Комплекс для очистки трубопроводов

проверку вариантов на патентную чистоту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретения;

проверку соответствия вариантов требованиям техники безопасности и производственной санитарии;

сравнительную оценку рассматриваемых вариантов, вопросы метрологического обеспечения разрабатываемого изделия (возможности выбора методов и средств измерения). Сравнение проводят по показателям качества изделия (назначения, надежности, технологичности, стандартизации и унификации, экономическим, эстетическим, эргономическим). При этом следует учитывать конструктивные и эксплуатационные особенности разрабатываемого и существующих изделий, тенденции и перспективы развития отечественной и зарубежной техники в данной области;

выбор оптимального варианта (вариантов) изделия, обоснование выбора; принятие принципиальных решений; подтверждение (или уточнение) предъявляемых к изделию требований (технических характеристик, показателей качества и др.), установленных техническим заданием и техническим предложением, и определение технико-экономических характеристик и показателей, не установленных техническим заданием и техническим предложением;

выявление на основе принятых принципиальных решений новых изделий и материалов, которые должны быть разработаны другими предприятиями (организациями), составление технических требований к этим изделиям и материалам;

составление перечня работ, которые следует провести на последующей стадии разработки, в дополнение или уточнение работ, предусмотренных техническим заданием и техническим предложением;

проработку основных вопросов технологии изготовления (при необходимости), подготовку предложений по разработке стандартов (пересмотр и внесение изменений в действующие стандарты), предусмотренных техническим заданием на данной стадии.

На стадии эскизного проектирования рассмотрены варианты конструкций кареток руки робота с возможным креплением на них технологического инструмента и диагностического оборудования, и выбор оптимальной конструкции. Также были рассмотрены возможные варианты конструкций механизма подачи энергоносителей к руке робота.

4.2.1 Разработка эскизного проекта каретки руки робота

В настоящее время существует вариант конструкции руки робота с экспериментально подобранной геометрией (подобраны оптимальные соотношения длин и диаметров). Но существующий образец имеет свои недостатки, основным из которых является то, что пневматический цилиндр располагается непосредственно на электродвигателе (см. рис. 24а), поэтому при его выборе приходится ограничиваться ходом (до 50 мм). В результате робот имеет маленький диапазон использования трубопроводов. Поэтому появилась потребность в разработке новой, более универсальной, конструкции каретки руки робота. По конструктивным соображениям было принято решение использовать два центрирующих пневматических цилиндра, которые располагаются симметрично относительно электродвигателя (см. рис. 24б) и крепятся на дне каретки для обеспечения их максимального рабочего хода (до 100 мм).



Рис. 24. Каретка руки робота

4.2.2 Разработка эскизного проекта механизма подачи энергоносителей к роботу

Для подачи питания к руке робота (электрические кабели и шланги со сжатым воздухом) необходимо обеспечить соединение кабелей и шлангов с приводами и пневматическими распределителями кареток руки робота, то есть за каретками тянутся электрические кабели и шланги с воздухом. Поскольку робот должен перемещаться на большие расстояния, длина кабеля имеет протяжённую длину. В связи с этим, возникает проблема избежать запутывание и перелом шлангов и кабеля. В результате принято решение сматывать кабели и шланги на специальный технологический барабан.

При сматывании кабеля на технологический барабан возникает проблема расположения пульта управления электродвигателями и пневматическими распределителями. Существует два возможных варианта:

а) пульт управления вращается вместе с барабаном;

б) пульт управления расположен стационарно (неподвижно).

В настоящее время изготовлен экспериментальный вариант технологического барабана с расположенным непосредственно на нём пультом управления (см. рис. 25), то есть пульт управления вращается вместе с барабаном. Такое решение создаёт неудобства, поскольку приходится во время вращения барабана нажимать на кнопки управления. В результате обслуживание установкой при её работе затрудняется.

Рис. 25. Экспериментальный барабан

Таким образом, возникла задача разработки установки со стационарно расположенным пультом управления. В связи с этой задачей возникла потребность разработки механизма (муфты вращающейся электропневматической (см. п. 4.2.3), обеспечивающего передачу энергии (электрической, давления сжатого воздуха) от источников, расположенных в неподвижном пульте управления на кабель, вращающийся вместе с технологическим барабаном.

Также на имеющемся экспериментальном барабане установлен привод, жёстко связанный с барабаном, тогда как необходима синхронизация скорости движения барабана со скоростью робота. При этом привод технологического барабана, осуществляющий натяг электрических кабелей и шлангов со сжатым воздухом, не должен оказывать влияния на привода кареток руки робота, поскольку привода кареток являются основными по отношению к приводу барабана.

4.2.3 Разработка эскизного проекта муфты вращающейся электропневматической

Эскизная конструкция муфты вращающейся электропневматической имеет подвижную и неподвижную части. Подвижная часть выполнена в виде вала 1 (см. рис. 26), закреплённого на барабане и вращающегося вместе с ним. Неподвижная часть (корпус) муфты крепится к неподвижной раме барабана. Через неподвижную часть осуществляется подвод электрических кабелей к электродвигателям и воздуха к пневматическим цилиндрам кареток руки робота.

При разработке эскизной конструкции муфты рассматривались различные компоновки. По технологическим соображениям выбрана схема конструкции, представленная на рис. 26. Сначала осуществляется подвод напряжения к электрическим кабелям, а затем подвод сжатого воздуха к пневматическим цилиндрам кареток руки робота. Выбор схемы связан с разработкой конструкции вала муфты, в котором предусмотрены продольные каналы малого диаметра.



Рис. 26. Эскизная конструкция муфты вращающейся электропневматической

4.2.4 Система управления Комплексом

Для полноценной работы Комплекса необходима система, работающая по принципу, представленному в виде структурной схемы (см. рис. 27).

Рис. 27. Структурная схема управления

4.3 Техническое проектирование

Техническое проектирование осуществляется после утверждения основных конструктивных решений по результатам эскизного проектирования.

Согласно ГОСТ 2.120-73* технический проект - совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки конструкторской документации.

