· Максимальное напряжение сток-исток 33 В

· Устройства каскадирования

· Низкое энергопотребление

3.1.6 Выбор реле

Реле (франц. Relais, от relayer -- cмeнять, заменять), устройство, содержащее релейный элемент и предназначенное для осуществления скачкообразных изменений состояния какой-либо электрической цепи в результате заданных входных воздействий.

Наряду с выключателями и переключателями, приводимыми в действие усилием руки, в радиоэлектронной технике широко применяют электромагнитные реле. Электромагнитное реле состоит из электромагнита и одной или нескольких контактных групп, управляемых связанным с якорем электромагнита приводным механизмом. По окончании действия сигнала приводной механизм и контакты возвращаются в исходное положение. Таким образом, у контактов реле всего два рабочих (нормальных) положения - замкнутое и разомкнутое.

В таблице 3.5 представлены несколько моделей электромагнитных реле и их характеристики.

Таблица 3.5 - Сравнительная таблица реле

Модель реле	LI05-1A85	Series 62	GR3BJA335	SIL05-1A85-76L3K	EDR2H 2A0500
Фирма производитель	Meder	Pickering	GIGAVIC	Meder	ECE
Тип реле	герконовое	герконовое	герконовое	герконовое	герконовое
Тип контакта	А (норм. открытый)	А (норм. открытый)	А (норм. открытый)	A, B, C	2A 2 норм. откр.
Внешние размеры, мм	30*10*10,4	25*7.5*8.4	25*11*4,9	19,8*5,1*7,8	19,9*8,5*8,9
Ток коммутации, А	2,5	3	3	2	5,0
Напряжение коммутации, В	250	3500	1500	500	4000
Мощность коммутации, Вт	100	50	-	50
Таблица 3.5 - Сравнительная таблица реле
Модель реле	LI05-1A85	Series 62	GR3BJA335	SIL05-1A85-76L3K	EDR2H 2A0500
Сопротивление контактов, МОм	150	-	100	200	150
Сопротивление обмотки, Ом	680	50	500	500	140
Напряжение обмотки, В	5	5	28	5	5

Фирма ECE производит широкий ассортимент герконовых реле в стандартных индустриальных и изолированных DIPи SIP корпусах для поверхностного монтажа и монтажа на плату, в том числе автоматического. Реле допускают смывку, благодаря их высокой чувствительности реле могут управляться напрямую стандартным ТТЛ_сигналом. Изолированные корпуса имеют дополнительный магнитный экран.

Рис. Система обозначений герконовых реле фирмы ECE

Рис. Типы контактных схем герконовых реле фирмы ECE

Рис. Габаритные размеры герконовых реле фирмы ECE

Рис. Технические характеристики герконовых реле фирмы ECE

В результате сравнения характеристик реле выберем EDR2H2A0500 фирмы ECE. Все характеристики удовлетворяют требуемым и данное реле имеет малые размеры.

На основании характеристик выбранного реле будем подбирать остальные блоки системы.

Коммутировать средства измерения на объект контроля можно несколькими способами. Наиболее простой и универсальный - матричный. На рисунке 3.5 представлена схема коммутации матричным способом (узлами схематично представлены реле в коммутационном поле).

Рисунок 3.5 - схема коммутации матричным способом



При таком способе коммутации есть один существенный недостаток - необходимо использовать большое количество реле, равное произведению выходов с измерительных средств на входы с объекта контроля (6•N). При модификации матричного метода можно значительно уменьшить количество узлов коммутации. При проверке БР нам не требуется одновременно коммутировать большое количество контактов реле БР. Поэтому ограничимся 4-мя линиями:

Рисунок 3.6 - Модифицированный метод коммутации

При таком способе потребуется 4•(6+N) реле для коммутации, что существенно меньше. Поэтому для нашей системы выберем второй - модифицированный способ коммутации жил кабеля ПЖ на средства измерения.

Необходимо вычислить, сколько реле будет помещено в один корпус модуля коммутации. Зная размеры выбранного корпуса и реле нетрудно произвести расчеты. Матрица коммутации должна занимать 70% корпуса, а расстояние между реле должны быть 1 мм в ряду и 15 мм между рядами. Тогда получим:

340•482•0,7 = 114716 мм² - площадь, занимаемая матрицей;

С учетом размеров реле и расстояний между ними рассчитаем площадь, занимаемую одним реле:

(19,9+1)•(8,5+15) = 491,15 мм²

114716/491,15 = 233 реле в корпусе БК

По предварительным расчетам было необходимо коммутировать 128 выходов кабеля на 6 входов измерительных средств, для этого требуется 4•(6+128) = 536 реле. Поэтому можно сделать вывод о том, что потребуется уменьшить количество входов у одного блока коммутации до 64. Матрица коммутации будет состоять из 280 реле: 14 рядов матрицы по 20 реле в каждом ряду. В одном БК мы имеем 280 реле, а всего нужно 536 реле. Это означает, что наш ТБР содержит ДВА БК, которые последовательно связанны USB-каналом передачи данных. Причем БК_2 содержит (536_280)=256 реле, а не 280, т.е. меньшее количество.

Зная количество реле в одном блоке коммутации можно рассчитать необходимый выходной ток и выходное напряжение сдвигового регистра.

Ток обмотки реле вычислим по закону Ома:

I_обм = U_обм/R_обм = 5В/140 Ом = 0,036 А=36 мА

Тогда общий выходной ток регистра управления реле Блока Коммутации должен составлять:

I_рвых = I_обм•280 = 0,036А•280 =10,08 А.

Выходное напряжение регистра соответственно будет равно:

U_обм= U_обм= 5 В.

На основании полученных значений выходного тока и напряжения выберем сдвиговый регистр.

3.1.7 Выбор источника питания

Стабилизированный источник питания AC/DC - источник питания, на вход которого подается напряжение переменного тока, а на выходе - стабилизированное напряжение постоянного тока требуемой величины.

В настоящее время проектирование источников питания с фиксированными выходными параметрами не составляет особого труда. Как правило, такие источники питания строятся на базе широко известных принципиальных схем. В системах источников питания с диапазоном регулирования выходного напряжения от 50% до максимума обычно повышают уровень напряжения в обмотке питания схемы управления, а затем устанавливают дополнительный линейный стабилизатор.

