Xreferat.com » Рефераты по технологии » Построение и исследование динамической модели портального манипулятора

Построение и исследование динамической модели портального манипулятора

новые. Общие затраты на исследования определяются как фиксированный процент от объема продаж. Поэтому перспективы расширения или прекращения работ по отдельным направлениям зависит от общехозяйственных результатов.

Формы и методы финансирования зависят от многих факторов, в том числе от приоритетности, от доли фундаментальных наук, а в рамках прикладных наук от удельного веса долговременных исследовательских работ, решающих проблемы общенационального масштаба.

В качестве источников финансирования в США используются: федеральный бюджет, частные и благотворительные фонды, собственные средства университетов, местных властей и др. Преобладают две формы предоставления средств: институционально-административная, преимущественно дотационная – для финансирования исследований в институтах, национальных лабораториях. Вторая индивидуальная. Здесь финансирование идет за счет предоставления безвозмездных субсидий (грантов) небольшим коллективам, работающим над самостоятельными проектами, темами, как правило на конкурсной основе.

Для выполнения крупномасштабных программ с привлечением внешних исполнителей используется контрактная система. В наших экономических условиях, когда отсутствует инфраструктура науки, система грантов не может функционировать полноценно, поскольку нет свободного рынка приборов, реактивов, материалов. Для эффективного использования системы грантов при функционировании функциональных исследований следует наделить научного работника или первичную исследовательскую группу правами юридического лица, в зависимости от сложности проблемы выделять гранты на срок до 3-5 лет. Для перехода на такую систему нужно, чтобы деньги и фонды находились в распоряжении научных советов при отделениях республиканских академий.

Новый статус академических научных учреждений позволит осуществить предложение о переходе академической науки на конкурсно-контрактную систему со свободным финансированием. Суть ее в том, что руководитель научного коллектива завоевывает в результате конкурса финансовое обеспечение своей работы, объявляет через ученый совет конкурс на соответствующий штат научных сотрудников. С теми, кто его пройдет, в дальнейшем заключается контракт на определенный срок, причем оплата труда определяется ученым советом в пределах фонда зарплаты, выделенного на выполнение работы.

Важную роль в перспективе могут сыграть долгосрочные кредиты. Появление у научных организаций собственных средств сделают сферу НИОКР привлекательной для кредитования, позволит научным коллективам выполнять инициативные программы исследований. Коммерческий расчет и право исследовательских коллективов распоряжаться результатами НИОКР будут самыми действенными средствами развития инновационного кредита – “рискового капитала” в сфере научно-технической деятельности.

Создание сети малых (рисковых) предприятий является необходимым условием перехода к рыночным отношениям и развитием предпринимательства. В инновационной сфере они создаются для осуществления НИОКР по новым перспективным направлениям и обеспечения их ускоренного внедрения. Для обеспечения финансирования малых предприятий наряду с другими формами могут образовываться союзные, республиканские и региональные целевые фонды финансовой поддержки малых предприятий за счет добровольных взносов государственных, кооперативных, общественных и других предприятий, учреждений и граждан, в том числе иностранных. Эти фонды должны быть двоякого назначения: 1) страховые, которые должны страховать коммерческий риск; 2) осуществлять субсидирование предпринимательства, быть гарантом банковского кредита, предоставлять льготные кредиты. Мелким предпринимателям должна быть предоставлена возможность широкого участия в борьбе за безвозмездные целевые субсидии (гранты) на исследовательские проекты.


5.1.5 Правовая защита производителей НТП

Естественно, что одним из главных условий существования рынка НТП является обязательная правовая защита производителей изобретений. В настоящее время в нашей стране система защиты прав производителей НТП крайне несовершенна и требует существенной доработки. Один из основных законов, защищающих права изобретателей, является, вышедший 14 октября 1992 г. Патентный закон Российской Федерации.

Настоящим законом и, принимаемыми на его основе, законодательными актами республик в составе Российской Федерации, регулируются имущественные, а также связанные с ними личные неимущественные отношения, возникающие в связи с созданием, правовой охраной и использованием изобретений, полезных моделей и промышленных образцов.

Вводится новое понятие полезной модели — это конструктивное выполнение средств производства и предметов потребления, а так же их составных частей.

В целом закон состоит из следующих разделов: I. Общие положения. II. Условия патентоспособности. III. Авторы и потентообладатели. IV. Исключительное право на использование изобретения, полезной модели, промышленного образца. V. Получение патента. VI. Прекращение действия патента. VII. Защита прав патентообладателей и авторов. VIII. Заключительные положения.