Технический проект разрабатывают с целью выявления окончательных технических решений, дающих полное представление о конструкции изделия, когда это целесообразно сделать до разработки рабочей документации.

При необходимости технический проект может предусматривать разработку вариантов отдельных составных частей изделия. В этих случаях выбор оптимального варианта осуществляется на основании результатов испытаний опытных образцов изделия.

При разработке технического проекта выполняют работы, необходимые для обеспечения предъявляемых к изделию требований и позволяющие получить полное представление о конструкции разрабатываемого изделия, оценить его соответствие требованиям технического задания, технологичность, степень сложности изготовления, способы упаковки, возможности транспортирования и монтажа на месте применения, удобство эксплуатации, целесообразность и возможность ремонта и т.п.

В общем случае при разработке технического проекта проводят следующие работы:

разработку конструктивных решений изделия и его основных составных частей;

выполнение необходимых расчетов, в том числе подтверждающих технико-экономические показатели, установленные техническим заданием;

выполнение необходимых принципиальных схем, схем соединений и др.;

разработку и обоснование технических решений, обеспечивающих показатели надежности, установленные техническим заданием и предшествующими стадиями разработки (если эти стадии разрабатывались);

анализ конструкции изделия на технологичность с учетом отзывов предприятий-изготовителей промышленного производства в части обеспечении технологичности в условиях данного конкретного производства, в том числе по использованию имеющегося на предприятии оборудования, а также учета в данном проекте требований нормативно-технической документации, действующей на предприятии-изготовителе; выявления необходимого для производства изделий нового оборудования (обоснование разработки или приобретения); разработку метрологического обеспечения (выбор методов и средств измерения);

разработку, изготовление и испытание макетов;

оценку изделия в отношении его соответствия требованиям экономики, технической эстетики;

оценку возможности транспортирования, хранения, а также монтажа изделия на месте его применения;

оценку эксплуатационных данных изделия (взаимозаменяемости, удобства обслуживания, ремонтопригодности, устойчивости против воздействия внешней среды, возможности быстрого устранения отказов, контроля качества работы изделия, обеспеченность средствами контроля технического состояния и др.);

окончательное оформление заявок на разработку и изготовление новых изделий (в том числе средств измерения) и материалов, применяемых в разрабатываемом изделии;

проведение мероприятий по обеспечению заданного в техническом задании уровня стандартизации и унификации изделия;

проверку изделия на патентную чистоту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретения;

выявление номенклатуры покупных изделий, согласование применения покупных изделий;

согласование габаритных, установочных и присоединительных размеров с заказчиком или основным потребителем;

оценку технического уровня и качества изделия;

разработку чертежей сборочных единиц и деталей, если это вызывается необходимостью ускорения выдачи задания на разработку специализированного оборудования для их изготовления;

проверку соответствия принимаемых решений требованиям техники безопасности и производственной санитарии;

составление перечня работ, которые следует провести на стадии разработки рабочей документации, в дополнение и (или) уточнение работ, предусмотренных техническим заданием, техническим предложением и эскизным проектом;

подготовку предложений по разработке стандартов (пересмотр или внесение изменений в действующие стандарты), предусмотренных техническим заданием на данной стадии.

4.3.1 Техническое проектирование каретки руки робота

При разработке эскизного проекта каретки руки робота было принято решение использовать два центрирующих пневматических цилиндра.

По электронному каталогу компактных цилиндров серии CQS (компания SMC) был выбран цилиндр с длинным ходом (до 100 мм) и наружной резьбой на штоке.

Пневматические цилиндры 1, 2 (см. рис. 28), каждый из которых крепится к основанию 3 корпуса каретки четырьмя винтами 4. Цилиндры располагаются симметрично относительно электродвигателя 7 и соосного с ним редуктора 5. По конструктивным соображениям расстояние между пневматическими цилиндрами составляет 15 мм; это то расстояние, которое достаточно для прохождения вала 6, соединяющего электродвигатель и редуктор.

Рис. 28. Конструкция каретки руки робота

Расположение малых опорных колёс 8 напрямую зависит от пневматических цилиндров: цилиндры во втянутом положении - колёса максимально приближены к основным несущим колёсам 9; цилиндры в выдвинутом положении - колёса, соответственно, максимально удалены от несущих колёс каретки. Колёса 8 и пневматические цилиндры связаны между собой при помощи оси 10 и втулок 11 (см. рис. 29). Во избежание перегиба штоков цилиндров принято решение отверстия в оси 10 под втулки 11 сделать изначально больше диаметра самих втулок. Таким образом, зазор в 4 мм между отверстием оси и втулкой компенсирует возможный перегиб и работоспособность пневматических цилиндров не утрачивается.

Рис. 29. Соединение пневматических цилиндров и малых колёс

Также имеется компенсатор и при соединении электродвигателя 7 с редуктором 5 (см. рис. 28). Вал 6 жёстко соединён с редуктором и не жёстко с электродвигателем. Со стороны электродвигателя вал входит в компенсатор, выполненный в виде резиновой прокладки 12. Прокладка крепится двумя винтами 13 к электродвигателю, а двумя винтами 14 соединена с корпусом каретки.

К первой каретки руки робота крепится фланец шарнирный, к которому присоединяется технологический инструмент или диагностическое оборудование. Конструктивно фланец шарнирный выполнен в виде крепёжного фланца 1 (см. рис. 30), шарнира 2, удерживающей втулки 3, оси 4 и крепёжной пластины 7.Фланец 1 и втулка 3 соединены винтами 5, а между ними имеется резиновая прокладка 6, выполняющая роль компенсатора. Ось 4 с одной стороны ввинчивается в шарнир 2, а с другой стороны приваривается к крепёжной пластине 7, которая в свою очередь крепится винтами 8 к корпусу первой каретки руки робота.



Рис. 30. Фланец шарнирный

4.3.2 Техническое проектирование механизма подачи энергоносителей к роботу

При разработке эскизного проекта было принято решение привод технологического барабана сделать регулируемым.