Следуя тенденциям развития электроники и требованиям, предъявляемым к современным источникам питания крупнейшими мировыми компаниями, которые занимаются производством полупроводниковых элементов, были разработаны мощные микросхемы, предназначенные для построения импульсных источников питания типа DC-DC и AC-DC.

На сегодняшний день выпускается множество типов и семейств таких микросхем, благодаря которым можно строить импульсные преобразователи напряжения с выходной мощностью от сотен милливатт до сотен ватт. Среди крупнейших производителей, занимающих лидирующее место, хотелось бы особо отметить американскую компанию Power Integrations. Несмотря на жесткую конкуренцию среди производителей, почти 10% мирового рынка источников питания занимают источники, построенные на микросхемах этой компании.

На рисунке 3.13 приведена схема источника питания AC-DC с регулировкой выходного напряжения в диапазоне от 5 до 15 В.

Рисунок 3.13 - схема AC/DC конвертера



В таблице 3.3 представлены несколько моделей источников питания AC/DC и их характеристики.

Таблица 3.8 - Сравнительная таблица источников питания

Модель источника питания	ZWX180	LWT50H-5FF	NV1-4G5FF
Фирма производитель	TDK Lambda	TDK Lambda	XP Power
Входное переменное напряжение, В	85 - 265	85 - 265	90 - 264
Частота переменного тока, Гц	47 - 63	47 - 440	47 - 440
Выходное напряжение, В	3,3 - 12	5 - 15	5 - 24
Выходная мощность, Вт	153	50	175
Выходной ток, А	0,3 - 9	-	1-8
Габаритные размеры	1U	высота 26мм	257*127*40,6
Стоимость, руб.	7452	14320	7510

Все источники питания, представленные в таблице, удовлетворяют требованиям, поэтому выберем самый дешевый.

Электронный корпус ZWX180 представлен на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14 - Электронный корпус ZWX180

Характеристики:

· Выходные мощности: от 90 до 150 Вт (при конвекционном отводе тепла);

· Монтаж в конструктивы высотой 1U;

· Корректор коэффициента мощности на входе;

· Пиковые мощности при принудительном охлаждении: 180, 240 и 300Вт;

· Поддержка режима холостого хода;

· Диапазон входного напряжения: 85-265 В (47-63Гц);

· Выходные напряжения: +3,3; +5; +12; -12 В, канал +5 В для дежурного режима.

3.1.8 Выбор разъема

Для соединения модулей коммутации и переходных жгутов выберем сверхнадежные, миниатюрные D-sub разъемы фирмы Positronic. Разъем SDD104M0000G представлен на рисунке 3.19.

Соединители D-subminiature подходят для использования в любых приложениях, требующих высокой производительности.

Рисунок 3.19 - Разъем SDD104M0000G

Характеристики:

· Стандартный и высокоскоростной вариант. 9-104 контакта;

· Низкие магнитные характеристики;

· Высокая надежность;

· Фиксированные и съемные контакты;

· Высокое напряжение, экранированние, и силовые контакты питания дополнительно к стандартным контактам;

· Большое разнообразие аксессуаров, включая легкий алюминиевый корпус.



3.4 Структурная схема Тестера Блоков Релейных (ТБР)

Рис. 3.3.1  Структурная схема тестера блоков релейных (ТБР)

Рис. 3.3.2  Структурная схема Блока Коммутации (БК)

3.4 Функциональная схема тестера блоков релейных

Рис. 3.4.1  Функциональная схема тестера блоков релейных(ТБР)



3.5 Принципиальная схема тестера блоков релейных

Рис. 3.5.1  Микроконтроллер и USB_Приемопередатчик



Рис. 3.5.2  Сдвиговый регистр



Рис. 3.5.2  Коммутационное поле (герконовые реле)

3.6 Вывод к 3 главе

В данном разделе полностью разработана и спроектирована аппаратная часть системы проверки блоков релейных.

Произведен выбор основных компонентов системы. Выбор обоснован и сделан на основании анализа нескольких возможных существующих вариантов. Таблицы сравнения характеристик выбираемых элементов приведены.

На основании выбранных элементов синтезирована функциональная схема, так же приведено ее описание. Синтез проводился с учетом модульной структуры системы.

Приведены схемы включения элементов системы. Произведен выбор микросхемы энергонезависимой памяти для сохранения собранных при тестировании данных. Разработаны принципиальные схемы 3 частей модуля коммутации.



4. Разработка программной части системы

Текст программы верхнего уровня, написанный в среде С++Builder, представлен в Приложении Б

В этом разделе приведу ассемблерные вставки, с помощью которых осуществляется быстрый обмен информацией по USB с микроконтроллером PIC18F4550.

Использование ассемблерных вставок для работы через USB

Передача данных по USB

Для того чтобы передать данные в компьютер нужно проделать следующее:

· Выбрать банк памяти 3

· Установить размер буфера передатчика

· Записать в буфер передатчика нужные данные

· Вызвать подпрограмму TX_DATA для передачи данных

Пояснения. Для передачи, например числа 12 нужно проделать следующее:

MOVLB ; Установить банк 3

MOVLW ; Размер буфера для передачи 1 байт

MOVWF RAZMER_BUFFER , BANKED

MOVLW ; Число для передачи

MOVWF OUTPUT_BUFFER1 , BANKED

CALL TX_DATA

Размер буфера можно указать любой от 1 до 64 байта. Например, если нам нужно передать два байта за 1 раз, то получим такой код:



TX_DATA:

MOVLB 3 ; Установить банк 3

MOVLW 2 ; Размер буфера для передачи 2 байт

MOVWF RAZMER_BUFFER , BANKED

MOVLW 12 ; Число для передачи

MOVWF OUTPUT_BUFFER1 , BANKED

MOVLW 12 ; Число для передачи

MOVWF OUTPUT_BUFFER2 , BANKED

CALL TX_DATA

Вот так просто и понятно можно передать через интерфейс USB данные в компьютер. А компьютерная программа, способная работать только с COM-портом, примет их, даже не подозревая, что данные пришли от USB.

