Разработка медицинского автоматизированного манипулятора

3) Средства моделирования динамики и целенаправленного поведения, описанные в (2.1.3).

4) Особенности алгоритма интеллектуального планирования за конечное время TCRPA, описанные в (2.2.6).

Результатами разработки ПО должна стать система управления ИРК включающая в себя:

1) Базу знаний, в которой будут содержатся знания, планы, цели функционирования динамической интеллектуальной системы.

2) Модуль анализа и управления, анализирующий состояния предметной области и моделирующий процессы протекающие в среде, осуществляет динамические выводы, формирует текущие цели системы, и на основе планов в базе знаний моделирует целенаправленное поведение системы.

3) Модуль интеллектуального планирования, осуществляет прогнозирование состояния системы, на основе которого синтезирует план действий по достижению текущих и глобальных целей. Строится на основе алгоритма интеллектуального планирования за конечное время TCRPA (2.2.6).

4) Рабочую память в которой в ходе работы системы, слоты свойств и событий получают некоторые значения. При этом каждое новое значение не удаляет предыдущего, то есть сохраняется история развития системы. Данные в рабочую память могут поступать:

1) от внешнего интерфейса, например, в ходе опроса датчиков.

2) от разработчика -- через интерфейс разработчика.

3) от пользователя -- через интерфейс пользователя.

3.2.2 Выбор языка программирования

В связи со спецификой разрабатываемого комплекса, заключающейся в логическом представлении знаний, для сознания программного обеспечения (ПО) ИРК необходимо использовать язык логического программирования. На данный момент среди языков логического программирования наиболее оптимальным, для выполнения поставленных задач, является Visual Prolog [57], продукт датской фирмы Prolog Development Center. На основе тблица 2. Следует выбрать его.



Таблица 2. Сравнение логических языков программирования.

Язык	Объектно ориентированный	Наличие GUI библиотек	Возможность встраимости
Visual Prolog	+	+	+
Trinc-Prolog	-	-	-
SWI prolog	+	-	+

Visual Prolog является единственной в мире Prolog-системой со 100% оболочкой выполненной в идеологии Visual и рядом высокоуровневых компонент, которые упрощают разработку программ.

Visual Prolog автоматизирует построение сложных процедур и освобождает программиста от выполнения тривиальных операций. С помощью Visual Prolog проектирование пользовательского интерфейса и связанных с ним окон, диалогов, меню, строки уведомлений о состояниях и т.д. производится в графической среде. С созданными объектами сразу же могут работать различные Кодовые Эксперты (Code Experts), которые используются для генерации базового и расширенного кодов на языке Prolog, необходимых для обеспечения их функционирования.

Мощность языка Prolog в сочетании с современной системой пользовательских интерфейсов (GUI -- Graphical User Interface) делает простой и интуитивно понятной разработку систем, основанных на знаниях, систем поддержи принятия решений, планирующих программ, развитых систем управления базами данных, ителлектуальных систем и т.д.

3.3 Техническое обеспечение

Техническая основа информационных систем управления представлена совокупностью взаимосвязанных единым управлением автономных технических средств сбора, накопления, обработки, передачи, вывода и представления информации, средств обработки документов и оргтехники, а также средств связи для осуществления информационнoгo обмена между различными техническими средствами [58].

Требования к аппаратной части ИРК

1) Высоко производительная ЭВМ на базе процессоров Intel core i5, i7 с объёмом оперативной памяти от 8 гигабайт. ЭВМ должна иметь доступ в интернет или локальную сеть, для удалённого администрирования.

2) В качестве иполнительного механизма ИРК, необходимо использовать робототизированный манипулятор, способный воздействованть на внешнюю среду по средствам выпонения манипуляций с объектами внешней среды.



4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Анализ вредных факторов при работе на клавиатуре ПЭВМ

Основная работа пользователя ПЭВМ, заключается в вводе данных и их обработки, с использованием клавиатуры.

Работа с клавиатурой может быть связана с серьезными травмами и нарушениями здоровья.

Работа с компьютером, как и многие другие занятия, может иногда вызывать ощущение дискомфорта в руках, плечах, шее и других частях тела.

Из всех недомоганий, обусловленных работой на ПЭВМ, чаще встречаются те, которые связаны с использованием клавиатуры. В период выполнения операций ввода данных количество мелких стереотипных движений кистей и пальцев рук за смену может превысить 60 тыс., что в соответствии с гигиенической классификацией труда относится к категории вредных и опасных.

Неправильное использование клавиатуры - расположение, способ печати - может привести к различным недомоганиям, в том числе и серьезным, приводящим к нетрудоспособности. Постоянная и интенсивная работа способствует возникновению болей в локтевых суставах, предплечьях, запястьях, в кистях и пальцах рук. Все это может привести к возникновению синдрома запястного канала пользователя - СДКП, крепитирующему тендовагиниту, «теннисному локтю». Большинство работающих, рано или поздно начинают предъявлять жалобы на боли в шее и спине. Эти недомогания накапливаются постепенно и получили название “синдром длительных статических нагрузок”- СДСН.

Симптомами развития СДСН и СДКП, являются: продолжительное или периодическое ощущение дискомфорта, боли, пульсации, покалывания, онемения, жжения или скованности.

В то время как исследователи все еще ищут ответы на многие вопросы в отношении скелетно-мышечных нарушений, существует общее мнение, что их происхождение может быть связано с множеством различных факторов, таких как общее состояние здоровья, стресс и как человек с ним справляется, медицинское и физическое состояние, правильная посадка и положение тела во время работы (включая пользование клавиатурой).

Выбор клавиатуры для рабочего места ПЭВМ обуславливается свойствами, такими как: механизм клавиш, тактильные параметры, языковая раскладка, эргономичность клавиатуры, интерфейс подключения и другими.

4.2 Разработка мероприятий обеспечивающих снижение вредных факторов воздействующих на запястные каналы рук

4.2.1 Эргономика клавиатуры

Основная работа пользователя на клавиатуре связана с вводом данных, текстовой обработкой и версткой информационного материала.

Согласно [60] подбор клавиатуры на рабочем месте ПЭВМ должен быть тщательно проанализирован, и только после этого принимается решение о приобретении.