Конструктивно синхронизацию (регулирование) привода технологического барабана решено осуществить посредством двух полумуфт 1, 2 на валу 3 технологического барабана, между которыми расположены вставки из фрикционного материала 4 (см. рис. 31). На полумуфте 1 предусмотрена канавка под ремень, поскольку эта полумуфта связана с приводом ременной передачей. В зависимости от поставленной задачи (ослабление или усиление привода) контакт полумуфт уменьшают или ослабевают при помощи пружины 5 и гайки 6.



Рис. 31. Синхронизация привода барабана

Передача крутящего момента с привода на технологический барабан осуществляется посредством ременной передачи. Поскольку ремень по своим механическим свойствам подвержен растяжению, то в конструкции привода барабана предусмотрено натяжение ремня. Для этого в основании, к которому крепится мотор - редуктор, предусмотрены пазы.

Мотор - редуктор 1 (см. рис. 32) крепится к основанию с пазами 2 болтами 3. При этом мотор - редуктор может смещаться в поперечном направлении (влево или вправо) в зависимости от того, надо ослабить ремень или, наоборот, натянуть.

Рис. 32. Натяг ремня

4.3.3 Техническое проектирование муфты вращающейся электропневматической

В эскизном проекте муфты вращающейся электропневматической принято решение сделать её в виде двух соединённых между собой частей, одна из которых вращается (вал), а вторая - неподвижна.

На валу 1 (см. рис. 33) при помощи винтов 2 крепится капролоновая вставка 3, на которую в свою очередь надеты контактные металлические кольца 4, чередующиеся с небольшими капролоновыми кольцами 5. Капролоновая вставка и все капролоновые кольца используются в качестве изоляторов от электрического тока. Металлические кольца 4 контактируют с контактными площадками 6 (металлическими щётками), которые непосредственно соединены с электрическими проводами 14. Плотный контакт щёток с кольцами обеспечивается путём поджатия щёток винтами 7, через пружины 8. В винтах 7 по всей длине имеются технологические отверстия для прохода электрических кабелей 14. Щётки 6, пружины 8 и винты 7 расположены в неподвижном корпусе муфты. Также на валу и соединённой с ним капролоновой вставке имеются технологические отверстия для вывода воздуха и электрических контактов соответственно. Электрические контакты выполнены в виде металлических стержней 9, которые вставляются в технологические отверстия в капролоновой вставке и одновременно ввинчиваются в винты 10, находящиеся в свою очередь в контакте с металлическими кольцами 4.

Рис. 33. Муфта вращающаяся электропневматическая

Неподвижная часть муфты (корпус) выполнен в виде двух соединённых между собой частей: капролоновой 11 и металлической 12. В капролоновой части 11 имеются резьбовые отверстия под винты 7. В металлической части 12 имеются отверстия, в которые вставляются стандартные разъёмные соединения 13, осуществляющие передачу воздуха от компрессора в муфту, а далее к пневматическим распределителям кареток руки робота.

В конструкции муфты для поставленной конкретной задачи предусмотрено 12 вводов для электрических кабелей и 6 вводов для подачи сжатого воздуха. Конструктивно муфта является универсальной и не ограничивается конкретным числом электрических и пневматических вводов, поэтому количество вводов может быть уменьшено или увеличено в зависимости от поставленной задачи.

5. Силовые и прочностные расчёты основных элементов конструкции

5.1 Силовой расчёт каретки руки робота

В расчётах будут использованы следующие обозначения:

D - диаметр колеса приводного звена, м

b - ширина колеса, м

lk - межосевое расстояние между колесами приводного звена, м

l - расстояние между осями шарниров звеньев, м

Lрасч - расчетная длина робота, м

L - длина робота, м

nрасч - расчетное количество звеньев робота

n - количество звеньев робота

d - диаметр цилиндра прижима колес, м

p - давление в цилиндрах прижима колес, Па

P - сила прижима колес, Н

f - коэффициент трения скольжения пары колесо-труба

r - радиус трения качения пары колесо-труба

- контактное давление на трубу со стороны колеса, Па/м2

- допускаемое контактное давление на трубу, Па/м2

- номинальная скорость вала двигателя привода колес, с-1

Mдврасч - расчетный крутящий момент вала двигателя привода колес, Нм

Мдв - крутящий момент вала двигателя привода колес, Нм

u - передаточное число редуктора привода колес

- КПД механизма привода колес

v - номинальная линейная скорость робота, м/с

T - полезное тяговое усилие робота, Н

Tзв - полезное тяговое усилие одного приводного звена, Н

Методика расчёта:

В результате расчета определяются конструктивные параметры кареток руки робота, исходя из следующих условий:

Межосевое расстояние между колесами приводных звеньев должно быть таким, чтобы звенья разворачивались в трубе минимального диаметра при максимальном угле изгиба.

Длина робота и, соответственно, количество звеньев должны быть такими, чтобы при трубе максимального диаметра и максимальном угле изгиба хотя бы одно звено находилось в прямолинейной части трубы.

Исходя из требования осевой жесткости робота, соотношение количеств приводных и промежуточных звеньев должно быть таким, чтобы между любыми двумя приводными звеньями находилось не более чем одно промежуточное звено.

Параметры привода должны обеспечивать требуемую номинальную линейную скорость робота.

При прохождении изгиба трубы при максимальном угле изгиба звено, находящееся в прямолинейной части трубы, обеспечивает 80% полезного тягового усилия. Это условие получено экспериментальным путем.

Сила прижима колес к трубе должна быть такой, чтобы не превышать допустимое значение контактного давления на трубу.

Сила трения скольжения пар колеса - труба должна превышать полезное тяговое усилие, т.е. колеса не должны пробуксовывать.

Крутящий момент двигателя должен обеспечивать движение робота, т.е. преодолевать полезное тяговое усилие и трение качения пар колеса - труба.

При этом из соображения минимальной стоимости робота (двигатели привода и блоки управления составляют основную часть стоимости робота), должны быть выбраны двигатели минимальной мощности, т.к. стоимость двигателя существенно зависит от его мощности.