Так, чтобы байты отправлялись от нажатия кнопки (запуск цикла проверки релейного блока) нужно под меткой Check вписать следующее:

Check:

MOVLB 3 ; Установить банк 3

MOVLW 1 ; Размер буфера для передачи 1 байт

MOVWF RAZMER_BUFFER , BANKED

MOVLW 12

MOVWF OUTPUT_BUFFER1 , BANKED

BTFSS PORTB, 4 , ACCESS

CALL TX_DATA

GOTO USER

Приём данных по USB

Теперь приведу аналогичную вставку на ассемблере PIC, осуществляющую прием данных.

Для приема данных также как и при передаче нужно установить размер буфера. Если мы установим размер буфера, например 4 байта, а придет 8, то последние 4 байта будут игнорированы. Мало того, при приеме данных существует дополнительный индикатор, по которому можно узнать пришли новые данные или нет. Это можно определить по биту №1 регистра FLAG.

RX_DATA:

MOVLB ; Установить банк 3

MOVLW 1 ; Размер буфера для приема 1 байт

MOVWF RAZMER_BUFFER , BANKED

LOOP CALL RX_DATA

BTFSS FLAG , 1 , BANKED

BRA LOOP; Новых данных нет

MOVF INPUT_BUFFER1 , W , BANKED

MOVWF PORTD , ACCESS

GOTO USER

Установка FLAG , 1 говорит о том, что в буфер приемника (регистры INPUT_BUFFER1- INPUT_BUFFER64) поступили новые данные от компьютера.

В этой USB-вставке можно даже принимать сигналы квитирования линий RTS и DTR - их состояние отображается в регистре CONTROL_LINE_STATE, а если точнее то нулевой бит этого регистра отображает состояние DTR, а первый бит состояние RTS.

Но, думается, что при USB передачах аппаратную синхронизацию делать необязательно, ведь в данном случае спецификация USB гарантирует безошибочную передачу данных. Просто иногда хочется подстраховаться, но можно этого и не делать.

Еще немаловажная деталь. От вызова подпрограмм TX_DATA и RX_DATA, а также от прерываний модуля USB регистры W, STATUS, BSR и все регистры косвенной адресации, а также табличного чтения и аппаратного умножения не изменяются!!! Их сохранением и восстановлением занимаются специальные подпрограммы. Так что за содержимое этих регистров можно, не беспокоиться. Все остальные регистры специального назначения, которые изменяются - это регистры модуля USB. К тому же перед отработкой USB-вставки регистр FSR2 обнуляется для поддержки индексного адресного смещения, но потом он, естественно, восстанавливается.

Ну а теперь на всякий случай о том, что все и так прекрасно понимают. Я имею в виду, что сама программа не должна использовать те регистры, которые использует эта USB-вставка, иначе возникнет конфликтная ситуация, либо нужно внимательно сохранять текущие значения используемых в подпрограммах передачи и приема регистров, а потом так же аккуратно восстанавливать их. Исключением могут быть регистры буферной зоны для приема или передачи данных. Программа не должна влиять на работу USB модуля, в том числе запрещать прерывания, кроме тех случаев, когда нужно запретить прерывания ненадолго, например, при записи данных в EEPROM.

Не используйте команду SLEEP для перехода в режим sleep или idle. В режиме sleep будет “перекрыт кислород” модулю USB, так как отключится его тактирование, а в idle-режиме тоже долго задерживаться нельзя, так как прерывание USB переключит экономичный режим PRI_IDLE в неэкономичный режим PRI_RUN.

Эта USB-вставка не использует EEPROM память данных, поэтому она полностью в нашем распоряжении. Несмотря на то, что в этом примере применяется кварц на 20 МГц тактирование ядра микроконтроллера и периферии происходит на частоте 48МГц. Эта частота получается путем деления выходной частоты ФАПЧ на 2. И вообще, если нужно изменять тип тактового генератора и экономичного режима не забывайте про модуль USB. Нужно следить за тем, чтобы на его входе было 48МГц.

Таким образом, не зная даже поверхностного описания премудростей, которые творятся на шине USB можно принимать и отправлять данные, как и через обычный COM-порт.

Оценка экономической эффективности проекта является ключевой при принятии решений о целесообразности инвестирования в него средств. По крайней мере, такое предположение кажется правильным с точки зрения, как здравого смысла, так и с точки зрения общих принципов экономики. Данный раздел посвящен вопросам экономики и содержит экономическое обоснование необходимости создания программно-аппаратного комплекса, расчет затрат на его создание, внедрение и использование, а так же расчет прибыли от использования комплекса.



5. Экономика

5.1 Экономическое обоснование необходимости разработки и создания установки

Целью деятельности любого предприятия является эффективное функционирование как с точки зрения рационального использования ресурсов, так и с точки зрения неуклонного ускорения научно технического прогресса и полного удовлетворения нужд производителей и потребителей.

Автоматизация производства - это процесс, развивающий производство и большей частью заменяющий ручной труд машинным. В современном мире автоматизация производства ведет к повышению конкурентоспособности предприятия, значительно сокращает производственные издержки, снижает количество рабочих, задействованных в различных сферах производства. Автоматизация производства - процесс многоплановый, включающий в себя множество мелких задач бизнеса, которые нужно решать ежедневно, и более крупных долгосрочных целей.

Она позволяет объективно сократить количество рабочих мест, оставив только высококвалифицированные инженерно-технические кадры, позволит ускорить выработку готовой продукции, ее перемещение на складское хранение и реализацию конечному потребителю.

Одним из основных источников роста выпуска продукции должны стать более полное использование действующих мощностей, интенсификация производства, широкая автоматизация производственных процессов. В свою очередь автоматизация производства в современном мире немыслима без широкой электрификации, без оснащения предприятий совершенными электроприборами высокой чувствительности и точности.

В современной технике связи, компьютерных сетях и дистанционных контрольно-измерительных приборах, системах телеуправления применяются кабели с большим количеством жил в одном стволе.

Область предстоящей автоматизации дипломного проекта будет связана с электрическими кабелями, а именно, с процессом проверки этих кабелей на целостность.

В ходе данного дипломного проекта разрабатывается универсальное устройство - программно-аппаратный комплекс контроля функционирования релейных блоков. Процесс тестирования полностью автоматизирован.

Комплекс может применяться в любых организациях, которые в своей деятельности используют релейные блоки.

