, затем припой,
а после удаления жала
теплота более нагретых
частей паяного соединения
(ПС) передается менее
нагретой атмосфере,
происходит кристаллизация
припоя и охлаждение пока
ПС не войдет в тепловое
равновесие с атмосферой.
67

68. Прямой ход решения задачи

Направление слева направо – это прямой ход решения
задачи создания паяного соединения ручным эл.
паяльником.
Такое решение не является единственным, т.к. есть
множество иных способов: как инструментов для нагрева
при пайке, так и в более общем смысле, способов
создания неразъемного электропроводного соединения
(сварка и т.д.). Как найти эти альтернативные решения?
68

69. Поиск альтернатив: применим инверсию

В этом случае внимание автора перемещается от конца к
началу, слева направо, последовательно отрицая все и
вся.
Инверсия: Паяное соединение НЕ паяльником
Вопрос: А какие еще бывают способы пайки?
Ответ: Обратиться к знаниям и опыту автора,
справочникам, интервью и т.д.
к
69

70. Множество способов пайки

1.Ручная селективная пайка нагретым жалом паяльника,
твердым припоем
2. Автоматическая групповая пайка волной
расплавленного припоя
3. Автоматическая селективная пайка «фонтаном»
расплавленного припоя
4. Автоматическая селективная пайка «фонтаном»
расплавленного припоя и фэном
5. Ручное групповое бесконтактное оплавление
паяльной пасты феном
6. Автоматическая групповая пайка в печи
оплавлением паяльной пасты и т.д. и т.п.
70

71.

Сравнение способов пайки (начало)
№
Способ пайки
1 Волной припоя
В жидком
2
теплоносителе
3 Конденсационная
В камере с нагретым
4
газом
5 Струей горячего пара
Общий
Температ
ура
пайки,
Т°, С
220 - 265
1,2 - 2,5
Общий
250 - 260
15 - 20
Общий
215
40 - 90
Общий
250 - 300
20 - 40
Локальный 300 - 400
2-5
Вид
нагрева
Время
пайки,
t, c
71

72. Сравнение способов пайки (продолжение)

ТемпеВремя
Вид
№
Способ пайки
ратура,
пайки,
нагрева
Т°, С
t, c
6 Групповым паяльником Локальный 320 - 340 0,8 – 1,0
Параллельными
7
Локальный 220 - 250 0,3 – 0,5
электродами
В инфракрасной
8
Общий
205 - 210
15 - 20
конвейерной печи
Сфокусированным
9
Локальный 220 - 250 0,3 - 0,8
ИК - излучением
10 Лазерная непрерывная Локальный 220 - 250 0,3 – 0,5
11 Лазерная импульсная Локальный 250 - 300 0,02 - 0,08
72

73. Поиск альтернатив: применим инверсию

В этом случае внимание автора перемещается от конца к
началу, слева направо, отрицая все и вся.
Инверсия: НЕ Паяное соединение
Вопрос: А какие еще бывают соединения?
Ответ: Обратиться к определению типов соединений по
способу их создания (данные из знаний и опыта автора,
из справочников, интервью и т.д.)
73

74. Классификация типов соединений по способу создания:

Множество способов создания соединений
Классификация типов соединений по способу создания:
• Пайка
• Склейка
• Сварка
• Скрутка
• Винтовые
• Шлицевые
• Фланцевые
• Клепаные
• Сшивные
• Клеммовые
• Прессовые и др.
Множество альтернатив!
74

75. Поиск альтернатив: применим инверсию

Инверсия: Источник нагрева НЕ ТЭН
Вопрос: А что еще может быть источником нагрева?
Ответ: Обратиться к справочникам…
75

76. Классификация пайки по источнику нагрева:

Поиск альтернатив: применим инверсию
Классификация пайки по источнику нагрева:
•Паяльником
•Световыми лучами,
•Штампом, блоком
•ИК-лучами
•Газом
•Лазерная
•Расплавленной солью
•Электронно-лучевая
•Расплавленным
•Плазменная
припоем
•Дуговая
•Волной припоя
•Тлеющим разрядом
•Экзотермическая
•Индукционная
химическая реакция
•Электросплавление
•Электролитная
•Конденсационная
•В печи
•Газопламенная
Множество альтернатив!
76

77. Поиск альтернатив: применим инверсию

Инверсия: Припой НЕ твердый
Вопрос: А какие еще есть агрегатные состояния
вещества?
Ответ: Обратиться к справочникам про ЖИДКИЕ
припои… Паяльная паста – мелкодисперсная смесь
припоя и флюса.
77

78. Припой твердый с канифолью и жидкая паяльная паста

Паяльная паста
Твердый припой
на катушке

79. Поиск альтернатив: применим инверсию

Инверсия: От окисления защищает НЕ флюс
Вопрос: А что еще может защитить паяное соединение
от окисления?
Ответ: Обратиться к справочникам, что препятствует
окислению разогретого металла?
Защитные газы: азот, аргон и т.д.
79

80. Поиск альтернатив: применим инверсию

Инверсия: Паяное соединение нагревает НЕ медное
жало
Вопрос: А что еще может нагревать ПС?
Ответ: Обратиться к справочникам, что может создавать
локальный нагрев? Расщепленные электроды,
ультразвук, лазерное излучение, электронная пушка и т.д.
80

81. Поиск альтернатив: применим инверсию

Инверсия: Температура жала НЕ 250 град. С, а ниже.
Вопрос: А что может плавиться при низкой
температуре?
Ответ: Обратиться к справочникам о существовании
припоев с низкой температурой плавления.
81

82. Припои с низкой температурой плавления

Данные припои относят к категории особо легкоплавких:
Таким образом появляются новые альтернативы!
82

83.

3. Практический пример
применения инверсии в процессе
концептуального проектирования ТС
83

84. Прямой ход передачи сообщения

Применим инверсию и сгенерируем альтернативы к
базовому процессу передачи сообщения от отправителя
получателю.
Отправитель
сообщения
Исходное
сообщение
Преобразователь 2
создает
Экран
Получатель
сообщения
Полученное
аудио
сообщение
создает
А какие есть НЕ АУДИО СООБЩЕНИЯ?
Часть
элементов
не указана
Например, тактильные, видео, факс, бумажное и т.д.
Это позволяет сгенерировать альтернативы.
84

85. Альтернативы передачи сообщения

Отправитель
сообщения
Исходное
сообщение
Преобразователь 1
Вибромотор
Преобразователь 2
Дисплей Брайля
Преобразователь 2
Акк.-эл. система
Преобразователь 2
создает
Полученное
тактильное
сообщение
создает
Полученное
аудио
сообщение
создает
Полученное
видео
сообщение
создает
Полученное
факссообщение
создает
Полученное
бумажное
сообщение
Экран
Получатель
сообщения
создает
Преобразователь 2
Часть
элементов
не указана
Преобразователь 2
Факс-аппарат
Курьер
85