а). Определение тягового усилия, которое должно обеспечивать одно приводное звено:

, (1)

где Т - полезное тяговое усилие руки робота, Т=200 Н;

б). Определение силы прижима колес к трубе, отнесённой к одному прижимному колесу:

(2)

в). Суммарная сила трения скольжения пар колеса - труба:

(3)

(4)

г). Приводной крутящий момент двигателя, приведенный к осям приводных колес:

(5)

Момент трения качения пар колеса - труба, приведенный к осям приводных колес:

(6)

Момент полезного тягового усилия, приведенный к осям приводных колес:

 (7)

(8)

Мощность двигателя приводных колёс должна быть минимизирована.

Задача оптимизации выглядит следующим образом:

(9)

(10)

При этом:

v = 0,03 м/с;

Тзв = 160 Н;

= 0,8;

= 2107 Па;

р = 2105…6105 Па;

b = 0,015…0,03 м;

D = 0,1…0,16 м;

f = 0,1…0,25;

r = 0,005…0,020 м;

d = 0,015…0,030 м;

u = 30…100.

Вышеуказанные значения параметров определяются конструктивными соображениями, имеющимися материалами и комплектующими изделиями.

Задача оптимизации решена на компьютере численными методами.

Получены следующие значения параметров:

р = 4105 Па;

b = 0,025 м;

D = 0,12 м;

f = 0,2;

r = 0,01 м;

d = 0,025 м;

u = 100.

Таким образом, получаем оптимальные параметры двигателя:

Мдв = 1,8 Нм;

= 300 с-1;

N = 540 Вт.

5.2 Расчёт привода для технологического барабана

Для заданной конструкции барабана требуется спроектировать силовой механический привод, состоящий из электродвигателя, ременной передачи и червячного редуктора. Исходя из заданного технического предложения, имеем следующие исходные данные: тяговое усилие Н, максимальная скорость движения робота м/мин, диаметр барабана мм.

а). Определение вращающего момента на барабане:

, (11)

где Т - вращающий момент барабана, Нм;

б). Определение угловой скорости:

; (12)

где

в). Определение передаточного числа ременной передачи:

; (13)

где - передаточное число ременной передачи;

С другой стороны:

, (14)

где - диаметр шкива на валу барабана, мм;

-диаметр шкива на валу мотор - редуктора, мм.

По конструктивным соображением принимаем из условия допустимого изгиба ремня:

=65 мм (15)

г). Определение диаметра шкива на валу барабана:

; (16)

; (17)

В табл. 4.1 приведены технические характеристики мотор - редуктора, выбранного по специальному каталогу [12].

Таблица 2. Технические характеристики мотор-редуктора

, кВт	, об/мин	, об/мин		, Нм
0,18	900	16	56	60	1,3

В табл. 2 использованы следующие обозначения:

- номинальная мощность выходного вала;

- входная частота вращения;

- выходная частота вращения;

- выходная частота вращения;

- передаточное число;

- коэффициент эксплуатации редуктора.

5.3 Проверка на прочность шпоночного соединения

На валу технологического барабана имеется шпонка, передающая крутящий момент. Шпоночное соединение необходимо проверить на прочность.

На рис. 34. приведена расчётная схема шпоночного соединения.

Рис. 34. Расчётная модель

Материал шпонки - Сталь 45. Шпонки проверяют на смятие и на срез.

Выполним проверочный расчёт шпоночного соединения, где:

диаметр вала мм;

ширина шпонки мм;

высота шпонки мм;

длина шпонки мм;

глубина паза мм;

вращающий момент на валу Нм.

Шпоночное соединение проверяем из условия прочности на смятие.

Это условие имеет вид:

, (18)

где - действующее напряжение смятия, МПа; - допускаемое напряжение на смятие материала шпонки, МПа.

Данная формула может быть приведена к виду:

, (19)

где МПа. (20)

Т.о.МПа < МПа. (21)

Условие прочности шпонки на смятие выполняется.

Выполним проверочный расчёт шпоночного соединения из условия прочности на срез. Условие прочности на срез имеет вид:

, (22)

где - действующее напряжение среза, МПа;

- допускаемое напряжение среза материала шпонки, МПа.

Данная формула может быть приведена к виду:

,где МПа. (23)

Т.о. . (24)

Условие прочности шпонки на срез выполняется.

6. Маркетинговые исследования

6.1 Сущность маркетинговых исследований

Маркетинговое исследование - это исследовательская деятельность, направленная на определение круга данных, необходимых для удовлетворения информационно-аналитических потребностей маркетинга, и включающая их сбор, обработку, анализ и отчет о результатах.

Маркетинговое исследование нацелено на обеспечение более эффективного приспособления производства и сферы обращения к запросам и требованиям рынка. Маркетинговое исследование представляет собой обособившееся научное направление, сложившееся на стыке ряда наук. Методология маркетингового исследования - это сложный сплав статистических, экономических, бихевиористических и маркетинговых методов.

Маркетинговые исследования могут проводиться как силами сотрудников маркетинговой службы организации, так и силами специалистов исследовательских компаний. Интересно рассмотреть маркетинговые исследования в условиях малого бюджета. Малый бизнес не обладает средствами для содержания маркетинговых служб, а стоимость заказных исследований у сторонних компаний является достаточно высокой ($9800 - $20400 в расчете на выборку из 800 человек). В этой ситуации оптимально для малой фирмы иметь в штате одного квалифицированного маркетолога. Этот маркетолог должен в условиях небольших бюджетов проводить полноценные маркетинговые исследования.

Чтобы результаты маркетингового исследования были пригодны для принятия маркетологом или управляющим решений, они должны обладать следующими свойствами:

достоверность - информация должна правдиво и без искажений отражать состояние объекта;

актуальность - информация должна быть новой и своевременной;

полнота - информация должна обеспечивать необходимые и достаточные условия для принятия решения;

релевантность - информация должна соответствовать решаемой проблеме;

сопоставимость - возможность сравнивать данные;

доступность для восприятия - информация должна быть понятна, иметь приемлемый вид для того, кому она предназначена;

экономичность - затраты связанные с исследованием не должны превышать результаты от его использования.