Использование комплекса позволяет:

значительно сократить время и труд, затрачиваемые на тестирование релейных блоков, за счет полной автоматизации процесса тестирования;

повысить точность тестирования релейных блоков (при условии, что характеристики кабеля введены правильно), за счет исключения ошибок человеческого фактора и проведения измерений повышенной точности.

Таким образом, на лицо значительная экономическая эффективность проектируемой системы. Для того чтобы количественно определить эффективность разработанной системы, необходимо произвести технико-экономические расчеты.

5.2 Расчет затрат на разработку системы

При расчете затрат на разработку систему необходимо учитывать не только затраты на программное обеспечение, но и затраты на аппаратную часть системы. Система разрабатывается в реальных условиях на заводе ОАО «ВМП «Авитек».

Общие затраты на создание комплекса определяются по формуле (5.1):

,	(01)
где	- общие затраты на создание комплекса;
	- затраты на разработку комплекса;
	- налоги, включаемые в затраты по созданию комплекса (10% от заработной платы работников);
	- затраты на оформление документации (примем равным 0, так как их разрабатывают те же специалисты, расходы на заработную плату которых будут учитываться);

Затраты на разработку комплекса рассчитываются по формуле (5.2):

,	(0)
где	- затраты, связанные с непосредственным трудом специалистов при работе над созданием комплекса;
	- затраты на материалы, необходимые для изготовления опытного образца;
	- затраты, связанные с работой компьютера при разработке комплекса (амортизация);
	- затраты на инструмент, который необходим для изготовления опытного образца и последующего тестирования работы комплекса (затраты равны 0, так как предполагается, что эти комплектующие уже имеются на предприятии);
	- прочие затраты, связанные с разработкой комплекса (примем равными 0).

Затраты, связанные с непосредственным трудом специалистов при работе над созданием комплекса вычисляются по формуле (5.3):

,	(02)
где	- затраты на выплаты заработных плат работникам, участвующему в проектировании комплекса;
	- страховые взносы (равны 34% от заработной платы);
	- накладные расходы организации, где разрабатывается комплекс (затраты на отопление, освещение, на содержание административно-управленческого персонала и другое).

Затраты на выплату заработных плат работникам рассчитываются по формуле (5.4):

,	(5.3)
где	- суммарная заработная плата работников в соответствии с внутренним расписанием организации;
	- премия, предусмотренная работнику (20-25% от зарплаты);
	- районный коэффициент (15% от зарплаты с премией)

Затраты на выплату зарплаты вычисляются по формуле (5.5):

,	(04)
где	- время участия i-го работника в создании программного обеспечения, (данные берутся из таблицы 5.1);
	- месячный оклад работника в соответствии со штатным расписанием на предприятии;
	- длительность смены (8 часов);
	- среднее число рабочих дней в месяце (21 день)

Затраты, связанные с работой компьютера при разработке системы (амортизация) определяются следующим образом (формула (5.6)):

,	(05)
где	- первоначальная стоимость техники, на которой ведутся работы при проектировании комплекса (над созданием комплекса работает 3 человека и у каждого есть свой компьютер, но для упрощения расчетов возьмем 1 компьютер и увеличим его срок полезного использования) возьмем равным 40000 руб.;
	На - норма амортизации, которая определяется по формуле 5.7

, (07)

где СПИ - срок полезного использования техники, на которой разрабатывается комплекс проверки.

Величину налогов включаемых в затраты по созданию системы, в условиях дипломного проектирования не представляется возможным. Поэтому будем их рассчитывать по укрупненной формуле 5.8:

, (08)

где С_н - общая ставка налогов, включаемых в затраты по созданию комплексы (примем их в размере 12%).

Группа разработчиков состоит из трех человек: руководитель проекта, специалист по электронике и инженер-программист. Профессиональный состав разработчиков устройства, а так же их заработные платы приводятся в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Состав разработчиков комплекса

	Численность, чел.	Месячный оклад, руб.
Руководитель-разработчик	1	15000
Инженер-программист	1	11000
Специалист по электронике	1	11000

Время участия каждого специалиста в создании устройства определяется перечнем работ и трудоемкостью их выполнения. Трудоемкость выполнения работ определяется на основе экспертных оценок по формуле (5.9):

,	(09)
где	- трудоемкость выполнения работы;
	- минимальное время, необходимое для выполнения работы;
	- максимальное время, необходимое для выполнения работы.



Результаты расчетов трудоемкости по созданию комплекса, а так же распределение времени, затраченного на разработку комплекса, между специалистами представлено в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Трудоемкость выполнения работ по разработке комплекса

Наименование работы	Время выполнения работы	Участвуют в выполнении работы
	, час	, час	, час	Руково-дитель	Прог-раммист	Электро- техник
1. Изучение задания. Подбор и изучение литературы. Поиск похожих устройств.	30	50	40	30	5	5
2. Анализ существующих методов тестирования кабеля, и выбор метода, который будет использоваться в комплексе.	30	50	40	30	5	5
3. Разработка укрупнённой структуры комплекса и его алгоритма работы.	40	60	50	40	5	5
4. Разработка принципиальной схемы аппаратной части.	40	60	50	5	0	45
5. Разработка структуры ПО комплекса с учетом аппаратной части.	20	40	30	10	20	0
6. Разработка программ прошивок микросхем аппаратной части.	40	60	50	0	45	5

Таблица 5.3 - Трудоемкость выполнения работ по разработке комплекса

Наименование работы	Время выполнения работы	Участвуют в выполнении работы
	, час	, час	, час	, час	, час	, час
7. Разработка и отладка программы для ЭВМ.	100	160	130	0	130	0
8. Изготовление опытного образца аппаратной части и подбор необходимого типа ЭВМ, с последующей установкой на него ПО комплекса.	60	80	70	0	10	60
9. Тестирование совместной работы программной и аппаратной части комплекса, с внесением необходимых конструктивных изменений в структуры аппаратной и программной части.	100	160	130	10	60	60
10. Разработка документации, чертежей и инструкции пользователя.	80	100	90	30	30	30
Всего	540	820	680	155	310	215

В результате получили, что общее время необходимое для разработки комплекса примерно составляет 680 часов.

Суммарная заработная плата работников за разработку комплекса равна:

руб.

Затраты на выплату заработных плат работникам:

руб.

Примем накладные расходы на создание ПО в размере 120% от З_зп. Тогда затраты на создание математического обеспечения и написание программного обеспечения составят:

руб.