Рассмотрим основные параметры выбора обычных клавиатур.

Механизм клавиш определяет в первую очередь тактильность (осязательные ощущения) и стоимость клавиатуры.

Для механических клавиатур возможен выбор с кликом или без. Клик означает четкое осязание нажатия клавиши (сопровождаемое звуком), что нравится многим пользователям.

Тактильные параметры - это жесткость клавиш и длина хода. Мягкая клавиатура не дает возможность быстро и легко набирать текст.

Форм-фактор клавиш Backspace, Enter, Shift должен иметь удобные форму и расположение, что облегчает работу.

Раскладка кириллицы. Существует две раскладки кириллицы одна из которых более удобна.

Эргономичность клавиатуры. Эти клавиатуры (типа Microsoft Natural Keyboard) призваны снизить нагрузку на руки и меньше утомлять пользователя. В целом удобны, но требуют некоторого привыкания.

Наличие подставки для рук. Подставка снижает нагрузку на кисти рук и уменьшает напряжение мышц.

Группы дополнительных клавиш (интернетовские, мультимедийные и другие группы клавиш) ускоряют работу, позволяя меньше использовать, мышь. Расположение клавиш сна должно быть такое, чтобы их случайно не задел.

Интерфейс клавиатуры (PS/2 - USB - USB2) напрямую связан с развитием материнских плат. Если есть желание и/или необходимости разумно приобретение клавиатуры с USB-хабом.

Другие параметры. В качестве примера можно привести исполнение надписей, цвет служебных клавиш и светодиодов, осязательные зацепки ориентации указательных пальцев для «слепого» набора и так далее.

На основе анализа конструкция клавиатуры и место ее размещения в рабочей зоне определяются антропометрическими характеристиками пользователя и должны обеспечить следующие условия:

изменение наклона поверхности клавиатуры должно лежать в пределах от 5° до 15° в вертикальной плоскости (в общем случае при небольшом размере кистей угол может быть меньше 5°);

высота среднего ряда клавиш не более 30 мм;

свободное пространство от нижнего ряда кнопок до передней кромки клавиатуры должна иметь ширину 80- 100 мм при возвышении кромки более чем на 20 мм (для больших рук). Такая подставка может выполняться либо в виде специального конструктивного элемента, либо в виде мягкого валика для поддержки кистей рук, наполненного гелеобразной массой;

свободное пространство между клавиатурой и краем рабочего стола должно иметь ширину 80 - 100 мм в том случае, если высота передней кромки клавиатуры меньше 20 мм (для маленьких рук). Вот почему при выборе мебели рекомендуется обращать внимание на габаритные размеры столешницы;

группа функциональных клавиш должны выделяться размером, формой и местом расположения;

верхняя поверхность клавиши должна быть вогнута и профилирована по горизонтали. В этом случае подушечке пальца удобнее фиксировать клавишу;

размер контактной плоскости клавиш, рассчитанной на антропометрические характеристики российского пользователя, по горизонтали должен быть не более 13 мм, по вертикали - не более 15 мм;

шаг между клавишами, определяемый антропометрическими характеристиками кисти руки, должен быть не менее диаметра ногтевой фаланги указательного или среднего пальца (эти размеры почти одинаковы) в расчете на 95% отечественных пользователей, что равняется 20.14 мм (в зарубежных и бездумно скопированных отечественных клавиатурах - 19 мм, что не смертельно, хотя и не соответствует приведенным расчетным значениям);

расстояние между контактными плоскостями клавиш не может быть меньше 3 мм, что определяется точностью позиционирования пальцев и тремором рук;

равный для всех клавиш рабочий ход 1.0 - 5.0 мм;

ко всем клавишам клавиатуры должно прикладываться одинаковое усилие нажатия 0.25 - 1.5 Н;

клавиатура должна иметь возможность перемещаться относительно монитора в пределах 0.5-1.0м.



4.2.2 Рациональная работа на клавиатуре

Работа пользователя на ПЭВМ связана с выполнением работы на клавиатуре, сидя. В этой связи организации труда придается первостепенное значение.

Для предупреждения возникновения недомоганий существуют требования, которые учитываются и при выборе, и при работе на клавиатуре, описанные в [60]

Во-первых, это правильное расположение клавиатуры.

Кресло и клавиатура устанавливаются так, чтобы не надо было далеко тянуться. Целесообразно иметь клавишное устройство отдельно от экрана и подвижным. Это обеспечивает выбор оптимального положения, высоты и наклона всех составляющих оборудования рабочего места оператора.

При изменении положения тела (например, с вертикального на наклонное) обязательно надо переменить положение клавиатуры (и дисплея). В этом случае используется подставка клавиатуры, благодаря которой можно без всякого напряжения работать с манипулятором «мышь».

Клавиатура должно перемещаться по вертикали и горизонтали, легко достигаема и расположена таким образом, чтобы руки находились на расстоянии 50 - 70 мм от туловища, что обеспечивает оптимальные условия работы с ней при изменении положения туловища.

Во-вторых, это требования, касающиеся выбора самой клавиатуры

Сама клавиатура должна быть выполнена следующим образом: ход клавиш не более 4 мм, высота третьего ряда клавиш над поверхностью стола должна составлять 30 мм, а наклон стержней клавиш 6°. Минимальный диаметр клавиш-- 10 мм, максимальный - 19 мм (наиболее предпочтителен 12.5 мм с углублением). Коэффициент отражения клавиш не более 0.4...0.6. Клавиатура должна иметь упоры для запястий, которые исключают расположение кистей рук на весу. Устройство клавишного ввода должно быть разделено на три части, которые оператор может повернуть под удобным для себя углом, а центр клавиатуры нужно слегка приподнять, тогда не придется перекручивать кисти рук с тем, чтобы ладони располагались горизонтально.

Клавиатура должна быть относительно плоской. Окрашивается в светлосерый, серый, коричневый или зеленый цвет, цифры - в черный, буквы - в черный и/или красный цвета.

Необходимо использовать клавиши «А» и «О» с более вогнутой формой по сравнению с остальными, что облегчает правильную постановку рук при машинописи.