Отсутствие любого свойства ведет к неполноценности маркетингового исследования и равнозначно отсутствию информации.

Процесс маркетинговых исследований включает обычно такие этапы:

Определение проблемы и целей исследования.

1. Определение потребности в проведении маркетинговых исследований.

2. Определение проблемы.

3. Формулирование целей маркетинговых исследований.

Разработка плана исследований.

1. Выбор методов проведения маркетинговых исследований.

2. Определение типа требуемой информации и источников ее получения.

3. Определение методов сбора необходимых данных.

4. Разработка форм для сбора данных.

5. Разработка выборочного плана и определение объема выборки.

Реализация плана исследований.

1. Сбор данных.

2. Анализ данных.

Интерпретация полученных результатов и их доведение до руководства

Выводы: Проведение маркетинговых исследований является обязательным элементом в конкурентной борьбе предпринимателей. Понимая важность маркетинга и одновременно ощущая нехватку денежных средств, предприниматель проводит или заказывает малобюджетные маркетинговые исследования, в которых графическое и табличное представление данных являются обязательными. MS Excel 2002 является программным обеспечением которого достаточно для проведения полноценных маркетинговых исследований.

6.2 Рассылка электронных писем посредством интернет

В данном проекте было решено использовать такой вид маркетинговых исследований, как рассылка электронных писем с помощью сети Интернет. Письма рассылались в Водоканалы различных регионов России с целью определения их потребностей и возможных пожеланий.

Письма - предложения имели следующее содержание: «Уважаемые господа! Нашим «Центром инновационных исследований и разработок», разработан и изготовлен робот для прохода внутри трубопроводов продолжительной длины и разветвлённой конфигурации. Робот может применяться для диагностики, чистки, ремонта и других операций внутри трубопроводов.

Робот может быть изготовлен по техническим требованиям заказчика (диапазон трубопроводов, дальность перемещения, выполняемые операции).

Если Вас заинтересовало подобное оборудование, мы можем предоставить подробную информацию».

В табл. 3 приведены Водоканалы, в которые были разосланы электронные письма, а также результаты этих рассылок.

Таблица 3. Сводная таблица маркетинговых исследований

№ п/п	Название республики, региона или города	Электронный адрес (e-mail)	Результаты рассылки
1	г. Выборг	abonent@vodokanal.vyborg.ru	ответа нет, возможно, письмо не дошло до руководства
2	Чувашская республика, г. Новочебоксарск	novodok@cbx.ru	ответа нет, возможно, письмо не дошло до руководства
3	г. Псков	office@vdk.psc.ru	ответа нет, возможно, письмо не дошло до руководства
4	г. Ярославль	info@vodokanal.yaroslavl.ru	ответа нет, возможно, письмо не дошло до руководства
5	г. Кисловодск	water@narzan.com	письмо получено секретарём, нет информации о том, рассматривалось ли предложение руководством
6	г. Находка	jhon@vodokanal.nakhodka.ru	получен ответ с просьбой о более подробном описании разработки
7	г. Санкт - Петербург	office@vodokanal.spb.ru	предложение заинтересовало, возможно, последует дальнейшее сотрудничество
8	г. Новосибирск	asd@s54.nsk.ru	ответа нет
9	г. Петрозаводск	mail@vodokanal.ru	ответа нет
10	г. Екатеринбург	vodokanal@mail.utnet.ru	ответа нет
11	г. Саратов	Joker66@mail.ru	ответа нет
12	г. Чебоксары	chvod@chtts.ru	ответа нет
13	г. Омск	sqt@omskvodokanal.ru	ответа нет
14	г. Тирасполь	tuvkh@idknet.com	ответа нет
15	г. Урюпинск	vkh@req.avtig.ru	ответа нет
16	г. Анжеро-Судженск	asvik@yandex.ru	ответа нет
17	г. Сургут	gorvodokanal@mail.ru	ответа нет

7. Технико-экономическое обоснование разработки

7.1 Цель расчёта и исходные данные

Целью этого раздела является расчет достигаемого экономического эффекта от внедрения Комплекса для диагностики трубопроводов.

При расчете экономической эффективности рассматриваются два варианта: затраты на диагностику, чистку и ремонт канализационных трубопроводов Водоканалом г. Санкт-Петербурга по технологии, существующей на сегодняшний день, и затраты при использовании Комплекса.

При расчёте предполагается, что в случае обнаружения дефектных участков приходится осуществлять капитальный ремонт по замене кусков трубопровода. Минимальная длина участка трубопровода, подлежащая замене, принята равной 10 м. При внедрении Комплекса в результате периодической диагностики и предупредительных ремонтов, число капитальных ремонтов удастся существенно снизить.

Исходные данные для расчета затрат на капитальный ремонт канализационных трубопроводов приведены в табл. 4.

Таблица 4. Исходные данные для расчёта затрат на капитальный ремонт трубопровода

Показатели	Количество	Ед. измерения
Стоимость дорожной техники в час	1000	руб.
Количество обслуживающего персонала	3	чел.
Стоимость н/часа специалиста	150	руб.
Стоимость 10 м нового куска трубопровода	2100	руб.
Время, необходимое на капитальный ремонт	24	час.
Количество метров канализационного трубопровода, требующего ремонта в месяц	100	м
Количество метров канализационного трубопровода, требующего ремонта в год	1200	м

7.2 Расчёт годовых затрат на капитальный ремонт канализационных трубопроводов по существующей технологии

Затраты на ремонт канализационных трубопроводов по существующей технологии складываются из затрат на заработную плату обслуживающего персонала, аренду дорожной техники (экскаватор для раскапывания трубопровода) и закупку кусков трубопровода на замену.

а). Затраты на заработную плату определяются следующим образом:

, (25)

где Ср=150 - тарифная ставка специалиста, руб./час;

Ч - количество обслуживающего персонала, работающего на объекте; чел.

Т - время, в течение которого проходит капитальный ремонт; час/год

=1,26 - коэффициент, учитывающий единый социальный налог;

Тогда получаем затраты на заработную плату:

млн. руб./год; (26)

б). Затраты на аренду дорожной техники определяются по следующей формуле:

; (27)

- стоимость дорожной техники за 1 час аренды, руб.

Таким образом, получаем:

 млн. руб./год (28)

в). Затраты на закупку новых кусков трубопровода:

, (29)

где - стоимость нового куска трубопровода длиной 10м, руб.

Получаем:

млн. руб/год; (30)

Учитывая все составляющие суммарной затраты на ремонт канализационных трубопроводов в год, получаем следующее соотношение:

; (31)

(32)

7.3 Расчёт затрат на ремонт канализационных трубопроводов при внедрении комплекса

При внедрении Комплекса появляются дополнительные затраты, связанные с проведением диагностики и осуществление планово - предупредительных ремонтов, не предполагающих замену кусков трубопровода. Для осуществления планово - предупредительного ремонта, Комплекс доставляется в кузове автомобиля к участку трубопровода, подлежащего контролю.

Исходные данные для расчета затрат на проведение планового - предупредительного ремонта канализационных трубопроводов приведены в табл. 5.

Таблица 5. Исходные данные на затраты планово - предупредительного ремонта

Показатели	Количество	Ед. измерения
Время на проведение планово - предупредительного ремонта	8	час
Затраты на использование автомобиля	1000	руб/час
Обслуживающий персонал	1	чел.
Стоимость н/часа обслуживающего персонала	150	руб.
Потребляемая энергия	2,2	кВт
Стоимость кВт*ч электрической энергии	1,5	Руб/кВт*час

а). Затраты на заработную плату обслуживающего персонала:

, (33)

где Ср=150 - тарифная ставка специалиста, руб./час;

Ч - количество обслуживающего персонала, работающего на объекте; чел.

Т - время, в течение которого проходит планово - предупредительный ремонт; час

=1,26 - коэффициент, учитывающий единый социальный налог;

Тогда получаем затраты на заработную плату:

руб; (34)

б). Затраты на использование автомобиля:

; (35)

 - стоимость автомобиля в час, руб.

Таким образом, получаем:

руб. (36)

Учитываем, что автомобиль необходим только для того, чтобы привезти и увезти Комплекс на объект, во время работы арендовать автомобиль не требуется.

в). Затраты на электрическую энергию:

, (37)

где - стоимость кВт*ч электрической энергии, руб.;

М - потребляемая энергия, кВт;

Т - время, в течение которого проходит диагностика и ремонт; час.

Таким образом, имеем:

руб. (38)

Учитывая все составляющие суммарной затраты на планово - предупредительный ремонт канализационных трубопроводов, получаем следующее соотношение:

; (39)

. (40)

Таким образом, получаем затраты на планово - предупредительный ремонт в год:

. (41)

7.4 Расчёт экономической эффективности от внедрения комплекса

Возможные сокращения количества капитальных ремонтов оценим с помощью построения дерева решений. В качестве возможных вероятных сценариев примем сокращение числа капитальных ремонтов на 25%, на 50% и на 75%, то есть рассмотрим сценарии пессимизма, безразличия и оптимизма. Сведём результаты расчётов в сводную табл. 6.

Таблица 6. Наиболее вероятные сценарии сокращения числа капитальных ремонтов

Название сценария	На сколько сократилось число капитальных ремонтов, %	Затраты на капитальный ремонт в год, руб.
Пессимизм	25	3,6 млн.
Безразличие	50	2,4 млн.
Оптимизм	75	1,2 млн.

Исходя из табл. 6, получаем среднее вероятное значение затрат на капитальный ремонт трубопроводов при внедрении Комплекса:

(42)

Для определения экономической эффективности воспользуемся следующей формулой:

(43)

(44)

7.5 Расчёт окупаемости проекта с учётом инвестиционных вложений

7.5.1 Внешний инвестор

Внешний инвестор, определяя норму прибыли инновационного проекта, руководствуется альтернативными вложениями средств. При этом соизмеряется риск вложений и их доходность: как правило, инвестиции с меньшим риском приносят инвестору меньший доход. Поэтому принятие решения о финансировании инновации инвестор согласует со своей финансовой стратегией (склонность к риску, отвращение к риску). Риск инвестиций в финансовые инструменты оценивают финансовые менеджеры. Инвесторы, принявшие решение о финансировании инновационных проектов, уровень риска закладывают как надбавку к норме прибыли (см. табл. 7).

Таблица 7. Требования к норме прибыли для различных групп инвестиций

№ п/п	Группы инвестиций	Требуемая норма прибыли
1	Замещающие инвестиции - категория I (новые машины или оборудование, транспортные средства и т.п., которые будут выполнять функции, аналогичные замещаемому оборудованию)	Цена капитала
2	Замещающие инвестиции- категория II (новые машины или оборудование, транспортные средства и т.п., которые будут выполнять функции, аналогичные замещаемому оборудованию, но являются технологически более совершенными, для их обслуживания требуются специалисты более высокой квалификации, организация производства требуют других решений)	Цена капитала + 3%
3	Замещающие инвестиции- категория III (новые мощности вспомогательного производства: склады, здания, которые замещают старые аналоги; а также заводы, размещаемые на новой площадке)	Цена капитала + 6%
4	Новые инвестиции- категория I (новые мощности или связанное оборудование, с помощью которого будут производиться ранее выпускавшиеся продукты)	Цена капитала + 5%
5	Новые инвестиции- категория III (новые мощности или машины, которые тесно связаны с действующим оборудованием)	Цена капитала + 8%
6	Новые инвестиции- категория II (новые мощности или машины или поглощение других или приобретение других фирм, которые не связаны с действующим технологическим процессом)	Цена капитала + 15%
7	Инвестиции в научно-исследовательские работы- категория I (прикладные НИР, направленные на определенные специфические цели)	Цена капитала +10%
8	Инвестиции в научно-исследовательские работы- категория II (фундаментальные НИР, цели которых точно не определены и результат заранее неизвестен)	Цена капитала +20%

7.5.2 Обоснование эффективности инвестиционного проекта

Эффективность инновационного проекта должна оцениваться с различных точек зрения (исходя из особенностей инновации): техническая, технологическая, экологическая, социальная, организационная эффективность. Наряду с техническими критериями выбора инновации инвесторы предъявляют экономические ограничения на инновационные процессы, стремясь обеспечить себе гарантию не только возврата вложенных средств, но получения дохода. Немаловажным фактором, который инвесторы учитывают при принятии решений о финансировании инновации, является также период, в течение которого будут возмещены понесенные расходы, а также период, необходимый для получения расчетной прибыли.

В соответствии с Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования (Утверждены Госстроем РФ, Минэкономики РФ, Минфином РФ, Госкомпромом РФ № 7_12/47 от 31 марта 1994 года), основными методами оценки экономической эффективности являются:

метод чистого дисконтированного дохода (ЧДД);

метод срока окупаемости;

метод индекса доходности и рентабельности проекта;

метод внутренней нормы доходности;

расчет точки безубыточности проекта.

Расчеты начинаются с обоснования величины дисконта. Основная формула для расчета коэффициента дисконтирования (d):

d = a + b + c (45)

a - принимаемая цена капитала (очищенная от инфляции) или доходность альтернативных проектов вложения финансовых средств;

b - уровень премии за риск для проектов данного типа (в соответствии с классификацией инновации);

c - уровень инфляции.

Премия за риск рассчитывается исходя из среднего класса инновации (), определяемого на основе морфологической таблицы (см. табл. 8)

Таблица 8. Классификация нововведений и инновационных процессов по группам риска (в скобках указан класс по признаку)

Признаки разделения на группы	Значения признаков, позволяющие определить группу риска нововведения и инновационного процесса
1. По содержанию (виду) нововведения	(8) Новая идея	(4) Новое решение	(7) Новый продукт	(6) Новая технология (метод)	(4) Новый регламент, структура	(5) Новая услуга
2. Тип новатора (сфера создания новшества)	(6) Научно-технические организации и отделения	(7) Производственные фирмы и отделения	(4) Маркетинговые подразделения и фирмы	(3) Потребители и их организации
3. Тип новатора (область знаний и функций)	(6) Финансы и экономика	(4) Организация и управление	(7) Производство	(3) Юриспруденция	(8) Техника и технология	(1) Консультанты	(8) Естествознание	(2) Know-how	(5) Социальные и общественные звенья
4. Тип инноватора (сфера нововведения: фирмы, службы)	(7) Научно-технические звенья	(6) Промышленные звенья	(5) Финансовые, маркетинговые и коммерческие звенья	(4) Эксплуатационные и обслуживаю щие звенья
5. Уровень инноватора	(7) Подразделение фирмы	(8) Фирма	(6) Концерн, корпорация	(5) Отрасль, группа отраслей
6. Территориальный масштаб нововведения	(4) Район, город	(5) Область, край	(6) Российская Федерация, ближнее зарубежье	(5) Интернационализация
7. Масштаб распространения нововведения	(5)Единичная реализация	(6)Ограниченная реализация (диффузия)	(7)Широкая диффузия
8. По степени радикальности (новизны)	(8) Радикальные (пионерные, базовые)	(4) Ординарные (изобретения, новые разработки)	(2) Усовершенствующие (модернизация)
9. По глубине преобразований инноватора	(6) Системные	(4) Комплексные	(1)Элементные, локальные
10. Причина появления нового (инициатива)	(7) Развитие науки и техники	(5)Потребности производства	(3)Потребности рынка
11. Этап ЖЦ спроса на новый продукт	(8) Зарождение Е	(3) Ускорение роста G1	(4) Замедление роста G2	(5) Зрелость М	(7) Затухание (спад) D
12. Характер кривой ЖЦ товара	(1) Типовая, классическая кривая	(3) Кривая с «повторным циклом»	(5) «Гребешковая» кривая	(7) «Пиковая» кривая
13. Этапы ЖЦ товара (по типовой кривой)	(7) Выведение на рынок	(4) Рост	(5) Зрелость	(8) Упадок (спад)
14. Уровень изменчивости технологии	(1) «Стабильная» технология	(5) «Плодотворная» технология	(8) «Изменчивая» технология
15. Этапы ЖЦ технологии	(8) Зарождение Е	(2) Ускорение роста G1	(4) Замедление роста G2	(6) Зрелость М	(7) Затухание (спад) D
16. Этапы ЖЦ организации-инноватора	(8) Создание	(6) Становление	(2) Зрелость	(3) Перестройка	(7) Упадок
17. Длительность инновационного процесса	(2) Оперативные (до 0.5 года)	(4) Краткосрочные (до 1 года)	(6) Среднесрочные (2- 3 года)	(8) Долгосрочные (более 3 лет)

(46)

ki- класс сложности инновации по i_му классификационному признаку (i_й строке табл. 8);

n- количество классификационных признаков.

Премия за риск устанавливается исходя из соотношения среднего класса инновации и средней премии за риск, устанавливаемой для инновации данного класса (см. табл. 9):

Таблица 9.Соотношение среднего класса инновации и средней премии за риск, устанавливаемой для инновации данного класса

Средний класс инновации	1	2	3	4	5	6	7	8
Премия за риск, %	0.0	0.5	1.0	2.0	5.0	10.0	20.0	50.0

Окупаемость проекта можно рассчитать по следующей формуле:

, (47)

где - капитальные вложения на внедрение Комплекса;

- экономическая эффективность с учётом процентов по кредиту, руб/мес.

, (48)

где - премия за риск в год;

- кредитная процентная ставка банка в год;

(49)

Таким образом, получаем:

. (50)

8. Охрана труда

В данном дипломном проекте разработан Комплекс для диагностики канализационных трубопроводов [КДТ.00.00.0000 СБ]. Комплекс вывозится в крытом фургоне на объект.

Технологический процесс диагностики, чистки и ремонта канализационных трубопроводов с помощью спроектированного Комплекса не требует постоянного присутствия человека. Человек сохраняет за собой лишь функции управления, корректировки и контроля над выполнением технологического процесса. Таким образом, исключается воздействие на человека таких вредных факторов как негативное психологическое воздействие в виду монотонности выполняемой работы.

К опасным факторам при работе робота относятся:

поражение электрическим током;

недостаток освещенности;

опасность возгорания.

8.1 Техника безопасности при работе комплекса

К механическим опасностям следует относить опасности, которые могут возникнуть у любого объекта, способного причинить травму, в результате неспровоцированного контакта объекта или его части с человеком. Такой контакт может наблюдаться при взаимодействии человека с объектом в трудовом процессе или при случайном нахождении человека в пределах действия объекта.

Условия существования потенциальной опасности механического воздействия на человека могут рассматриваться как:

предусмотренные самим технологическим процессом в зависимости от его назначения, например, работа с подъемно-транспортным оборудованием, станками, прессами и т.д.;

приводящие к опасности из-за недостатка в монтаже и конструкции объекта (например: обрывы конструктивных элементов и их падение, разрушения от коррозии);

возникающие вновь при изменении технологического процесса и изменении типа оборудования;

зависящие от человека (психофизические особенности, целевые устремления, отношение к необходимости поддерживать культуру производства на высоком уровне и т.п.).

Общие требования безопасности при эксплуатации производственного оборудования предусмотрены ГОСТ 12.2.003-91 (государственные стандарты) «Оборудование производственное. Общее требование безопасности».

Доступ человека в рабочую зону ограничен, но установка имеет подвижные части, которые могут привести к травматизму.

В ГОСТ 12.2.003-91 производится классификация опасных и вредных производственных факторов, в которых предусмотрено разделение их по природе действия на физические, химические, биологические и психические.

В ГОСТ 12.4.125-83 приводится информация о средствах коллективной защиты от воздействия факторов механической опасности. В зависимости от возможности защиты человека, в условиях взаимодействия его с потенциально опасными объектами, можно рассматривать два основных метода:

обеспечение недоступности к опасно действующим частям машин и оборудования;

применении приспособлений, непосредственно защищающих человека от опасного производственного фактора.

Комплекс по своим технико-конструкционным параметрам можно отнести к автоматизированному технологическому участку, поэтому причины, формирующие опасные, критические и аварийные ситуации при эксплуатации установки будет рассматривать в соответствии с ГОСТ 12.2.072-82. Среди прочих можно выделить основные причины, создающие опасные и аварийные ситуации:

непредусмотренные движения исполнительных устройств робота или технологического оборудования при наладке, ремонте, во время работы;

внезапный отказ в работе робота или технологического оборудования, совместно с которым он работает;

ошибочные (непреднамеренные) действия оператора или наладчика во время наладки и ремонта;

доступ человека в рабочее пространство машины, функционирующего в рабочем режиме;

нарушение условий эксплуатации;

нарушение требований эргономики и безопасности труда при

планировке автоматической линии и участка.

Профилактика электротравматизма и электробезопасности

Эксплуатация большинства машин связана с применением электрической энергии. Электрический ток, проходя через организм, оказывает термическое, электрическое и биологическое действие, вызывая местные и общие электротравмы.

Местные травмы подразделяются на электрические ожоги, электрические знаки, металлизацию кожи, механические повреждения, электрофобию.

Требования по электробезопасности определены в ГОСТ 12.1.019-79. «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты».

Требования по защитному заземлению определены в ГОСТ 12.1.030-81. «Электробезопасность. Защитные заземления и зануления».

К рассмотренной установке подведена система защитного заземления, отвечающая требованиям ГОСТ 12.1.030-81. Все токоведущие части установки надежно защищены и удалены от человека, что определяет полную электробезопасность человека.

Провода, служащие для подключения аппаратов к сети, изготовлены из гибкого кабеля или из гибких проводов, заключенных в резиновую трубку. Целостность проводов необходимо тщательно проверять перед эксплуатацией. Провода с пересохшей и потрескавшейся изоляцией в эксплуатации запрещаются.

Подключение аппарата к электрической сети производится трехжильным кабелем, одна жила которого используется для заземления корпуса аппарата.

Жилы проводов и кабелей используемых в заземлении, обязаны быть гибкими, медными, сечением не менее 1,5 мм2.

Заземляющие провода и полосы, проложенные в помещениях крепятся не выше 5...10 см от уровня земли, быть доступны для осмотра и защищены от механических повреждений и недоступны для рабочего персонала. В местах перекрещивания заземляющей проводки с кабелями, трубопроводами, а также в других местах, где возможны механические повреждения заземляющей проводки, последняя обязана быть защищена. В заземляющих проводах не должно быть выключателей и предохранителей.

Соединение заземляющей проводки должно обеспечивать надежный контакт. Присоединение заземляющих проводов к корпусам аппаратов и приборов осуществляют надежным болтовым соединением. Присоединение заземляющих проводов к искусственным заземлителям и все прочие соединения остальной заземляющей проводки осуществляют путем сварки или болтового соединения.

Использование в качестве заземлителей труб водопровода, отопления, канализации, газопровода, паропроводов и молниеотводов запрещается. При приемке искусственного заземления в эксплуатацию предъявляются исполнительные чертежи и схемы заземляющего устройства и протоколы замеров сопротивления заземления.

Регулировку аппаратов или ремонт повреждений производят при выключенном питающем напряжении. При необходимости регулировки, аппарата под высокими напряжениями ее проводят с соблюдением специальных правил электрической безопасности (в резиновых перчатках, с инструментом, имеющим изолированные рукоятки, и т. д.).

8.2 Промышленная санитария

Освещённость рабочего места

Освещенность рабочего места - важнейший фактор создания нормальных условий труда. Недостаток освещения, резкие тени и наличие в поле зрения работника источников света большой яркости - мешают различать движущиеся части станка и способствуют возникновению травматизма.

Практически возникает необходимость пользоваться как естественным, так и искусственным светом. Первый случай характерен для светлого времени суток и при работе в помещениях, в которых имеются проемы в стенах и крыше зданий. Во втором случае применяются соответствующие осветительные установки искусственного света.

Естественное освещение по своему спектральному составу является наиболее приемлемым. Искусственное же, наоборот, отличается относительной с...