Затраты на материалы необходимые для изготовления опытного образца рассчитываются по прейскуранту, приведённому в таблице 5.3



Таблица 5.3 - Затраты на комплектующие

Элементы	Цена за штуку, руб.	Количество	Стоимость, руб.
Микроконтроллер	1400	1	1400
Плата для навесного монтажа	100	2	200
АЦП	600	1	600
DC/DC конвертер	150	1	150
Мультиплексор	350	1	300
Элементы	Цена за штуку, руб.	Количество	Стоимость, руб.
Блок питания на 5В	150	1	150
Резисторы, конденсаторы, диоды	100
Другие микросхемы и элементы	300
Расходные материалы для пайки	100
Итого:	3300

В итоге получили, что затраты на материалы для изготовления опытного образца составляют 3300 руб.

Затраты, связанные с работой компьютера при разработке сроке полезного использования 37 месяцев будут равны:

руб.

Затраты на инструмент примем равными 0, так как предполагается, что он уже имеется в организации.

Прочие расходы, к которым относится изучение задания, литературы, патентов, анализ проблем и существующих алгоритмов, примем равными 0, так как их выполняют те же члены группы, затраты на зарплату которых уже учтены.

Таким образом, затраты на разработку равны:

руб.

Определим величину налогов включаемых в затраты по созданию системы:

руб.

Примем затраты на оформление документации и инструкций для пользователя в размере 20% от затрат на разработку системы. Тогда общие затраты на создание системы согласно формуле 5.1 составят:

руб.

Для наглядности представим расчет затрат на создание программного обеспечения по форме, указанной в таблице 5.4.

Таблица 5.4 - Смета затрат на создание программного обеспечения

№ п/п	Наименование статьи затрат	Обозначение	Сумма, руб.
1	Размер заработной платы в соответствии с ЕТС бюджетной сферы (или штатному расписанию) с учетом времени, затраченного на создание программного обеспечения	ЗП	48215
2	Премия	П	11089
3	Районный коэффициент	РК	8896
4	Затраты на выплату заработной платы работнику, участвующему в создании программного обеспечения	Ззп	68200
5	Страховые взносы	СВ	23188
№ п/п	Наименование статьи затрат	Обозначение	Сумма, руб.
6	Накладные расходы организации, где разрабатывается программное обеспечение	Нр	81840
7	Затраты на выполнение всего комплекса работ по созданию системы проверки	Зк	150063
8	Затраты, связанные с работой компьютера при разработке программного обеспечения (амортизация)	За	1081
9	Прочие затраты, связанные с разработкой программного обеспечения	Зпр	0
10	Затраты на разработку программного обеспечения	Зр	154444
11	Налоги, включаемые в затраты по созданию программного обеспечения	Н	8184
12	Затраты по оформлению документации и инструкции для пользователя	Зоф	0
13	Общие затраты по созданию программного обеспечения	Зобщ	193517

Проанализировав смету затрат на создание системы проверки релейных блоков можно сделать вывод о том, что основными затратами являются накладные расходы организации, затраты на выплату заработной платы и на страховые взносы. Основную долю затрат составляют накладные расходы организации, величину которых можно уменьшить, но в этом случае может пострадать качество создаваемого комплекса.

Таким образом, общие затраты на разработку системы проверки электромонтажа составляют 193517 рублей. Данный программно-аппаратный комплекс необходим для проведения определенных производственных работ, поэтому затраты на его создание приемлемы и обоснованны.

Рассчитав общие затраты на создание программного обеспечения, далее определим затраты на внедрение и использование программного обеспечения.

5.3 Расчет затрат на внедрение и использование программного обеспечения

При анализе эффективности внедрения программного обеспечения рассчитаем следующие показатели:

капитальные затраты на внедрение программного обеспечения;

текущие затраты пользователя, связанные с применением программного обеспечения;

экономию от использования программного обеспечения;

срок окупаемости капитальных затрат.

Капитальные затраты на внедрение программного обеспечения (К_ПО) определяются по формуле:

(5.10)

где

З_общ - общие затраты на создание программного обеспечения;

К_рм - капитальные вложения на создание рабочего места пользователя программного обеспечения;

К_тех - капитальные вложения на техническое оснащение рабочего места пользователя программного обеспечения;

К_пр - прочие капитальные вложения, связанные с внедрением программного обеспечения.

В прочие затраты, связанные с внедрением программного обеспечения, включаются расходы на покупку новых версий программ, приобретение дискет для архивных копий баз данных, по изменению действующей документации, по обучению персонала пользованию новой программой, по адаптации и апробации программы в конкретных условиях работы у пользователя и другое. Их можно определить укрупнено - принять в размере 10-20% от З_ЗП. Возьмем 15% от З_зп (п.5.1).

(5.11)

где

Пл - размер площади, которую занимают компьютерный стол и специалист, работающий с помощью компьютера (4-5 кв. м.). Выберем площадь равную 5 кв.м.;

Ц_пл - рыночная цена 1 кв. м. площади на момент внедрения программного обеспечения (можно принять в размере 12-16 минимальных зарплат). Рыночная цена 1 кв. м. 52000 рублей;

З_меб - затраты на приобретение мебели (компьютерный стол, кресло для пользователя, стол для принтера и др., их можно принять 15-20% от Ц_ком (Ц_ком - это рыночная цена компьютера определенной модели, на котором будет установлено программное обеспечение). Примем 17% от Ц_ком;

Т - время использования компьютера в течение года для решения всех задач с помощью программного обеспечения;

Т_об - общее время эксплуатации компьютера в течение года.

Общее время эксплуатации компьютера в течение года рассчитывается следующим образом:

(5.12)

где

t_с - длительность смены (8 часов);

С - число смен работы компьютера (в данном случае 1);

К_дн - среднее число рабочих дней в месяце (21 день);

К_м - число месяцев в году (12);

К_ис - средний коэффициент использования компьютера в течение года (рекомендуется принять в пределах 0,7-0,9). Примем коэффициент 0,8.

Величина затрачиваемого компьютерного времени на решение задач с помощью программного обеспечения определяется по формулам:

(5.13)

где

t_З - время решения задач с помощью программного обеспечения в течение одного дня (недели, месяца). Время решения задач выберем одного месяца (21 день), компьютер работает 1 смену (8 часов в сутки),поэтому получим t_З=168 часов;

К - количество дней (недель, месяцев) использования программного обеспечения в течение года. Количество месяцев 12;

n_З - количество задач определенного вида, решаемых с помощью программного обеспечения в течение года;

t_м - машинное время, затрачиваемое компьютером на решение одной задачи определенного вида.

Капитальные затраты на техническое оснащение рабочего места пользователя программного обеспечения рассчитываются по формуле:

(5.14)

где

К_тех - капитальные затраты на техническое оснащение рабочего места пользователя программного обеспечения;

Ц_ком - рыночная цена компьютера определенной модели, на котором будет установлено программное обеспечение. Ц_ком =40000;

Ц_тех - цена дополнительного технического оснащения компьютера (стоимость принтера, звуковой карты, проигрывателя и другие, их можно принять в размере 30-100% от Ц_ком). Примем Ц_тех =30% от Ц_ком;

К_тр - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку и отладку компьютера и других технических средств; рекомендуется принять в размере 0,01-0,05 от Ц_ком (данные расходы определяются в том случае, если приобретается новая ПЭВМ, если же будет использоваться действующий компьютер, то К_тр = 0). В данном случае используется действующий компьютер;

К_из - коэффициент, учитывающий степень износа действующего компьютера, на котором будут решаться задачи с помощью программного обеспечения. Его можно определить укрупнено, путем сопоставления фактического и проектного (обычно не более 5 лет) сроков службы ПЭВМ. В случае приобретения нового компьютера К_из = 0. Примем К_из =0,5.

Общее время эксплуатации компьютера в течение года составит:

часов

Величина затрачиваемого компьютерного времени на решение задач с помощью программного обеспечения будет равна:

часов

Произведем расчет капитальных затрат на техническое оснащение рабочего места пользователя по формуле 5.14:

руб.

Капитальные вложения на создание рабочего места пользователя составят:

руб.

Рассчитаем капитальные затраты на внедрение программного обеспечения по формуле 5.10:

руб.

Общая величина капитальных затрат на внедрение программного обеспечения и их состав показана в таблице 5.5.

Таблица 5.5 - Общая величина капитальных затрат на внедрение программного обеспечения

Наименование затрат	Обозначение	Сумма, руб.
Затраты на создание программного обеспечения	Зобщ	193517
Затраты на создание рабочего места	Крм	333528
Затраты на техническое оснащение рабочего места	Ктех	32503
Прочие капитальные затраты	Кпр	10230
Всего капитальных затрат	Кпо	569778

Годовые текущие затраты пользователя, связанные с применением программы, рассчитываются по формуле:

(5.15)

где

З_тек - годовые текущие затраты пользователя, связанные с применением программы;

Т - время занятости компьютера решением задач с помощью программного обеспечения, час.;

С_Э - стоимость одного часа эксплуатации компьютера определенной модели (без учета амортизационных отчислений);

З_общ - общие затраты на создание программного обеспечения. З_общ известно из пункта 5.2 и составляет 193517 руб.;

СПИ - планируемый срок полезного использования общие затраты на создание программного обеспечения (с учетом морального износа не более 5 лет). Срок полезного использования составляет 37 месяцев.

Стоимость одного часа эксплуатации компьютера определенной модели (без учета амортизационных отчислений) определяется по формуле:

(5.16)

где

О_К - месячный оклад работника (программиста) в соответствии с его категорией или тарифным разрядом ETC бюджетной сферы (или по штатному расписанию в коммерческой организации). О_К =11000;

t_С - длительность смены ( 8 часов );

К_дн - среднее число рабочих дней в месяце (можно принять 21 день);

К_нр - коэффициент, учитывающий накладные и другие расходы, связанные с работой компьютера (можно принять равным 3).

Годовую экономию на текущих расходах, которую может получить организация от применения программного обеспечения, определяют по формуле:

(5.17)



где

Э_г - предполагаемая годовая экономия на текущих расходах у пользователя в результате применения компьютерной программы;

З_р - затраты на решение задач, действующим способом (обычно ручным).

З_тек - годовые текущие затраты пользователя, связанные с применением программы.

Затраты на решение задач без применения компьютерной программы определяются следующим образом:

(5.18)

где

Р - число работников, участвующих в решении задач ручным способом, чел. (число работников 3);

В_уч - время участия каждого работника в решении задач ручным способом, в часах (время участия 8 часов);

О_к - месячный оклад работника в соответствии с его категорией или тарифным разрядом ETC бюджетной сферы (или по штатному расписанию в коммерческой организации) О_К =11000;

СВ - страховой взнос (34%) и составляет 23188 руб. см. п.5.2.

П - премия, предусмотренная работнику, 20-25% (премия работнику выбрана 23% и составляет 11049), см. п.5.2;

РК - районный коэффициент, 15% и составляет 8896 руб., см. п.5.2.

Срок окупаемости капитальных затрат на покупку и внедрение компьютерной программы рассчитывается по формуле:

(5.19)

где

Т_ок - расчетный срок окупаемости затрат;

Э_г - предполагаемая годовая экономия на текущих расходах у пользователя в результате применения компьютерной программы.

Если расчетный срок окупаемости окажется не более 5 лет (рекомендуемый срок окупаемости в условиях рынка), то применение компьютерной программы для организации будет экономически выгодно.

Рассчитаем стоимость одного часа эксплуатации компьютера определенной модели (без учета амортизационных отчислений):

руб.

Годовые текущие затраты пользователя, связанные с применением программы, составят:

руб.

Определим затраты на решение задач без применения компьютерной программы:

руб.

Определим годовую экономию на текущих расходах, которую может получить организация от применения программного обеспечения:

руб.

С помощью формулы 5.19 рассчитаем срок окупаемости капитальных затрат на создание и внедрение программы:

года = 3 месяца

После проведенных расчетов приведем экономические показатели, характеризующие эффективность создания и использования разработанной компьютерной программы по форме, указанной в таблице 5.4.