Помимо патента защищающего авторские права обладателя, законом предусмотрена защита авторских прав на основе публикаций в сборниках научных статей, изданий научных работ, монографий и др. К примеру можно отметить, что по материалам данной исследовательской работы подготовлена студенческая научная работа и направлена на всероссийский конкурс научных работ. Кроме того подготовлена и принята к опубликованию статья.


5.2 Расчет экономического эффекта от внедрения методов расчета переходных процессов в портальном манипуляторе

При выборе параметров траектории движения рабочего органа манипулятора (в частности, скорости при которой происходит отключение приводов) необходимо знать длительность переходных процессов. Технолог, разрабатывающий программу управления, не обладая методикой расчета данных параметров устанавливал их значения полагаясь на свой личный опыт. Как показали исследования такие значения параметров движения не всегда оказывались оптимальными (наибольшая разница в производительности наблюдалась при выполнении операции сверления).

В данной работе предлагается использовать полученную динамическую модель портального манипулятора для расчета параметров траектории движения. Для определения экономической эффективности сравнивается производительность при используемых на практике параметрах движения манипулятора и производительность, полученная при использовании параметров рассчитанных по внедряемой методике. За капитальные затраты приняты затраты связанные с созданием программного обеспечения для определения оптимальных значений параметров манипулятора.

Этапы расчета:

  1. Расчет капитальных затрат.

    1. Определение трудоемкости, длительности разработки, численности и состава разработчиков.

    2. Расчет текущих затрат на создание программного изделия (себестоимости).

  2. Расчет эксплуатационных затрат.

    1. Расчет трудоемкости операции.

    2. Расчет эксплуатационных затрат.

  3. Расчет условно-годового экономического эффекта и срока окупаемости.

5.2.1 Расчет капитальных затрат

Исходные данные для расчета капитальных затрат:

Затраты времени при выполнении работ на стадии “Техническое задание”, человеко-дней


Комплекс решаемых задач Степень новизны
А Б В Г
1 Управление МТС, управление сбытом продукции, управление комплектацией, управление экспортными и импортными поставками 105 76 42 30
2 Бухгалтерский учет, управление финансовой деятельностью 103 72 48 35
3 Управление организацией труда и ЗИ, управление кадрами 63 46 30 19
4 Управление транспортными перевозками, управление вспомогательными службами и энергосбережением 91 66 43 26
5 Управление НИР и ОКР 50 36 24 15
6 Управление научно-технической информацией 50 36 24 15
7 Учет пенсий, пособий и страховых операций 79 55 36 26
8 Статистические задачи 129 111 61 38
9 Задачи расчетного характера 92 69 47 29

Затраты времени на стадии “Технический проект” работ, выполняемых разработчиками программного обеспечения, человеко-дней.

Количество разновидностей форм входной информации Количество разновидностей форм выходной информации
1 2 3-4 5-6
1 8 9 10 11
2 13 15 16 17
3 16 19 21 22
4 20 22 24 26
5 22 24 27 29
6 24 28 30 33
7 27 30 33 36
8 29 33 36 38

Трудоемкость работ, выполняемых разработчиками на стадии постановки задачи, человеко-дней.

Количество разновидностей форм входной информации Количество разновидностей форм выходной информации
1 2 3-4 5-6
1 17 22 28 34
2 25 33 42 50
3 32 42 52 62
4 37 49 61 73
5 42 55 69 83
6 46 61 77 92
7 50 67 84 100
8 55 72 90 108

Нормы времени на стадии “Рабочий проект”, человеко-дней

Количество разновидностей форм входной информации Количество разновидностей форм выходной информации
1 2 3-4 5-6
1 30 43 57 72
2 46 65 87 110
3 58 83 111 140
4 69 99 132 166
5 79 113 151 190
6 88 126 168 212
7 97 138 185 233
8 105 150 200 252

Трудоемкость работ выполняемых разработчиками на стадии “Внедрение”, человеко-дней.

Количество разновидностей форм входной информации Количество разновидностей форм выходной информации
1 2 3-4 5-6
1 9 11 16 19
2 10 16 20 24
3 11 20 24 30
4 13 23 29 34
5 14 24 30 37
6 16 26 33 40
7 17 27 36 43
8 19 29 39 460

Нормы амортизационных отчислений

Наименование основных средств Нормы амортизации, %
Персональные компьютеры, системы программного управления 10
Оргтехника 12,5

Значение коэффициента сложности

Вид используемой информации Группа сложности алгоритма Степень новизны
А Б В Г
Переменная информации (Пи)

1

2

3

2,81

2,51

2,1

2,02

1,8

1,50

1,35

1,20

1,00

0,81

0,72

0,6

Нормативная справочная информация (НСи)

1

2

3

1,7

1,51

1,26

1,21

1,08

0,9

0,81

0,72

0,6

0,49

0,43

0,36

Банки и базы данных

1

2

3

1,42

1,26

1,05

1,01

0,9

0,75

0,68

0,6

0,5

0,4

0,36

0,3


Комплекс решаемых задач: Задачи расчетного характера
Степень новизны разработки: А
Степень сложности алгоритма: 2,52
Количество разновидностей форм входной информации: 7
Количество разновидностей форм выходной информации: 4

Балансовая стоимость применяемого оборудования:

Персональные компьютеры:

P-II-300/128 SD RAM/4.3 Gb UW SCSI/1.44/4Mb Matrox Millenium/24x CDROM/SB AWE 64

в количестве 3-х штук. Общая стоимость:

80000 руб.

Оргтехника:

Принтер Epson Stylus Color 400

Принтер HP LaserJet 5Si


10000 руб.

20000 руб.


1. Определение трудоемкости, длительности разработки, численности и состава разработчиков.

Нормативная трудоемкость задач по стадиям.

Таблица 2.
Этапы разработки Нормативная трудоемкость, человеко-дней
Затраты времени при выполнении работ на стадии “Техническое задание” 92
Затраты времени на стадии “Технический проект” работ, выполняемых разработчиками программного обеспечения 33 302
Трудоемкость работ, выполняемых разработчиками на стадии постановка задачи 84
Нормы времени на стадии “Рабочий проект”, человеко-дней 185
Трудоемкость работ, выполняемых разработчиками программного обеспечения на стадии “Внедрение” 36

Общая трудоемкость выполнения работ по созданию программного изделия определяется суммированием затрат на каждой стадии:

,

(5.1)

где – трудоемкость работ по составлению технического задания; – трудоемкость работ по проектированию; – трудоемкость работ по внедрению.

.



Длительность разработки:

(5.2)


Среднее число исполнителей рассчитывается исходя из определенных характеристик трудоемкости и длительности разработки программного изделия:

(5.3)



В создании программного изделия принимают участие: главный специалист – руководитель разработки (РР), ведущий специалист – старший инженер-программист (СИП), инженеры программисты (ИП). Состав исполнителей по стадиям и этапам разработки приведен в табл. 3.

Состав исполнителей по стадиям и этапам разработки

Таблица 3.
№ этапа Испол-нители Кол-во человек Нормативная трудоемкость этапа Длительность этапа дней
% от трудоемкости стадии чел. дней
1.1. РР, СИП 2 60 55 27,5
1.2. РР 1 40 37 37
2.1. РР, СИП, ИП 3 14 42 14
2.2. СИП, ИП 2 6 18 9
2.3. ИП 1 2 6 6
2.4. ИП 1 6 18 18
2.5. РР 1 2 6 6
2.6. СИП, ИП 2 31 94 47
2.7. СИП, ИП 2 14 42 21
2.8. СИП, ИП 2 20 60 30
2.9. РР, СИП 2 5 15 7,5
3.1. РР, СИП 2 57 21 10,5
3.2. СИП, ИП 2 11 4 2
3.3. СИП, ИП 2 32 12 6

Длительность этапа:

,

(5.4)

где – нормативная трудоемкость i-го этапа, чел.-дней; – количество исполнителей i-го этапа разработки, чел.

Распределение трудоемкости по исполнителям.

Таблица 4.
Стадия разработки Трудоемкость чел./дн. Должность исполнителя Распределение трудоемкости по исполнителям
Техническое задание 92 РР 45
СИП 47
Технический проект 302 РР 32
СИП 128
ИП 142
Внедрение 36 РР 11
СИП 17
ИП 8

2. Расчет текущих затрат на создание программного изделия (себестоимости)

Текущие затраты:

(5.5)

где – заработная плата программистов, руб.;

– стоимость использованных материалов (носители информации, бумага и т.д.), руб.;

A – амортизационные отчисления (выделяются из накладных расходов только в тех случаях, когда оборудование используется только для создания рассматриваемого программного изделия), руб.;

– затраты на отладку программы;

– процент накладных расходов.


= 57401 + 500 + 4603 + 6257,8 + (100 57401)/100 =126162,8руб.

(5.5)

Заработная плата программистов:

(5.6)

где – трудоемкость работ j-го разработчика, чел./дн.;

– основная заработная плата j-го разработчика, руб./мес.;

– коэффициент, учитывающий дополнительные выплаты (0,25 – 0,5);

– коэффициент, учитывающий отчисления на социальные нужды по действующему законодательству;

Система окладов программистов.

Таблица 5.
Должность исполнителя в организации

Вилка окладов,

руб.

Оклад принятый при расчетах,

руб.

Стоимость одного человеко-дня,

руб.

Руководитель разработки 800-1000 2400 100
Старший инженер- программист 600-750 1800 75
Инженер программист 400-550 1200 50



Годовой фонд оплаты труда программистов участвующих в разработке:

руб.



Стоимость использованных материалов на эксплуатационные нужды:

= 500 руб.



Размер амортизационных отчислений:

(5.7)

где – установленная норма амортизации k-го оборудования;

– балансовая стоимость k-го вида оборудования;

m – число видов оборудования применяемого при разработке программы.

руб.



Затраты на отладку:

(5.8)

где – время, требуемое для отладки программы, ч.;

– стоимость одного машино-часа руб./час. (= 10 руб./ч.)

Время, требуемое для отладки:

(5.9)

где q – предполагаемое число корректируемых операторов;

c – коэффициент сложности программы;

p – коэффициент коррекции программы (p = 0,05-1);

– средний коэффициент квалификации разработчиков ();

Число корректируемых операторов:

(5.10)





руб.



Процент накладных расходов:

Сводная таблица капитальных затрат по проектному варианту.

Наименование затрат Сумма затрат, руб.
Заработная плата программистов 57401
Стоимость использованных материалов на эксплуатационные нужды 500
Амортизационные отчисления на используемую вычислительную и орг. технику 4603,4
Затраты на отладку 6257,8
Накладные расходы 57401
Суммарные затраты на разработку программного обеспечения 126162,8

В связи с тем, что в базовом варианте отсутствуют капитальные затраты, расчет капитальных затрат и сводная таблица капитальных затрат по базовому варианту не приводится.

5.2.2 Расчет эксплуатационных затрат

За эксплуатационные затраты приняты затраты на выполнение технологической операции: “Сверление отверстий в электронной плате”.

В эксплуатационные затраты входят:

  • заработная плата персонала обслуживающего роботизированный модуль на базе портального манипулятора МРЛ 901-П;

  • затраты на электроэнергию;

  • затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудования;

  • амортизационные отчисления на оборудование;

  • прочие расходы.


  1. Расчет годовой трудоемкости операции.

Трудоемкости операции:

,

(5.18)

где – время перемещения рабочего органа (для базового варианта = 0,4; для проектного варианта = 0,1); – длительность операции сверления (= 0,3); – количество отверстий; – коэффициент использования; – годовая программа выпуска

Для базового варианта:

1917,4ч.


Для проектного варианта:

1095,7 ч.



  1. Расчет эксплуатационных затрат.

Заработная плата обслуживающего персонала:

,

(5.11)

где – основная заработная плата; – дополнительная заработная плата;

– начисления соцстраху.

Для базового варианта:

11504,4 + 5900 + 621,2 = 18025,6 руб.


Для проектного варианта:

6574,4 + 3200 + 355 = 10129,4 руб.



Основная заработная плата обслуживающего персонала:

,

(5.12)

где – часовая тарифная ставка 1-го разряда; – тарифный коэффициент соответствующего разряда; – коэффициент учета нормы обслуживания; m – количество смен.

Для базового варианта:

1 12 1917,4 0,5 1 = 11504,4 руб.


Для проектного варианта:

1 12 1095,7 0,5 1 = 6574,2 руб.



Затраты на энергию:

,

(5.13)

где – установленная мощность, кВт; К – коэффициент использование по времени; – стоимость 1 кВт час; – действительный фонд времени работы техники ( = 1920 ч.); – коэффициент использования мощности.

Для базового варианта:

= 2208,8 руб.


Для проектного варианта:

1095,7 = 1262,2 руб.


Затраты на ремонт и техническое обслуживание принимаются равными 15% от

стоимости оборудования:

,

(5.14)

где – действительный годовой фонд времени работы оборудования; – стоимость оборудования (= 100000 руб.);

Для базового варианта:

= 14979,7 руб.