Использование подставки для рук снижает утомляемость пользователя.

Исследования показывают, что правильное положение запястий (рисунок 1.) снижает нагрузки на мышцы при работе за клавиатурой ПЭВМ.

Рисунок 1 - Правильное положение запястья и кисти

Необходимо использовать клавиши «А» и «О» с более вогнутой формой по сравнению с остальными, что облегчает правильную постановку рук при машинописи.

4.2.3 Рациональный режим труда и отдыха

Режим труда и отдыха при работе на клавиатуре на ПЭВМ выбирается согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 [61].

При работе на ПЭВМ в течении 8 часов в конкретных условиях на клавиатуре пользователь выполняет работу, которая относится к группе А и категории работ с видеомонитором Ш.

Исходя из этих условий, общее время перерыва составляет 70 мин.

Так как утомление пользователя начинает резко возрастать через два часа работы, то для восьмичасовой рабочей смены принят следующий режим труда и отдыха:

2 часа работы - 10 мин перерыв;

2 часа работы - обеденный перерыв 50 мин;

2 часа работы - 10 мин перерыв;

2 часа работы - окончание работы.

4.2.4 Комплекс упражнений

Согласно с материалом представленным в [60], с целью снятия утомления с плечевого пояса и рук предусматриваются динамические упражнения с чередованием напряжения и расслабления отдельных мышечных групп плечевого пояса и руководитель, улучшают кровоснабжение, снижают напряжение.

4.2.4 Комплекс упражнений

1 комплекс

И.п. - о.с. 1 - поднять плечи. 2 - опустить плечи. Повторить 6-8 раз, затем пауза 2 - 3 с, расслабить мышцы плечевого пояса. Темп медленный.

И.п. - руки согнуты перед грудью. 1 - 2 - два пружинящих рывка назад согнутыми руками. 3 - 4 - то же прямыми руками. Повторить 4-6 раз. Темп медленный.

И.п. - стойка ноги врозь. 1 - 4 - четыре последовательных крута руками назад. 5 - 8 - то же вперед. Руки не напрягать, туловище не поворачивать. Повторить 4-6 раз. Закончить расслаблением. Темп средний.

2 комплекс

И.п. - о.с. - кисти в кулаках. Встречные махи руками вперед и назад. Повторить 4-6 раз. Темп средний.

И.п. - о.с. 1 - 4 - дугами в стороны руки вверх, одновременно делая ими небольшие воронкообразные движения. 5 - 8 - дугами в стороны руки расслабленно вниз и потрясти кистями. Повторить 4-6 раз. Темп средний.

И.п. - тыльной стороной кисти на пояс. 1 - 2 - свести вперед, голову наклонить вперед. 3 - 4 - локти назад, прогнуться. Повторить 6-8 раз, затем руки вниз и потрясти расслабленно. Темп медленный.

3 комплекс

1. И.п. - стойка ноги врозь, руки в стороны, ладони кверху. 1 - дугой кверху расслабленно правую руку влево с хлопками в ладони, одновременно туловище повернуть налево. 2 - и.п. 3 - 4 - то же в другую сторону. Руки не напрягать. Повторить 6-8 раз. Темп средний.

2. И.п. - о.с. 1 - руки вперед, ладони книзу. 2-4 зигзагообразными движениями руки в стороны. 5-6 - руки вперед. 7-8 - руки расслабленно вниз. Повторить 4-6 раз. Темп средний.

3. И.п. - о.с. 1 - руки свободно махом в стороны, слегка прогнуться.

2 - расслабляя мышцы плечевого пояса, "уронить" руки и приподнять их скрестно перед грудью. Повторить 6-8 раз. Темп средний.

4 комплекс

И.п. - о.с. 1 - дугами внутрь, руки вверх - в стороны, прогнуться, голову назад. 2 - руки за голову, голову наклонить вперед. 3 - "уронить" руки. 4 - и.п. Повторить 4-6 раз. Темп средний.

И.п. - руки к плечам, кисти в кулаках. 1-2 - напряженно повернуть руки предплечьями и выпрямить их в стороны, кисти тыльной стороной вперед.

3 - руки расслабленно вниз. 4 - и.п. Повторить 6-8 раз, затем расслабленно вниз и встряхнуть кистями. Темп средний.

И.п. - о.с. 1 - правую руку вперед, левую вверх. 2 - переменить положение рук. Повторить 3-4 раз, затем расслабленно опустить вниз и потрясти кистями, голову наклонить вперед. Темп средний.

4.3 Экологическая оценка материалов используемых в компьютерной технике (германий, платина, палладий, гадолиний, галий)

4.3.1 Экологическая оценка германия

Из материалов представленных в [62]. Германий (Ge) имеет атомный вес 72.59, его содержание в земной коре составляет 0.0007 вес. %. Германий представляет собой твёрдое вещество серо-белого цвета с металлическим блеском.

Как полезное ископаемое, германий встречается в природе в рассеянном виде в виде минералов, в которых этого элемента больше 1%. Это аргиродит, германит, ультрабазит и другие, включая открытые лишь в последнее десятилетия - реньерит, штотит, конфильдит и плюмбогерманит.

Германий используется для изготовления кристаллов в жидкокристалических мониторах.

4.3.2 Экологическая оценка галия и гадолиния

Из материалов представленных в [62]. Гадалиниево-галиевые гранаты образуются в производстве компонентов запоминающих устройств. В ходе обработки около 80% материала превращается в отходы или отбраковывается. Они имеют высокую стоимость, поэтому выделение их из отходов представляет интерес с экономической точки зрения. Если процесс выделения приводит к достаточно чистым продуктам, то они могут повторно использоваться в качестве исходного материала.

Галий (Ga) имеет атомный вес 69.72, относится к числу редких металлов: содержание в земной коре составляет не более 0,001 вес. %. В свободном состоянии представляет собой серебристо-белый мягкий металл с температурой плавления 29.7С. Галий можно получить из отходов цветной металлургии, главным образом из цинковых концентратов.

Гадолиний (Gd) имеет атомный вес 157.25, относится к лантаноидам, является металлом с плотностью в свободном состоянии 7.89 г/ и температурой плавления 1312С. Из-за сложности получения галия и гадолиния из природного сырья особое значение приобретает утилизация этих металлов с целью повторного использования.

4.3.3 Экологическая оценка платины и палладия

Из материалов представленных в [62]. Платина (Pt) имеет атомный вес 195.09, относится к драгоценный металлам, встречается в природе в россыпях в виде платиновых металлов (иридия, палладия, родия, ртутения, осмия). Наиболее богатые месторождения платины в Российской Федерации находятся на урале.

Платина представляет собой белый блестящий металл, не изменяющийся на воздухе даже при сильном нагреве, обладающий ковкостью, имеющий плотность 21.45 г/ и температуру плавления 1768С. Эти свойства определили использование платины в радиоэлектронике.

Из материалов представленных в [62]. Палладий (Pd) имеет атомной массой 106,42. Палладий представляет собой серебристо-белый благородный металл по внешнему виду схожий с серебром, на этом их сходство не заканчивается, ведь палладий самый легкий из платиновых металлов. Имеющий 12,02 г/палладий ближе к серебру (10,49 г/с г/), чем к родственной платине (21,45 г/). Палладий тяжелый тугоплавкий пластичный ковкий металл, который легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку.

Палладий и сплавы на его основе широко используются в электронике - для покрытий, устойчивых к действию сульфидов. Определенное количество этого металла идет на производство реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности, в том числе в виде сплава с вольфрамом. В чистом виде палладий входит в состав керамических конденсаторов, с высокими показателями температурной стабильности ёмкости, которые нашли применение в производстве электроники.

Выводы по разделу безопасность жизнедеятельности

В разделе «Безопасность жизнедеятельности» был проведен анализ вредных факторов при работе на клавиатуре ПЭВМ, а так же были разработаны мероприятия обеспечивающие снижение вредных факторов воздействующих на запястные каналы рук. А так же была дана экологическая оценка материалов используемых в компьютерной технике, а именно для германия, платины, палладия, гадолиния, галия.



5. ОРГАНИЗАЦИОННОЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

5.1 Планирование разработки программного продукта

В дипломном проекте проводится разработка программного продукта (ПП) являющимся интерфейсом системы управления информационным роботизированным комплексом.

5.1.1 Определение трудоемкости и продолжительности работ по созданию ПП.

Процесс разработки включает: обзор существующих систем, анализ и выбор программных продуктов для создания программы; отладка; испытание. В свою очередь, каждый из этих этапов можно подразделить на отдельные подэтапы и входящие в них работы.

Согласно ГОСТ 23501.179 регламентируются следующие стадии проведения исследования:

- техническое задание ТЗ (ГОСТ 23501.2 79);

- эскизный проект ЭП (ГОСТ 23501.5 80);

- технический проект ТП (ГОСТ 23501.680);

- рабочий проект РП (ГОСТ 23501.1181);

- внедрение ВП (ГОСТ 23501.1581).

Планирование стадий и содержания работ осуществляется в соответствии с [65]. На всех стадиях проведения исследования выполняются следующие виды работ, перечень которых показан в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Состав работ и стадии разработки ПП

Стадии разработки	Перечень работ
1	2
Техническое задание	- постановка задачи; - обследование существующих систем и принятие решения о разработке; - сбор исходных данных; - определение требований к системе; - состав, содержание и организация работ по созданию ПП - определение стадий, этапов и сроков разработки, порядок приема ПП; - подбор литературы;
Эскизный проект	- анализ существующих систем и их критический анализ; - выработка новых проектных решений; - разработка общей структуры ПП; - разработка структуры программы по подсистемам; - документирование;
Технический проект	- определение требований к ПП; - выбор инструментальных средств; - определение свойств и требований к аппаратному обеспечению;
Рабочий проект	- программирование; - тестирование и отладка ПП; - разработка программной документации; - согласование и утверждение работоспособности системы;
Внедрение	- опытная эксплуатация; - анализ данных, полученных в результате эксплуатации; - корректировка технической документации по результатам испытаний

Трудоемкость выполнения работ по созданию ПП на каждой из стадий определяется в соответствии с [64] и [65].

Трудоемкость выполнения работ по созданию ПП определяется по сумме трудоемкости этапов и видов работ, оцениваемых экспертным путем в человеко-днях, и носит вероятностный характер, так как зависит от множества трудно учитываемых факторов.

Трудоемкость каждого вида работ определяется, в соответствии с методическими указаниями [65], по формуле:

(5.1)



где минимально возможная трудоемкость выполнения отдельного вида работ;

максимально возможная трудоемкость выполнения отдельного вида работ.

Продолжительность каждого вида работ в календарных днях (T_i) определяется по формуле [65]:

(5.2)

где трудоемкость работ, [человеко-дни];

численность исполнителей, [чел.]

коэффициент, учитывающий выходные и праздничные дни:

где число календарных дней;

число рабочих дней;

Для расчета принимается среднее значение равное .

Полный список видов и этапов работ по созданию ПП, экспертные оценки и расчетные величины их трудоемкости, а также продолжительность каждого вида работ, рассчитанные по формулам (5.1) и (5.2), представлены в таблице 5.2. В разработке ПП принимают участие два человека: руководитель работы и инженер - программист.



Таблица 5.2. Расчет трудоемкости и продолжительности работ по созданию ПП.

№ работы	Стадии разработки	Трудоемкость чел.дни	Количсетво работ-в, чел.	Продолжительность работ, календарные дни
		tmin	tmax	ti	Чi	Ti
1	2	3	4	5	6	7
Техническое задание
1	--постановка задачи	1	3	1,8	2	1,26
2	--обследование существующих систем и принятие решения о разработке	2	3	2,4	1	3,36
3	--сбор исходных данных	3	4	3,4	1	4,76
4	--определение требований к системе	1	1	1	2	0,7
5	--состав, содержание и организация работ по созданию ПП	1	3	1,8	2	1,26
6	--определение стадий, этапов и сроков разработки, порядок приема ПП	2	3	2,4	2	1,68
7	--подбор литературы	3	4	3,4	1	4,76
Эскизный проект
8	--анализ существующих систем и их критический анализ	2	3	2,4	1	3,36
9	--выработка новых проектных решений	3	5	3,8	2	2,66
10	--разработка общей структуры ПП	3	5	3,8	2	2,66
11	--разработка структуры программы по подсистемам;	3	4	3,4	2	2,38
12	--документирование	1	3	1,8	1	2,52
Технический проект
13	--определение требований к ПП	2	3	2,4	2	1,68
14	--выбор инструментальных средств	2	4	2,8	1	3,92
15	--определение свойств и требований к аппаратному обеспечению	1	2	1,4	1	1,96
Рабочий проект
16	--программирование	22	35	27,2	1	38,08
17	--тестирование и отладка ПП	12	15	13,2	1	18,48
18	--разработка программной документации	3	4	3,4	1	4,76
19	--согласование и утверждение работоспособности системы	1	2	1,4	2	0,98
Внедрение
20	--опытная эксплуатация	8	10	8,8	1	12,32
21	--анализ данных, полученных в результате эксплуатации	2	3	2,4	1	3,36
22	--корректировка технической документации по результатам испытаний	2	4	2,8	1	3,92
Общая трудоемкость разработки			97,2		121

Таким образом, общая расчетная трудоемкость работ по созданию ПП составляет 97 чел. дней, а их продолжительность 121 календарных дня.

5.1.2 Построение ленточного графика разработки ПП

В качестве инструмента планирования работ используется ленточный график. Ленточный график позволяет наглядно представить логическую последовательность и взаимосвязь отдельных работ, срок начала и срок окончания работ. Он представляет собой таблицу, где перечислены наименования стадий разработки и видов работ, длительность выполнения каждого вида работ. Продолжением таблицы является линейный (ленточный) график, построенный в масштабе, отражающий продолжительность каждой работы в виде отрезков времени, которые располагаются в соответствии с последовательностью выполнения работ.

Ленточный график разработки ПП, построенный по данным таблицы 5.2, приведен на рисунке 5.1.

Наименование работ

Календарные сроки дни, недели, месяцы

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

0 10 20 30

40 50 60

70 80 90

100 110 120

130 140 150

Постановка задачи

Обследование существующих систем и принятие решения о разработке

Сбор исходных данных

Определение требований к системе

Состав, содержание и организация работ по созданию ПП

Определение стадий, этапов и сроков разработки, порядок приема ПП

Подбор литературы

Анализ существующих систем и их критический анализ

Выработка новых проектных решений

Разработка общей структуры ПП

Разработка структуры программы по подсистемам;

Документирование

Определение требований к ПП

Выбор инструментальных средств

Определение свойств и требований к аппаратному обеспечению

Программирование

Тестирование и отладка ПП

Разработка программной документации

Согласование и утверждение работоспособности системы

Опытная эксплуатация

Анализ данных, полученных в результате эксплуатации

Корректировка технической документации по результатам испытаний

Рисунок 1. - Ленточный график разработки ПП.

5.2 Расчет сметы затрат на разработку программного продукта

Сметная стоимость проектирования и внедрения программного продукта включает в себя следующие затраты, определяемые по формуле (5.3):

, (5.3)

где:

стоимость разработки ПП;

основная заработная плата исполнителей;

дополнительная заработная плата исполнителей, учитывающая потери времени на отпуска и болезни (принимается в среднем 10% от основной заработной платы);

единый социальный налог (ЕСН), представляющий собой отчисления во внебюджетные фонды государственного социального страхования (пенсионный фонд, фонд обязательного медицинского страхования, фонд социального страхования). Рассчитывается в соответствии с установленной ставкой ЕСН равной 34% от основной и дополнительной заработной платы;

затраты на используемые материалы;

стоимость машинного времени;

накладные расходы включают затраты на управление, уборку, ремонт, электроэнергию, отопление и др. (принимаются в размере 60% от основной и дополнительной заработной платы.



Основная заработная плата исполнителей

На статью «Заработная плата» относят заработную плату научных, инженернотехнических и других работников, непосредственно участвующих в разработке ПП. Расчет осуществляется по формуле (5.4):

(5,4)

где:

заработная плата исполнителей (руб.);

средняя тарифная ставка работника организации разработчика ПП (руб./чел./дни);

трудоемкость разработки ПП (чел.дни).

Средняя тарифная ставка работника организации разработчика ПП() определяется по формуле (5.5):

(5.5)

где:

месячная зарплата работника [руб./мес.];

среднее количество рабочих дней в месяце (равно 20) [дни].

Расчет затрат на основную заработную плату разработчиков ПП приведен в таблице 5.3.

Таблица 5.3. Затраты на заработную плату

№	Исполнитель	Оклад, руб./мес.	Оклад, руб./день	Трудоемкость, чел. дни	Сумма, руб.
1	Руководитель работы	35000	1750	10	17500
2	Инженер-программист	20000	1000	87	87000
Общая основная заработная плата исполнителей, Сосн	97	104500

Дополнительная заработная плата

Дополнительная заработная плата на период разработки ПП рассчитывается относительно основной и составляет 10% от ее величины:

(руб.).

Расчет отчислений на социальное страхование

Социальное страхование включает отчисления во все внебюджетные фонды, в том числе пенсионный, занятости, обязательного медицинского страхования, социального страхования. Отчисления на социальное страхование рассчитываются относительно выплаченной заработной платы (суммы основной и дополнительной заработной платы) составляют 34%.

(5.6)

39083 (руб.).

Расчет расходов на материалы

На эту статью относят все затраты на электронные носители данных, бумагу для печатных устройств (принтер), канцтовары и др. Затраты по ним определяются по экспертным оценкам. Расчет расходов на материалы приведен в таблице 5.4.

Таблица 5.4. Расходы на материалы

№	Материалы	Количество, штуки	Стоимость, руб.
1	Бумага офисная с белизной до 103% по ISO2470, класса С	1500	750
2	Flash-накопители, шт.	6	350
3	Лазерные диски	4	80
4	Другие канцтовары		3500
Общая стоимость материалов, См	4680

Накладные расходы

На статью «Накладные расходы» относят расходы, связанные с управлением и организацией работ. Накладные расходы рассчитываются относительно основной заработной платы. Величина накладных расходов принимается равной 60% от основной заработной платы исполнителем. Формула расчета (5.7):

, (5.7)

где:

накладные расходы(руб.);

основная заработная плата (руб.);

коэффициент учета накладных расходов (К=0,6).

Таким образом, накладные расходы будут равны:

62700 (руб.).

Расчет себестоимости машинного времени

Затраты на машинное время, необходимое для разработки ПП, включают: расходы на приобретение и подготовку материалов научнотехнической информации, расходы на пользование средствами связи, а также затраты, связанные с работой ПК. Расчет на машинное время осуществляется по формуле (5.8):

, (5.8)



где:

тарифная стоимость одного часа машинного времени
(К_{маш. вр.}=40 руб./час);

машинное время, используемое на проведение работ.

Необходимое количество машинного времени для реализации проекта по разработке программы рассчитывается по формуле:

, (5.9)

где:

трудоемкость работ (чел.дни);

продолжительность рабочей смены (при пятидневной рабочей неделе Т_см=8);

средний коэффициент использования ПК ().

Тогда:

=543,2 (час.).

Стоимость машинного времени составит:

21728 (руб.)

Результат расчета на проектирование программного продукта представлены в таблице 5.5.

Таблица 5.5. Смета затрат на разработку и внедрение ПП.

№	Наименование статей	Обозначение	Сумма, руб.	В % к итогу
1	2	3	4	5
1	Основная заработная плата	Сосн	104500	44,72
2	Дополнительная заработная плата	Сдоп	10450	4,47
3	Отчисления на социальные нужды	Ссоц	39083	12,79
4	Материалы	См	4680	1,88
5	Стоимость машинного времени	Смаш. вр	21728	9,30
6	Накладные расходы	Сн	62700	26,83
Итого:	Спр	243101	100,00

Таким образом, себестоимость разработки ПП составляет 243101 руб.

Данная программа может быть реализована на рынке. При расчётном количестве реализованных программ - n, оптовая цена программы (Ц_опт) может быть рассчитана по формуле:

,

где:

- себестоимость разработки программы;

- прибыль, определяется по формуле:

,

где: - средний уровень рентабельности, принимается ;

Таким образом, при среднем расчётном количестве реализованных программ оптовая цена ПП составит:

(руб.)

Отпускная оптовая цена реализации программы потребителям должна включать налог на добавленную стоимость (НДС) и рассчитывается по формуле:

,



где НДС - налог на добавленную стоимость, рассчитывается в соответствии с действующей ставкой этого налога - 18% от оптовой цены программы:

(руб.)

(руб.)

Таким образом, отпускная цена программы составит 114745 руб., в том числе НДС - 17504 (руб.).

5.3 Расчет основных технико-экономических показателей и эффективности использования программного продукта

Разработка речевого интерфейса поддержки системы управления персональным компьютером позволяет решать следующие задачи:

· Возможность управления голосом основными задачами, выполняемыми на компьютере.

· Возможность обездвиженным людям не прибегать к помощи персонала, а выполнять некоторые задачи на компьютере самим.

Разработанный ПП позволяет решить данные задачи с меньшими затратами и более эффективно.

Базовый вариант

Количество сотрудников, выполняющих данный объем работ без применения ПК - 2 человека.

Проектный вариант

Количество сотрудников, которые будут выполнять данный объем работ с использованием разработанного ПО - 1 человек и 1 ПЭВМ.



5.3.1 Определение трудоемкости обработки информации по базовому и проектному вариантам

Расчет трудоемкости по обработке данных на ЭВМ, в человеко-часах, для обоих вариантов осуществляется по формуле (5.10):

, (5.10а)

где:

- действительный годовой фонд времени работы одного работника, чел. час;

- количество работников по данному варианту, чел.;

, (5.10б),

- номинальный фонд рабочего времени 1 работника в 2011 году в чел. час.;

- коэффициент, учитывающий потери времени работника на отпуск, болезни и др. В среднем принимается .

Номинальный годовой фонд времени рассчитывается по формуле:

, где

- число рабочих дней в году;

- продолжительность рабочей смены ();

- число предпраздничных дней в году;

- количество часов, на которые сокращается рабочий день в предпраздничные дни ();

- число смен работы в сутки, в общем случае для оборудования от одной до трех смен, для работников - одна смена.

В 2011 году по календарю число рабочих дней: = 248 дн, число сокращённых на 1 час предпраздничных дней рабочих дней: = 3 дн. Принимаем число смен работы оборудования = 1.

Подставляем данные в формулы, получаем:

(ч);

Действительный фонд времени работы одного работника в 2011 году составит:

(чел. час);

Трудоемкость обработки информации при среднем годовом действительном фонде времени работы одного работника за год, равного

(чел./час), составит:

Базовый вариант

(чел.час)

Проектный вариант

(чел.час)

В проектном варианте будет использоваться оборудование с применением разработанных программных средств. При среднем коэффициенте использования персонального компьютера для решения задачи по проектному варианту, равном 0,7, трудоемкость обработки информации на персональном компьютере за год вычисляется по формуле (5.11):

(5.11)

Вычислим трудоемкость обработки информации (маш.час)

5.3.2 Расчет капитальных вложений

Базовый вариант

Капитальные вложения складываются из стоимости производственных помещений, необходимых для размещения 2 работников без ПК, исходя из расчета по норме 3 кв.м. на человека и балансовой стоимости 1 кв.м. площади - 15000 руб.

(руб.)

Проектный вариант

Капитальные вложения складываются из:

- Стоимости производственных помещений из расчета 6 кв.м на 1 работника с ПК и балансовой стоимости 1 кв.м площади - 7500 руб.:

(руб.)

- Стоимость технических средств - ЭВМ и периферии:

- системный блок:

- Процессор Intel Atom N425 1,8 ГГц,

- Модуль оперативной памяти DDR3 1Гб Kingston,

- Жесткий диск 200 Gb Western Digital “Caviar SE WD 2000AAJC”

Стоимость системного блока: 5380 руб.

- монитор 19” LG Flatron L1910B, стоимостью 3840 руб.;

- лазерный принтер/сканер/копир HP DeskJet 2050 , A4, печать: 20ppm, 1200x1200 dpi, USB2.0, стоимостью 8350 руб.;

- приобретение программного обеспечения:

? операционная система MS Windows 7 Professional, стоимостью 6340 руб.;

Общая стоимость технических средств:

(руб.)

- Стоимости разработанной программы:

руб.

Общие капитальные вложения рассчитываются по формуле (5.12):

(5.12)

где:

- стоимость производственных помещений;

- стоимость приобретаемого оборудования.

(руб.)

5.3.3 Расчет годовых текущих затрат

Расчёт годовых текущих затрат производится по формуле:

;

где:

- затраты на используемые материалы (руб.);

- основная заработная плата исполнителей за год (руб.);

- дополнительная заработная плата работников, учитывающая потери времени на отпуска и болезни (принимается в среднем 10% от основной зарплаты работников) (руб.)

- отчисления во внебюджетные фонды государственного социального страхования (пенсионный фонд, фонд обязательного медицинского страхования, фонд социального страхования), рассчитываются как 0,26% от основной и дополнительной заработной платы (руб.);

- накладные расходы включают затраты на управление, уборку, ремонт, электроэнергию, отопление и др. (принимаются в размере 60% от основной и дополнительной заработной платы) (руб.);

- годовая сумма амортизационных отчислений по соответствующим группам основных производственных фондов и нематериальных активов (рассчитывается исходя из следующих норм амортизации: 12,5% - от стоимости оборудования; 2,5% - от стоимости производственных площадей и 33% - от стоимости программного обеспечения, исходя из расчетного срока службы ПО - три года) (руб.).

Базовый вариант

Текущие затраты состоят из:

- Заработная плата работников (по 20000 руб. в месяц) - 20000 * 12 * 2 = 480000 (руб.);

- Дополнительная заработная плата (10% от основной заработной платы) - 480000 * 0,1= 48000 (руб.);

- Отчисления на социальное страхование (34% от основной и дополнительной заработной платы) - (480000 + 48000) * 0,34 = 179520 (руб.);

- Накладные расходы (60% от основной и дополнительной заработной платы) - (960000 + 96000) * 0,6 = 633600 (руб.)

- Амортизационные отчисления (2,5% от стоимости помещений) - 90000 * 0,025 = 2250 (руб.)

= 480000 + 48000 + 179520 + 63360 + 2250 = 773130 (руб.)

Проектный вариант

- Заработная плата работников (по 25000 руб. в месяц) - 25000 * 12 * 1 = 300000 (руб.);

- Дополнительная заработная плата (10% от основной заработной платы) - 300000 * 0,1 = 30000 (руб.);

- Отчисления на социальное страхование (34% от основной и дополнительной заработной платы) - (300000 + 30000) * 0,34 = 112200 (руб.);

- Накладные расходы (60% от основной и дополнительной заработной платы) - (300000 + 30000) * 0,6 = 198000 (руб.);

Амортизационные отчисления

= 90000 * 0,025 + 23910 * 0,125 + 243101 * 0,33 = 85462 (руб.)

= 300000 + 30000 + 112200 + 198000 + 85462 = 725662 (руб.)

5.3.4 Расчет показателей экономической эффективности

Экономический эффект достигается за счет повышения производительности труда, улучшения качества работы и уменьшения годовых затрат после внедрения предлагаемого программного продукта.

Годовая экономия текущих затрат рассчитывается по формуле (5.14):

, (5.14)

где:

- годовые текущие затраты на обработку данных в базовом варианте;

- годовые текущие затраты на обработку данных в проектном варианте;

Сm = 773130 - 725662 = 47468 (руб.)

Годовые приведенные затраты для базового и для проектного варианта рассчитываются по формуле (5.15):

, (5.15)

где:

- годовые текущие затраты для базового и проектного варианта соответственно;

- нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности капитальных вложений (= 0,15);

- капитальные вложения для базового и проектного варианта соответственно.

Базовый вариант

(руб.)

Проектный вариант

(руб.)

Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле (5.16):

, (5.16)

где:

- годовые приведенные затраты по базовому варианту;

- годовые приведенные затраты по проектному варианту.

Э = 786630 - 759961 = 26669 (руб.)

Основные технико-экономические показатели проекта приведены в таблице 5.6.

Таблица 5.6. Основные технико-экономические показатели проекта

№ п/п	Наименование показателя	Ед. измерения	Базовый вариант	Проектный вариант	Проектный вариант в % к базовому
1	1	2	3	4	5
1	Способ обработки информации	____	Без применения ЭВМ и разработанных ПП	С применением ЭВМ и разработанных ПП	____
2	Используемое оборудование	____	Калькуляторы, пишущие машинки	Технические средства ЭВМ	____
3	Годовые затраты на обработку информации	Чел. час Маш. час	3566 ____	1783 1249	50 ____
4	Количество работников	Чел	2	1	50
5	Количество ЭВМ	ед.	____	1	____
6	Потребность в производственных площадях	м2	6	6	100
7	Капитальные вложения	Руб.	90000	228655	254
8	Годовые текущие затраты на обработку информации	Руб.	773130	725662	93
9	Годовые приведенные затраты на обработку информации	Руб.	786630	759961	96
10	Годовой экономический эффект	Руб.	____	26669	____

Выводы по организационноэкономическому разделу

В организационноэкономическом разделе проведён анализ стадий проведения исследований, рассчитано время, требующееся на разработку и тестирование ПП, определены затраты и капитальные вложения на разработку ПП, приведены основные техникоэкономические показатели проекта.

Согласно проведённым расчетам трудоёмкость разработки ПП составляет 98 чел.дня, продолжительность разработки ПП - 121 календарный день, себестоимость разработки ПП - 243101 руб., отпускная цена - 114745.

Внедрение проектных организационно-технических мероприятий и ПП позволит получить годовой экономический эффект в сумме 26669 рубля и снизить:

- годовые приведенные затраты труда на 50%;

- годовые текущие затраты на обработку информации на 50%;

- количество работников сократить в 2 раза.



Заключение

В работе получены следующие результаты:

1. Исследованы существующие подходы к решению задачи планирования при классических допущениях.

2. Разработана архитектура комплекса инструментальных средств управления информационного роботизированного комплекса. Описанны средства представления знаний. Разработан новый алгоритм, решающий задачу планирования при классических допущениях. Сформулированы и доказаны теоремы о конечности и полноте алгоритма. В алгоритме использованы две новые техники: техника разрешения конфликтов для синтеза планов и техника выявления бесполезных подпоследовательностей действий, позволяющая редуцировать емкостную сложность алгоритма. Охарактеризован класс задач, которые эффективно решаются алгоритмом. Описано взаимодействие интерфейса системы с внешней средой. Определенны свойства входных и выходных данных.

3. Описаны требования к информационному, программному и техническому обеспечению комплекса.

4. Был проведен анализ вредных факторов при работе на клавиатуре ПЭВМ, а так же были разработаны мероприятия обеспечивающие снижение вредных факторов воздействующих на запястные каналы рук. А так же была дана экологическая оценка материалов используемых в компьютерной технике, а именно для германия, платины, палладия, гадолиния, галия.



Список использованных источников

Аверкин А.Н. Нечёткая модель обобщенного решателя проблем // Семиотика и информатика. - 1979. - Вып.12. - с.103-108

Вагин В.Н., Еремеев А.П. Конструирование интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени //Труды международной конференции "Интеллектуальное управление: Новые интеллектуальные технологии в задачах управления" (ICIT-99), стр.27-33. - М.:Наука, Физматлит, 1999

Виноградов А.Н. Разработка и исследование моделей и методов построения архитектуры и инструментальных средств для динамических интеллектуальных систем // Диссертация, ИПС РАН, Переславль-Залесский, 2001

Горбатенко С.А., Макашов Э.М., Полушкин Ю.Ф., Шефтсль Л.В. Инженерный справочник. Механика полета (общие сведения, уравнения движения) // М.: Машиностроение, 1969

Ежкова И.В. Обобщение схем логического вывода в задачах планирования и диагностики. Диссертация на соискание учёной степени к.ф.-м.н., Москва, МФТИ, 1978,150с.

Еремеев А.П., Троицкий В.В.. Основные способы формализации временных зависимостей при построении интеллектуальных систем. КИИ-2000. стр.652-661

Ковальски Р. Логика в решении проблем. - М.: Наука, 1990. - 280с.

Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем. Математические основы. -- М.: Мир, 1978.-311с.

Минский М. Фреймы для представления знаний // М.: Мир, 1979

Осипов Г.С. Искусственный интеллект: состояние исследований и несколько слов о будущем // Новости искусственного интеллекта. - М.: Анахарсис, 2001. - №1. - с. 3-13

Осипов Г.С, Виноградов А.Н., Динамическое целеполагание в системах, основанных на знаниях // Сборник трудов VII национальной конференции по искусственному интеллекту, с.272-279. - М.: Физматлит, 2000

Осипов Г.С, Жилякова Л.Ю., Виноградов А.Н. Динамические интеллектуальные системы. Представление знаний и основные алгоритмы. Моделирование целенаправленного поведения // Известия РАН "Теория и системы управления". -2002. -№б.-с.119-127

Результаты соревнования алгоритмов планирования IPC 2002 / http://www.cis.strath.ac.uk/~derek/IPC/main.html

Тарханов Т.С. Использование гибридного подхода к представлению знаний на основе фреймов и семантических сетей для задач классификации // Труды XXVIII международной конференции "Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации, бизнесе" (IT+SE'2001) // Гурзуф, 2001, с.89-92

Тарханов Т.С. Представление знаний в динамических базах знаний для предметных областей со сложной структурой //Труды VII национальной научной конференции с международным участием КИИ-2000 // М., Физматлит, 2000, с.290-298

Barrett A., Weld D. Partial-order planning: Evaluating possible efficiency gains. Artificial Intelligence, 67:71-112,1994.

Blum A., Furst M. Fast planning through planning graph analysis // Proceedings of the 14th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI - 95). - Montreal, Canada. -1995.- с 1636-1642

Bonet В., Geffner H. Planning as heuristic search. // Artificial Intelligence. -2001. http://citeseer.ni.nec.com/bonet01planning.html

Bylander T. The computational complexity of propositional STRIPS planning // Artificial Intelligence, 69:161--204,1994. http://citeseer.ni.nec.com/bylander94computational.html

Chapman D. Planning for Conjunctive Goals // Artificial Intelligence. - 1987. - №32(3). -c.333-377

Edelkamp S., Reffel F. Deterministic State Space Planning with BDDs. ECP, 1999, pp 381-382, LNAI, Springer

Erol K., Nau D., Subrahmanian V. Complexity, Decidability and Undecidability Results for Domain-Independent Planning. A Detailed Analysis // Технический отчёт Университета Мэрилэнд №CS-TR-2797

Erol К., Nau D., Subrahmanian V. On the complexity of domain-independent planning. In Proceedings of the Tenth National Conference on Artificial Intelligence, July 1992.

Fikes R.E., Nilsson N.J. STRIPS: a new approach to application of theorem proving to problem solving // Artificial Intelligence 1971,2

Gelerntner H. Realization of a Geometry-Theorem Proving Machine. In E.A. Fcigenbaum and J. Feldman eds., Computers* and Thought, New York: McGrawHill, 1959.

Green C.C. Theorem proving by resolution as a basis for question answering systems. In Bernard Meltzer and Donald Michie, editors // Machine Intelligence, Edinburgh University Press, Edinburgh, Scotland, 1969,4

Hoffmann J., Nebel B. The FF planning system: Fast plan generation through heuristic search // Journal of Artificial Intelligence Research, 2001

Joslin D., Pollack M. Is "Early Commitment" in Plan Generation Ever a Good Idea? II Proceedings of the Thirteenth National Conference on Artificial Intelligence. - Mcnlo Park, Calif.-1996.-с 1188-1193

Kambhampati S. Refinement Planning as a Unifying Framework For Synthesis Plan II AI Magazine, Vol.18, №2,1997

Kambhampati S., Nigenda R., Nguyen X. AltAlt: Combining the advantages of Graphplan and Heuristic State Search. //ASU Technical Report