Таблица 5.4 - Экономические показатели создания и использования программного обеспечения

№ п/п	Наименование показателя	Обозначение	Единицы измерения	Сумма
1	Время создание программного обеспечения	ВПО	час.	680
2	Общие затраты на создание программного обеспечения	Зобщ	руб.	193517
3	Капитальные затраты на создание и внедрение программного обеспечения	КПО	руб.	569778
4	Годовые текущие расходы, связанные с использованием программного обеспечения	ЗТЕК	руб.	457561
5	Годовая экономия от применения программного обеспечения	ЭГ	руб.	2345207
6	Срок окупаемости капитальных затрат	ТОК	мес.	3

При расчете затрат на внедрение и использование программного обеспечение выяснилось, что внедрение программного обеспечение целесообразно, в связи с тем, что годовая экономия составляет 2345207 рублей. Данное программное обеспечение окупится через 3 месяца, что является достаточно малым сроком.

5.4 Расчет капитальных затрат на создание новой техники

Капитальные затраты, принимаемые для расчета годового экономического эффекта от использования новой техники К_об или на ее усовершенствования, в наиболее полном составе определяются по формуле (5.20).

Для получения общего объема по проектируемому объекту все рассчитанные виды капитальных затрат суммируются:

(5.20)



где

С_п - полная себестоимость объекта;

К_н - затраты на доставку к месту использования, монтаж, наладку, освоение;

К_п - стоимость производственной площади;

К_с - затраты на сопутствующие капитальные вложения;

К_на - величина не до амортизированной стоимости заменяемой техники, увеличивающая капитальные затраты по новой технике.

Полная себестоимость изготовления проектируемого объекта С_п рассчитывается па формуле:

(5.21)

где

М_о - затраты на основные материалы;

М_в - затраты на вспомогательные материалы;

М_к - затраты на комплектующие детали, узлы, устройства;

Р_з - затраты на заработную плату работников, участвующих в изготовлении проектируемого объекта;

В_рк - выплаты по районному коэффициенту (15%);

СВ - страховые взносы (34% от Ззп). ЕСН=23188 руб.;

Н_р - накладные расходы, включаемые в себестоимость продукции (расходы по содержанию и эксплуатации оборудования, цеховые, общезаводские и прочие расходы).Накладные расходы примем в размере 120% от З_зп+РК.

Расчет заработной платы осуществляется по формуле:

,	(5.22)
где	- оклад работника по штатному расписанию;
	- время на создание одной копии комплекса;
	- продолжительность смены (8 часов);
	- количество дней в месяце (21 день);
	- премия работнику (0.2);
	- коэффициент дополнительной заработной платы (0.16);
	- районный коэффициент (0.15).

Затраты на доставку к месту эксплуатации (К_н), монтаж, накладку, освоение новой техники рассчитываются, исходя из ее стоимости.

(5.23)

где

Т_р - трудоемкость работ. Определим трудоемкость равную 0,4.

Затраты на производственную площадь (К_п), занимаемую техникой могут не имеет смысла рассчитывать, потому что комплекс представляет из себя малогабаритный прибор.

Сопутствующие капитальные вложения Кс (первичные датчики, приборы, программное обеспечение и т.п.) принимаем по их фактической стоимости с учетом расходов на доставку, монтаж, накладку. В капитальных вложениях следует учитывать рассчитанные капитальные затраты на ПО п.5.2, таким образом К_с равно 193517 рубля.

Вычислим полную себестоимость изготовления проектируемой системы по формуле 5.21. Для этого необходимо сначала рассчитать затраты на основные и вспомогательные материалы, а так же на комплектующие детали и узлы. Перечень необходимых элементов и их стоимость приведены в таблице 5.7.



Таблица 5.7 - Затраты на основные, вспомогательные материалы и комплектующие детали

Элементы	Цена за штуку, руб.	Количество	Стоимость, руб.
Основные материалы
Основная печатная плата	1100	1	1000
Мощный сдвиговый регистр	100	1	100
Блок коммутации	17000	1	17000
Корпус	2000	1	2000
AC/DC конвертер	800	1	800
Микроконтроллер	250	1	250
USB хабб	130	20	2600
Разъем	5	20	100
Резистор	0.5	100	50
Конденсатор	0.5	100	50
Итого	23950
Прочие материалы
Упаковка	30	1	30
Инструкция для пользователя	30	1	30
Диск для ПО	20	1	20
Шнур сетевой	50	1	50
Диск для подключения ЭВМ	70	1	70
Итого	200

Примем затраты на вспомогательные материалы равными 0, так как предполагается что эти материалы уже имеются на предприятии.

Расчет заработной платы осуществляется по формуле 5.22:

Определим полную себестоимость объекта:

руб.

Вычислим затраты связанные с доставкой к месту использования, монтаж, наладку и освоение:

руб.

Общие капитальные затраты на производство и внедрение комплекса на предприятии:

руб.

Общие капитальные затраты оформлены в таблице 5.8.

Таблица 5.8 - Капитальные затраты на создание техники или ее усовершенствование

Наименование затрат	Обозначение	Сумма, руб.
Полная себестоимость объекта	Сп	73727
Затраты на доставку к месту использования, монтаж, наладку, освоение	Кн	9014
Затраты на сопутствующие капитальные вложения	Кс	193517
Величина недоамортизированной стоимости заменяемой техники, увеличивающая капитальные затраты по новой технике.	Кн.а.	0
Всего капитальных затрат	Коб	276258

5.5 Расчет экономической эффективности при создании новой техники

Эти расчеты необходимо произвести, для того, что бы оценить экономической выгоды, которую приносит использование комплекса.

Главным достоинством комплекса является то, что он значительно сокращает время, затрачиваемое на тестирование кабелей, при этом увеличивая в несколько раз точность.

Расчет экономического эффекта при создании новой техники (средств автоматизации и электронной техники) или ее усовершенствования проводится в сравнении эксплуатационных расходов по базовой и новой технике или до, или после реконструкции техники (оборудования).

Эксплуатационные расходы по содержанию и использованию средств автоматизации и электронной техники (Р_эк) включают:

(5.24)



где

Р_об - расходы по содержанию и обслуживанию;

Р_эл - расходы на электроэнергию;

Р_рем - расходы на текущий ремонт;

А - амортизационные отчисления.

Расходы по содержанию и обслуживанию средств автоматизации и электронной техники включают заработную плату обслуживающего персонала с отчислениями органам социального страхования и расходы на материалы, используемые в процессе обслуживания. В состав обслуживающего персонала необходимо включать не только людей, непосредственно работающих с данной техникой (операторы), но и дежурный персонал (механиков, дежурных инженеров). В состав обслуживающего персонала включаем одного рабочего и одного инженера.

Расчет расходов по содержанию обслуживающего персонала проводится по формулам:

- для рабочих:

(5.25)

- для инженеров:

(5.26)

где

Ф_эф - годовой эффективный фонд рабочего времени;

Т_к - годовое календарное время в месяцах (12 месяцев);

Т_ч - часовая тарифная ставка, соответствующая разряду рабочего;

О_м - месячный оклад инженера 11000;

_о - коэффициент занятости по обслуживанию 0,2;

_n - коэффициент премии 0,2;

_д - коэффициент дополнительной зарплаты 0,16;

_рк - районный коэффициент 0,15;

_св - коэффициент отчислений на социальные нужды 0,34.

Расчет эффективного фонда времени работы рабочего (Ф_эф) осуществляется в зависимости от величины планируемых невыходов на работу в связи с болезными, отпусками и выполнением государственных обязанностей по формуле:

(5.27)

где

1992 - среднегодовая номинальная величина рабочего времени, час;

_н - коэффициент плановых невыходов на работу 0,15.

Коэффициент занятости работника на обслуживании объекта (о) устанавливаем 0,2, исходя из того набора регламентных работ, которые предусматриваются в инструкции по эксплуатации и техническому обслуживанию.

Вторая составляющая расходов по содержанию и эксплуатации оборудования - затраты на материалы, потребляемые в процессе обслуживания и эксплуатации - определяются, исходя из годового их расхода и цен на них. Примем их равными 2% от полной себестоимости системы.

Расходы на электроэнергию при сетевом питании объекта (Р_эл) находятся по формуле:

(5.28)

где

W - потребляемая мощность (или потери мощности) 1,27 кВт;

Т_г - количество часов работы планируемого объекта в год. Система предназначена для круглосуточной работы поэтому=365·24=8760 час/год;

Ц_э - тариф на электроэнергию равен 90 коп/кВт=0,98 руб/кВт.

Расходы по текущему ремонту объекта (Р_рем) рассчитываются следующим образом:

(5.29)

где

М_р - расходы на материалы и электронные радиоэлементы, заменяемые в процессе ремонта;

З_зпр - заработная плата работников, выполняющих ремонты;

Н_р - косвенные накладные расходы 200%-230% от З_зпр.

Расходы на материалы, потребляемые в процессе ремонта (М_р) (провода, флюс, припой и т.п.), принимаются в пределах 0,5-1% от стоимости замещаемых элементов, а средняя стоимость заменяемых в течение года элементов находится по формуле

(5.30)

где

Т_г - годовое количество часов работы объекта;

N_i - количество элементов i-го вида в объекте;

_i - частота отказов элементов i-го вида в течение часа работы;

Ц_i - цена одного элемента i-го вида;

n - количество видов элементов в объекте.

Расчет амортизационных отчислений (А) выполняется по формуле:



(5.31)

где

_а - коэффициент, соответствующий общей норме амортизационных отчислений и вычисляется , СПИ=37 месяцев.

С_пер - первоначальная стоимость объекта (капитальные затраты по объекту) и она составляет 276278 рублей.

Определим объем амортизационных отчислений по формуле 5.31:

руб.

Чтобы определить расходы на материалы, потребляемые в процессе ремонта необходимо составить таблицу, в которой укажем виды элементов, их количество и цену, а также частоту отказов

Таблица 5.9 - Виды элементов

№ п/п	Вид	Ni	лi	Цi (руб)	Сумма (руб)
1	Основная печатная плата	1	0,00005	1100	1000
2	Мощный сдвиговый регистр	1	0,00004	100	100
3	Блок коммутации	1	0,00004	17000	17000
4	Корпус	1	0,000033	2000	2000
5	AC/DC конвертер	1	0,00002	800	800
6	Микроконтроллер	1	0,00005	250	250
№ п/п	Вид	Ni	лi	Цi (руб)	Сумма (руб)
7	USB хабб	20	0,000025	130	2600
8	Разъем	20	0,000052	5	100
9	Резистор	100	0,00006	0.5	50
10	Конденсатор	100	0,00002	0.5	50

руб.

Так как инструкцией по эксплуатации и техническому обслуживанию предусматривается выполнение ремонта дежурным персоналом, то расчеты по расходу зарплаты на ремонт не проводятся, так как эта зарплата уже включена в затраты на обслуживание.

Рассчитаем расходы по текущему ремонту:

руб.

Расходы на электроэнергию при сетевом питании составят:

руб.

Произведем расчет эффективного фонда рабочего времени по формуле 5.27:

руб.

Ниже приведен расчет расходов по содержанию обслуживающего персонала:

руб.

руб.

Эксплуатационные расходы по содержанию и использованию средств автоматизации и электронной техники составят:

руб.

После проведенных расчетов следует привести экономические показатели, характеризующие эффективность создания и использования новой техники (оборудования) или ее усовершенствования (таблица 5.10).

Таблица 5.10 - Экономические показатели, характеризующие эффективность создания и использования новой техники

Наименование показателя	Обозначение	Единицы измерения	После создания (реконструкции)
Расходы по содержанию обслуживающего персонала	Ротр.р. Роб.р.	руб.	43233 66571
Расходы на электроэнергию	Рэл	руб.	11580
Расходы по текущему ремонту	Ррем	руб.	1085
Амортизационные отчислений	А	руб.	89122
Эксплуатационные расходы	Рэк	руб.	211591

Вычислим срок окупаемости общих капитальных затрат на разработку, производство и внедрение комплекса, выраженный в месяцах, он определяется по формуле:

(5.32)

Срок окупаемости равен 0,45 лет (5,4 месяца), поэтому можно сделать вывод о том, что внедрение системы экономически рентабельно.



6. Безопасность жизнедеятельности

Безопасность жизнедеятельности (БЖД) - это система организационных, технических, правовых и других мероприятий, направленных на сохранения здоровья и безопасности человека в среде обитания, призванных выявлять и идентифицировать опасные и вредные факторы, разрабатывать методы и средства защиты человека снижением опасных и вредных факторов до приемлемых значений, вырабатывать меры по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени.