Дипломная работа: Система управления подводным роботом

2. Разделять события на более элементарные, например событие "взрыв бака" заменять на событие "взрыв за счет переполнения" или "взрыв в результате реакции, вышедшей из-под контроля".

3. Точно определять причины событий, например событие "вышедшее из-под контроля" заменять на событие "избыточная подача" или "прекращение охлаждения".

4. Связывать инициирующие события с событием типа "отсутствие защитных действий", например событие "перегрев" заменять на событие "отсутствие охлаждения" в сочетании с событием "нет выключения системы".

5. Отыскивать совместно действующие причины событий, например событие "пожар" заменять на два события "утечка горючей жидкости" и "искрение реле".

6. Точно указывать место отказа элемента, например событие "нет напряжения на электродвигателе" заменять на событие "нет тока в кабеле"; другой пример: событие "нет охлаждающей жидкости" заменять на событие "главный клапан закрыт" в сочетании с событием "нет открытия отводного клапана".

7. Детально разрабатывать отказы элементов в соответствии со схемой, приведенной на рис.11. Прослеживая события в обратном направлении в поисках более элементарных событий, обычно можно обнаружить отказы отдельных элементов. Эти события, в свою очередь, могут быть разработаны по схеме, показанной на рис.11.

Если событие, заключенное в прямоугольнике, может быть детально разработано по схеме, показанной на рис.11, то его называют "состояние элемента". В противном случае событие называют "состояние системы". Для события "состояние системы" нельзя выделить определенный элемент, который является единственной причиной данного события. Сразу несколько элементов или даже отдельные подсистемы определяют это событие. Такие события следует разрабатывать, руководствуясь первыми шестью правилами, до тех пор, пока не выявятся события "состояние элемента".

8. Упрощать дерево отказов как в процессе его построения, так и после того, как оно построено путем упрощения ветвей, имеющих нулевую или очень высокую вероятность появления событий

Рисунок 4.2 - Дерево отказов

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ

5.1 Маркетинговое исследование рыночных перспектив разработки

Исследование спроса. В данной работе разработан регулятор, который обеспечивает устойчивость подводного робота. С учётом научно-технического прогресса (НТП) и проистекающего из НТП постоянного обновления технической базы, возникает потребность применения все более эффективных регуляторов. Это позволяет обеспечить высокую надежность оборудования и длительный срок службы систем управления. Требования, предъявляемые к проектируемой системе, формулируются с помощью некоторых показателей качества, таких как: быстродействие, надежность, а также устойчивость, стоимость проектирования, изготовления и эксплуатации системы.

До начала производства продукта необходимо знать, существует ли спрос на продукты подобного вида. Если спрос отсутствует, то бессмысленно ориентировать этот продукт на этот рынок, следует заняться более перспективными разработками.

Удовлетворить потребности потребителей - непростая задача. Прежде всего, следует хорошо изучить рынок, т.е. ответить на следующие вопросы применительно к конкретному продукту: кто покупает такого рода изделия, в каком количестве, по какой цене, с какой целью, для удовлетворения каких потребностей, каково географическое распределение спроса. Для ответов на все эти вопросы обычно проводят маркетинговые исследования. Изучить потребности всех покупателей продукта не представляется возможным. Целесообразно найти тот сегмент потребителей, который обеспечит основной сбыт. Для этого используют сегментирование потребителей (также называемое сегментированием рынка). Суть сегментирования состоит в том, что необходимо поделить потребителей на отдельные группы (сегменты), обладающие одинаковой реакцией на действия маркетингового характера. Сегментирование может проводиться по целому ряду различных признаков. В данном случае будем использовать географический принцип сегментирования рынка.

Оценка конкурентоспособности. Успех в конкурентной борьбе в большей степени определяется тем, насколько удачно выбран тип конкурентного поведения организации и насколько умело он реализуется на практике. Конкурентоспособность изделия - это его способность демонстрировать результаты, сравнимые с результатами изделий, выполняющих аналогичные функции. При этом конкуренцию составляют не только изделия той же технологически-конструктивной группы, но и любой товар, выполняющий аналогичные функции. Конкурентоспособность определяется многими факторами. Одни факторы определяют характеристики самого продукта, другие зависят от темпов технического развития товарной группы, к которой относится изделие, третьи - от рыночной конъюнктуры. Следует учесть, что промышленные предприятия могут быть не только потенциальными покупателями, но и потенциальными конкурентами. Обозначим примерное количество конкурентов символом М.

Подход к ценообразованию. Цена остается важным показателем, несмотря на повышение роли неценовых факторов в процессе современного маркетинга. Цена, если она правильно определена, окажет решающее воздействие на процесс покупки товара.

Основными факторами, влияющими на назначение цены, являются: а) уровень издержек производства; б) степень конкуренции на рынке; в) вид товара (штучный, массовый и т.д.); г) соотношение спроса и предложения на рынке. В задачи ценообразования входит обеспечение необходимого объема реализации, достаточного для выполнения основных целей компании. Существуют три основные вида ценообразования для определения "базового" уровня цен на продукцию компании: а) с учетом издержек производства (постоянные и переменные издержки плюс наценка); б) на основе цен конкурентов (на уровне цен конкурентов, ниже, выше их цен); в) на основе платежеспособного спроса потребителей. На практике широко используется также сочетание указанных видов ценообразования.

Подводный робот - продукт, представляющий собой продукцию единичного потребления. Исходя из этого, определяется стратегия ценообразования - ценообразование по эффективности товара (фирма устанавливает цены с учетом достижения этой цели, а также из технических показателей.

5.2 Выбор аналога

В качестве аналога может быть выбрано любое устройство, работающее аналогично представленному. В данном проекте в качестве такого устройства выбран аналогичный регулятор, но не робастный, а на основе типовых законов управления. Проведём сравнение разработанного регулятора и регулятора, являющегося базой сравнения:

-точность: у разработанной системы точность ниже;

-требуемые ресурсы: примерно одинаковые;

-быстродействие: в разработанной системе длительность переходного процесса больше

-надежность: у разработанной системы универсальность значительно выше.

Расчет интегрального технического показателя качества. Составим таблицу критериев качества и найдем интегральный показатель качества методом экспертных оценок.

Таблица 5.1 Оценка критериев качества

Таким образом, исходя из значений параметров, приведенных в таблице, можно рассчитать величину интегрального показателя качества.

Интегральный показатель качества:

,

.

Можно заключить, что новая разработка в 1.43 раза лучше выбранной базы сравнения.

5.3 Расчет затрат на этапе проектирования

Под проектированием будем понимать совокупность работ, которые необходимо выполнить, чтобы разработать систему, решив поставленную задачу. Для расчета затрат на этапе проектирования необходимо определить продолжительность каждой работы (начиная с составления технического задания (ТЗ) и до оформления документации включительно). Продолжительность работ определяется либо по нормативам (при этом пользуются специальными справочниками), либо рассчитывают их по экспертным оценкам по формуле

, (5.1)

где - ожидаемая длительность работы;

и - наименьшая и наибольшая длительности работ, соответственно. Расчеты длительностей работ на этапе проектирования по формуле (5.1) сведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2 Длительность работ на этапе проектирования

Длительность всего этапа проектирования составляет ровно 14 недель, отведенных на этап проектирования, т. е. длительность этапа проектирования (день).

Рисунок. 5.1 - Линейный график работ по проектированию системы

Капитальные затраты на этапе проектирования рассчитываются по формуле:

где

- затраты времени на разработку алгоритма работником i-ой категории, чел./дн;

- средняя дневная заработная плата работника i-ой категории, руб./дн, руб/день (11000 руб/месяц);

- количество работников i-ой категории, ;

- коэффициент дополнительной заработной платы, ;

- коэффициент, учитывающий начисления на заработную плату, ;

- коэффициент затрат на накладные расходы, ;

- коэффициент рентабельности, учитывающий прибыль предприятия;

- машинное время, необходимое для тестирования алгоритма;

- эксплуатационные расходы, приходящиеся на один час машинного времени, руб/ч.

Таким образом, капитальные затраты на этапе проектирования составят

руб.

Определение показателей эффективности. Применение разработанного регулятора позволяет автоматизировать процесс управления подводным роботом. Дополнительные капитальные вложения (руб/потребителя), связанные с внедрением разработанного продукта, определяются по формуле

, (5.2)

где

- капитальные вложения в ЭВМ, руб.;

- полезный годовой фонд времени ЭВМ (за вычетом простоев в ремонте), = 1960 ч/год;

- машинное время, используемое потребителем для тех задач, которые он решает с помощью разработанного алгоритма,

машино-ч/год (25% общего машинного времени);

По формуле (5.2) находим

руб.

Расчет и сопоставление эксплуатационных расходов. Расходы, связанные с функционированием регулятора, определяются по формуле:

(5.3)

где - срок службы регулятора.

Разработанный регулятор может морально устареть, благодаря разработкам новых и более совершенных регуляторов, поэтому его срок службы можно определить гипотетически, лет.

Величина представляет собой амортизационные отчисления (руб/год). Таким образом, расходы, связанные с эксплуатацией по формуле (5.3) равны

руб.

Экономия эксплуатационных расходов , получаемая у потребителя составит:

,

где - основная заработная плата i-го потребителя, решавшего эту задачу с помощью других регуляторов, приходящаяся на общее количество решаемых им задач в течение года. При проведении исследований требовался отдельный работник, следящий за ходом исследований в режиме реального времени, поэтому основная заработная плата составит 5120 руб/год. В итоге, получим

руб.

Общие расходы с учетом прочих расходов составят (5% от суммы всех эксплуатационных расходов):

руб.

5.4 Сводные экономические показатели

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в новом варианте по сравнению с прежним составит:

Срок окупаемости не превышает 3 лет, это значит, что применение разработки является эффективным. Критерием эффективности создания и внедрения прикладных программных продуктов (алгоритмов управления) является ожидаемый годовой экономический эффект, получаемый потребителем:

, (5.4)

где - годовая экономия, которая складывается из экономии эксплуатационных расходов; - нормативный коэффициент (). Тогда по формуле (5.4) имеем

руб.

Сводные технико-экономические показатели выполненной разработки представлены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 Сводные технико-экономические показатели разработки