Для проектного варианта:

= 8560,2 руб.



Величина амортизационных отчислений:

,

(5.15)

где – норма амортизации, %;

Для базового варианта:

12483,1 руб.


Для проектного варианта:

7133,5 руб.



Прочие расходы:

,

(5.16)

где – размер основной зарплаты; a – процент прочих расходов.

Для базового варианта:

18025,6 руб.


Для проектного варианта:

5064,7 руб.



Суммарные годовые эксплуатационные затраты:

Для базового варианта:

= 18025,6 + 2208,8 + 14979,7 + 12483,1 + 18025,6 = 65722,8 руб.


Для проектного варианта:

= 10129,4+ 1262,2+ 8560,2 + 7133,5+ 5064,7 = 32150 руб.



Сводная таблица эксплуатационных затрат

Наименование затрат Сумма затрат по вариантам, руб.
Базовый Проектный
Заработная плата обслуживающего персонала 18025,6 10129,4
Затраты на электроэнергию 2208,8 1262,2
Затраты на ремонт и техническое обслуживание 14979,7 8560,2
Величина амортизационных отчислений 12483,1 7133,5
Прочие расходы 18025,6 5064,7

65722,8 32150

5.2.3 Расчет условно-годового экономического эффекта и срока окупаемости

Экономический эффект:

,

(5.20)

где , – капитальные затраты по базовому и проектному варианту соответственно (у базового варианта капитальные затраты отсутствуют); – нормативный коэффициент эффективности ( = 0,15).

= 14648 руб.



Срок окупаемости капитальных затрат:



3,5 лет



Сводная таблица технико-экономических показателей

Показатели Базовый Проектный
Назначение Длительность переходных процессов устанавливается технологом Расчет длительности переходных процессов
Область применения Разработка технологических процессов
Технические показатели
Быстродействие элементарной операции, с. 0,7 0,4
Производительность, дет./год 20000 31400
Коэффициент экономии рабочего времени, %
57
Экономические показатели
Капитальные затраты, руб. 126162,8
Заработная плата обслуживающего персонала, руб. 18025,6 10129,4
Затраты на ремонт и техническое обслуживание, руб. 14979,7 8560,2
Величина амортизационных отчислений, руб. 12483,1 7133,5
Затраты на электроэнергию, руб. 2208,8 1262,2
Эксплуатационные затраты, руб. 65722,8 32150
Условно-годовой экономический эффект, руб.
14648
Срок окупаемости капитальных затрат, лет.
3,5

Заключение

В ходе выполнения дипломной работы была построена динамическая модель портального манипулятора, параметры которой хорошо соответствуют параметрам реального манипулятора. При исследовании модели особое внимание уделялось получению выражений для определения оптимальных значений скорости движения рабочего органа с целью увеличения быстродействия манипулятора. Также в ходе исследования определены численные значения коэффициентов, входящих в динамическую модель манипулятора при его позиционировании. Установлено хорошее соответствие (ошибка в пределах 1...2%) расчетного значения продолжительности переходного процесса при позиционировании и реального позиционирования манипулятора. Разработаны методы влияния на вид и продолжительность переходного процесса путем управляемого регулирования технологических факторов: натяжения зубчатого ремня и взаимного расположения подвижных частей манипулятора МРЛ-901П. Исследованы диапазоны варьирования, определены значения технологических факторов, обеспечивающие максимальную производительность роботизированного оборудования, создаваемого на базе робота МРЛ 901П.

Проведенные исследования могут быть использованы для определения рациональных динамических параметров манипуляторов, разработки технологических процессов, а также в учебном процессе при проведении лабораторных работ.

Литература

  1. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989.

  2. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-ти кн. Кн. 5. Моделирование робототехнических систем и гибких автоматизированных производств: Учеб. пособие для втузов/С. В. Пантюшин, В. М. Назаретов, О.А. Тягунов и др.; Под ред. И.М. Макарова. – М.: Высш. шк., 1986.

  3. Лурье А.И. Аналитическая механика. – М.: Физматгиз, 1961.

  4. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Изд. 8-е – у М.: Наука, 1970.

  5. Лойцинский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики: В 2-х т. Т.II: Динамика. Изд. 6-е перераб. и доп. – М.: Наука, 1983. – 640 с.

  6. Анго Андре. Математика для

    Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
    Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

    Поможем написать работу на аналогичную тему

    Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
    Нужна помощь в написании работы?
    Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: