Синтез системы стабилизации объекта, содержащего спутниковую навигационную аппаратуру

более 10

9-6

5-3

менее 3

4.2 Продолжительность (в сек) выполнения простых заданий или повторяющихся операций

более 100

100-25

24-10

менее 10

4.3 Время активных действий (в % к продолжительности смены). В остальное время - наблюдение за ходом производственного процесса

20 и более

19-10

9-5

менее 5

5. Режим работы

5.1 Фактическая продолжительность рабочего дня

6-7 ч

8-9 ч

10 - 12 ч

более 12 ч

5.2 Наличие регламентированных перерывов и их продолжительность

Перерывы регламентированы, достаточной продолжительности: 7% и более рабочего времени

Перерывы регламентированы, недостаточной продолжительности: от 3 до 7% рабочего времени

Перерывы не регламентированы и недостаточной продолжительности: до 3% рабочего времени

Перерывы отсутствуют

Труд инженера-программиста, как правило, однообразен: в процессе работы человек вынужден повторять много раз одни и те же движения, вследствие чего возникает быстрая утомляемость.

Работа требует повышенного внимания и оперативности действий, в связи с чем программист находится в постоянном эмоциональном и умственном напряжении. Принудительность позы является следствием повышенной интенсивности труда в связи с полным поглощением внимания работника процессом.

Условия труда по показателям напряженности трудового процесса относятся к 3 классу вредности - напряженный труд, поскольку требуется решение сложных задач в условиях дефицита времени с высоким уровнем ответственности.

Самыми вредными факторами являются напряженность труда, повышенная длительная сосредоточенность органов зрения и гиподинамия.

Для профилактики профессиональных заболеваний требуется активный физический отдых, эмоциональное и умственное расслабление, лечебная гимнастика.

Рабочая мебель для пользователей компьютерной техникой должна отвечать следующим требованиям:

· высота рабочей поверхности стола должна регулироваться в пределах 680-800 мм; при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм;

· рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм;

· рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а так же - расстоянию спинки от переднего края сиденья;

· рабочее место с персональным компьютером должно быть оснащено легко перемещаемым пюпитром для документов.

Электробезопасность

Основным источником угрозы электробезопасности являются система освещения помещения, персональный компьютер и периферия, с которыми работает инженер-исследователь. Причиной несчастных случаев от воздействия электрического тока является появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования - корпусах, кожухах и т.п. - в результате повреждения изоляции и других причин.

Основными мерами защиты от поражения током являются: обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения; электрическое разделение сети; устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, использованием двойной изоляции, выравниванием потенциала, защитным заземлением, занулением, защитным отключением, и др.

Неэлектротехнический персонал (к которому относится инженер-программист) должен один раз в год проходить инструктаж и устную проверку знаний. Этой категории сотрудников присваивается группа I по электробезопасности (не реже одного раза в год). В программу инструктажа обязательно включаются: безопасные способы работы с электроприборами, правила оказания первой помощи при поражении электрическим током.

С точки зрения электробезопасности работу инженера-программиста можно отнести к допустимому классу.

Пожарная безопасность

Пожарная безопасность тесно связана с электробезопасностью, поскольку основным источником возникновения пожара является электрооборудование. Помещение должно быть оборудовано углекислотным или порошковым огнетушителем, планом эвакуации при пожаре и аптечкой первой помощи.

Под системами пожарной защиты понимаются комплексы организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на людей опасных и вредных факторов, а также ограничение материального ущерба.

Пожарная защита и взрывозащита производственных объектов достигаются:

· правильным выбором степени огнестойкости объекта и пределов огнестойкости отдельных элементов и конструкций;

· ограничением распространения огня в случае возникновения очага пожара;

· обеспечением безопасной эвакуации людей;

· организацией пожарной охраны объекта.

Противопожарный инструктаж - доведение до работников организаций основных требований пожарной безопасности, изучение пожарной опасности средств противопожарной защиты и действий в случае возникновения пожара - проводится со всеми работниками организаций по утвержденным программам и в порядке, определяемом руководителем.

С точки зрения пожарной безопасности работу инженера-программиста можно отнести к допустимому классу.

7.4 Освещение на рабочих местах, оборудованных ЭВМ

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение помещений оказывает положительное психофизическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность пользователя.

Размещение рабочих столов

Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

Осуществление искусственного освещения рабочего места.Искусственное освещение рабочего места должно осуществляться

системой общего равномерного освещения. В случаях преимущественной работы с документами, следует применять системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

Требования к освещенности

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300-500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.

Требования к освещаемым поверхностям

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/м.

Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м и яркость потолка не должна превышать 200 кд/м².

Распределение яркости в поле зрения разработчика

Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения разработчика, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1-5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1.

Требования к источникам искусственного освещения.

Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в вычислительных центрах должен быть не более 20. Показатель дискомфорта - не более 40.

Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90 градусов с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/м², защитный угол светильников должен быть не менее 40 градусов.

Светильники местного освещения должны иметь непросвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40 градусов.

Обеспечение нормируемых значений освещенности

Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях для использования ПЭВМ следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

Источники света при искусственном освещении

В качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы

типа ЛБ;

компактные люминесцентные лампы (КЛЛ).

При устройстве отраженного освещения в производственных и административно-общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп.

В светильниках местного освещения допускается применение ламп накаливания, в том числе галогенные.

Требования к конструкции светильников для освещения рабочего места:

Для освещения рабочего места следует применять светильники с зеркальными параболическими решетками, укомплектованными электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА);

Допускается использование многоламповых светильников с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА), состоящими из равного числа опережающих и отстающих ветвей;

Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается;

При отсутствии светильников с ЭПРА лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения следует включать на разные фазы трехфазной сети.

Требования при использовании люминесцентных светильников для общего освещения:

Расположение относительно рабочих мест. Общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору;

Коэффициент запаса (К3) для осветительных установок общего освещения должен приниматься, равным 1,4;

Коэффициент пульсации не должен превышать 5%.

7.4.1 Светотехнический расчет

Исходные данные

1) Имеется помещение инженера-разработчика, проводящего разработку и моделирование на ПЭВМ, размером:

A = 5 м - длина;

B= 4 м - ширина;

H = 3.5 м. - высота

2) Потолок и стены окрашены краской.

3) Количество окон равно двум. Считаем, что на окнах закрыты жалюзи (опущены шторы), поэтому ведем расчет искусственного освещения помещения.

Выбор источника света

В качестве источника света выбираем люминесцентные лампы как более экономичные и обладающие более благоприятной цветностью излучения.

Выбор системы освещения

Выбираем систему общего равномерного освещения, т.к. помещение инженера-разработчика обладает достаточно высокой плотностью расположения рабочих мест, и нет теней на рассматриваемой поверхности.

Выбор осветительных приборов

Выбираем в качестве осветительных приборов открытые двухламповые светильники ОДОР предназначенные для нормальных помещений с хорошим отражением от потолка и стен и умеренной влажностью и запыленностью. Светильники располагаются в подвесном потолке и имеют по 2 лампы ЛБ 20, 30, 40. Светотехнические характеристики осветительных приборов ОДОР, отнесенные к потоку ламп в 1000 лм, приведены в таблице 15.1.

Таблица 7.5

Светотехнические характеристики осветительных приборов ОДОР, отнесенные к потоку ламп в 1000 лм

Тип лампы	ОДОР (в поперечном сечении)
а0	Сила света, кд
0	208
5	208
15	208
25	208
35	198
45	157
55	104
65	70
75	25
85	10
90	0
К.п.д., %	68
Защитный угол,0	15

Для создания благоприятных зрительных условий на рабочей поверхности необходимо устранить из поля зрения блестящие источники света и поверхности, тем самым, исключая резкие перепады яркости. С этой целью наименьшая высота подвеса составляет 3,5 м.

Выбор освещенности и коэффициента запаса

Выбор этих параметров осуществляем в соответствии со СНиП А9-71. Нормируемая минимальная освещённость на рабочем месте Е„ = 400 лк. Коэффициент запаса светового потока, зависящий от степени загрязнения ламп, к = 1.4.

Расчет осветительной установки

Для расчета общей освещенности используются два метода:

точечный метод, применяемый обычно для местного освещения;

метод с помощью коэффициента использования светового потока.

Расчет будет производиться по второму методу. Он применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных рабочих поверхностей и учитывает отраженный свет от стен и потолка. Необходимое число светильников определяется по формуле:

где =400 - выбранная нормируемая освещенность, kr$

- площадь помещения, м²;

k=1,4 - выбранный коэффициент запаса;

z=1.1 - отношение средней освещенности к минимальной;

n=2 - число ламп в светильнике;

- световой поток, лм;

- коэффициент использования светового потока ламп, зависящий от типа светильника, коэффициента отражения потолка (=70%), стен (=50%) (коэффициенты отражения взяты для светильников типа ОДОР) и индекса помещения (i).

Определяем индекс помещения, который характеризует геометрическое соотношение помещения и определяется по формуле:

где h=2 - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

А=5, В=4 - характерные размеры помещения, м.

Получаем:

Определяем коэффициент использования светового потока ламп

Выбираем тип люминесцентных ламп низкого давления из таблицы:

Таблица 7.6

Тип лампы	Световой поток, лм
Лампа ЛБ-20	1180 лм
Лампа ЛБ-30	2000 лм
Лампа ЛБ-40	3000 лм

Подставляем все численные значения в формулу для трех типов ламп:

Из трех вариантов необходимо выбрать наиболее экономически выгодный. Для определения оптимального варианта необходимо найти удельную мощность для каждого из типов ламп по формуле:

Результаты расчетов приведем в таблице и выберем более экономически выгодный вариант.

Таблица 7.7

Тип лампы	Световой поток, лм	Количество светильников
Лампа ЛБ-20	1180 лм	12	708
Лампа ЛБ-30	2100 лм	6	630
Лампа ЛБ-40	3000 лм	5	750

Выбираем вариант 2: ЛБ-30.

Размещение осветительных приборов

При выборе расположения осветительных приборов руководствуются двумя критериями:

1) обеспечение высокого качества освещения, ограничение ослепленности и необходимой направленности света на рабочее место.

2) наиболее экономичное создание нормированной освещенности.

Для равномерного общего освещения люминесцентными лампами светильники располагают рядами параллельно стенам с окнами.

Наивыгоднейшее светотехническое расположение светильников, при котором достигается наибольшая равномерность освещенности по площади помещения для светильников ОДОР . Высота подвеса над рабочей поверхностью h = 2м. Тогда расстояние между соседними светильниками (между рядами светильников):

Расстояние от стен до крайнего светильника:

Число рядов светильников:

Число светильников в ряду:

Суммарная длина светильников в ряду определяем по формуле:

где 1_св - длина светильника, м ; = 0.909 - длина лампы, м;

Отсюда расстояние между светильниками в ряду определяем по формуле:

По результатам расчетов и исходным данным начертим схему расположения светильников в помещении

Вывод

В данном разделе рассматриваются факторы производственной среды, имеющие отношение к труду инженера-разработчика, а также способы устранения негативного влияния данных факторов. Остальные факторы -- химический, биологический, инфразвук, ультразвук, вибрация, ионизирующее излучение в процессе работы отсутствуют. Итоговые результаты представлены в табл. 7.8.

Таблица 7.8

Итоговая таблица по оценке условий труда работника по степени вредности и опасности

Факторы	Класс условий труда
	Оптимальный	Допустимый	Вредный	Опасный
	1	2	3.1	3.2	3.3	3.4	4
1	2	3	4	5	6	7	8
Химический	?
Биологический	?
Аэрозоли ПФД		?
Акустические	Шум		?
	Инфразвук		?
	Ультразвуквоздушный	?
Вибрация общая		?
Вибрация локальная	?
Ультразвук контактный	?
Неионизирующие излучения		?
Ионизирующие излучения	?
Микроклимат		?
Освещение		?
Тяжесть труда	?
Напряженность труда			?
Общая оценка условий труда			?

Условия труда на рабочем месте отвечают гигиеническим требованиям и относятся к 1 или 2 классу, если фактические значения уровней вредных факторов находятся в пределах оптимальных или допустимых величин соответственно. Общую оценку труда проводят по наиболее высокому классу и степени вредности. В данном случае уровень фактора напряженности трудового процесса превышает допустимую величину, поэтому условия труда на таком рабочем месте относятся к классу 3.1 (вредных) условий труда.

7.5 Проблема утилизации космического мусора

Под «космическим мусором» подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые. В некоторых случаях крупные или содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы объекты «космического мусора» могут представлять прямую опасность и для Земли -- при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и выпадении обломков на населенные пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и т. п.

Проблема засорения околоземного космического пространства «космическим мусором» как чисто теоретическая возникла по существу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов. Уже в конце 70-х годов прошлого века исследования американского ученого Кеслера доказали, что возможно возникновение ситуации, когда количество «космического мусора» начнет увеличиваться за счет столкновения объектов между собой. Синдром Кесслера -- гипотетическое развитие событий на околоземной орбите, когда «космический мусор», появившийся в результате многочисленных запусков искусственных спутников, приводит к полной непригодности ближнего космоса для практического использования. Синдром Кесслера особенно коварен в силу «эффекта домино» и сильной «обратной связи» -- чем больше «мусора» на орбите, тем чаще спутники выходят из строя и тем больше требуется новых спутников, что приводит к увеличению количества «мусора» на орбите.

До некоторого времени подобная ситуация рассматривалась как исключительно гипотетическая, пока в начале 2006 г. американскими исследователями не был представлен ошеломляющий результат моделирования современного состояния ситуации в космосе. Оказалось, что уже сейчас на высотах от 900 до 1500 километров количество «мусора» достигло такой концентрации, что примерно с 2055 года (если даже сейчас прекратить все пуски) количество вновь образующихся объектов «мусора» начнет превышать его убыль, происходящую за счет самоочищения. Это, по существу, цепная реакция воспроизводства «мусора» - чем больше «мусора», тем быстрее он множится. В долгосрочной перспективе это может привести к катастрофическому росту количества объектов орбитального мусора на низких орбитах и, как следствие, к практической невозможности дальнейшего освоения космоса.

Если «мусор» измельчится до пыли, через это пространство вообще невозможно будет пролететь. На высотах больше 1000 км такая пыль может сохраняться тысячи лет. Убрать мелкую пыль в космосе невозможно. Сейчас ученые думают над тем, как избавиться от крупных обломков, чтобы они не перетирались в пыль. Это очень дорогостоящее занятие. Для примера - пуск нашей ракеты-носителя “Протон” или аналогичной по классу европейской или американской стоит около 60 миллионов долларов. Сам аппарат, который будет собирать «мусор», вполне возможно обойдется минимум на порядок дороже - около 600 миллионов долларов. Потом его, уже с «мусором», надо “снять” с орбиты и где-нибудь в безопасном месте утопить.

Большинство объектов находится на орбитах с высоким наклонением, плоскости которых пересекаются, поэтому средняя относительная скорость их взаимного пролета составляет около 10 км/с. Вследствие огромного запаса кинетической энергии столкновение любого из этих объектов с действующим космическим летательным аппаратом может повредить его или даже вывести из строя.

Наряду с общим ростом числа орбитальных обломков характерным является и расширение сферы их распространения в околоземном пространстве. Как показывают наблюдения, после случившихся самопроизвольных взрывов объектов осколки собираются в кольцо в достаточно узких полосах орбит, незначительно отличающихся углом наклона (обычно в пределах одного градуса и менее). Однако со временем плоскости орбит начинают расходиться. И в итоге обломки распределяются по всей сфере околоземного пространства: траектории их полетов охватывают Землю тонкой оболочкой.

7.6 Подходы к решению проблемы космического мусора

Техническая часть программы проведения возможных мероприятий по борьбе с «космическим мусором» должна состоять из трех разделов.

В первый раздел целесообразно включить работы по уточнению современного состояния и прогнозу дальнейшего засорения космоса с оценкой опасности столкновения пилотируемых и автоматических КА с «космическим мусором». Для расширения каталогов регистрируемых фрагментов «космического мусора» в разделе должны быть предусмотрены исследования по совершенствованию средств обнаружения, слежения и контроля за космическими объектами, а также методов измерений, обработки результатов и управления данными с использованием новейших ЭВМ. Однако следует отметить, что постоянное измерение орбит осколков, вызванное их непрерывным изменением, с выдачей «предупреждений» всем заинтересованным сторонам представляется малореальным даже при известном в настоящее время количестве крупных фрагментов. Что касается мелких, не поддающихся прямому обнаружению осколков, то прогнозирование их траекторий на практике вообще нереально.

Ограниченные возможности слежения за малоразмерными фрагментами приводят к необходимости моделирования столкновений и разрушений космических объектов на орбите, являющихся основными источниками образования мелких осколков. Техногенные осколки, с которыми возможно столкновение на орбите, отличаются друг от друга по плотности материалов, размерам, форме и ориентации относительно конструкции соударяемого объекта. Результаты исследований должны использоваться при разработке теории и инженерных методов расчета разрушений различных типов конструкций («сухих» отсеков, топливных баков, баллонов под давлением и пр.) при соударении с фрагментами «космического мусора» в условиях орбитального полета.

Комплексное моделирование и контроль засорения космического пространства крупными и мелкими фрагментами позволяют прогнозировать уровень опасности столкновения КА с «космическим мусором» для принятия соответствующих мер.

Одним из таких мероприятий является разработка бортовой защиты КА от повреждений при столкновении с орбитальным осколком. Наиболее приемлемые методы - экранирование конструкции и резервирование подсистем КА - применялись и ранее для защиты от метеорных частиц. Но техногенные частицы по своим размерам превышают метеорные и требуют более надежной и эффективной защиты.

В большинстве случаев общая экранная защита применяется от мелких осколков, которые могут повредить, но не разрушить КА. Более надежные средства рассматриваются для защиты чувствительной аппаратуры. Например, предлагается система решеток или жалюзи, которые в случае угрозы столкновения закрывают уязвимое оборудование. Существует концепция КА с корпусом-ракушкой. Этот космический аппарат имеет защитный корпус с отверстиями, через которые выдвигаются датчики и антенны. В случае угрозы столкновения датчики и антенны убираются в защитный корпус. Разработана многослойная защита, внешний слой которой принимает удар на себя, разрушая и рассеивая примерно 80% осколков по более обширной поверхности внутреннего слоя. Оставшиеся 20% осколков отражаются от экрана и из-за своего малого размера уже не представляют опасности.

Второе направление по программе должно быть посвящено предотвращению засорения космоса фрагментами ракетно-космической техники. В этом плане весьма перспективным представляется создание универсальных космических платформ (УКП), каждая из которых сможет заменить несколько специализированных спутников. Другим важным направлением, способствующим сокращению числа запусков КА, является увеличение ресурса или срока их активного существования.

К снижению уровня засорения околоземных орбит могут привести также конструкторские проработки по исключению применения на ракетных блоках и КА средств разделения с образованием свободных осколков и исключению отделения в орбитальном полете штатных элементов конструкции. В части предотвращения появления в процессе функционирования орбитальных объектов техногенных частиц необходимо применение конструкций и покрытий, стойких к воздействию окружающего космического пространства, в том числе не подверженных вторичной эрозионной эмиссии. Наряду с этим важным требованием является использование топлив для орбитальных двигателей без металлических и других присадок, сгорание которых приводит к образованию твердых окисных частиц.

Большую часть «космического мусора» представляют собой фрагменты, образовавшиеся в результате взрывов и разрушений КА и ракетных ступеней. В основном взрывы происходят в результате непредсказуемых аварий. Намеренное разрушение иногда производится, например, во избежание падения крупных несгоревших частей космического объекта в населенный район, в том числе на территории других государств.

Необходимо проведение проработок по исключению преднамеренных и самопроизвольных взрывов орбитальных объектов и возможному осуществлению их управляемого увода с орбиты.

Стравливание топлива и газов можно организовать таким образом, чтобы при этом ступень получала тормозной импульс, сокращающий время ее пребывания на орбите. Логическим завершением этого направления работ по снижению засорения космоса является управляемый увод с орбиты ступени после отделения КА или же разработка программ выведения, при которых последняя ступень носителя не выходит на.

Что касается самих КА, то после прекращения активного существования для объектов на геостационарной орбите предусматривается увод бортовой двигательной установкой на внешние орбиты по отношению к геостационарной, а для части низкоорбитальных КА - сход с орбиты и «затопление» в акватории Мирового океана.

Третье направление работ по программе должно быть посвящено исследованию возможных способов и средств по очистке околоземного пространства от «космического мусора». Здесь речь идет в основном об устранении последствий эксплуатации ракетно-космической техники за предыдущие годы, приведшей к такому уровню засорения околоземных орбит. А, как известно, избавиться от загрязнения окружающей среды значительно труднее, чем предотвратить его.

Более сложной задачей представляется организация сбора и удаления из космоса мелких частиц «космического мусора». На сегодняшний день известен ряд проектов решения этой задачи. Один из них предусматривает образование на пути мелких осколков большого пенного шара для поглощения кинетической энергии частиц, после чего они теряют высоту и входят в плотные слои атмосферы. Но такого рода помехи могут оказать вредное воздействие и на функционирующие КА. В соответствии с другим проектом предлагается ускорять сход с орбиты мелких фрагментов посредством облучения их лучом лазера или лучком нейтральных частиц. Удаление фрагментов «космического мусора» с орбит указанными средствами в ближайшем будущем представляется проблематичным и нецелесообразным в связи с большими потребными энергетическими и экономическими затратами и нуждается в дальнейших более глубоких проработках. Пока же «очищение» космоса происходит только частично естественным путем за счет торможения обломков в верхних слоях атмосферы и в значительной мере зависит от цикла солнечной активности, под влиянием которой атмосфера Земли подвержена большой флуктуации по высоте и тем самым расширению сферы своего воздействия на орбитальные фрагменты.

Используя тормозящее свойство атмосферы, можно сократить сроки пассивного существования КА и ракетных ступеней на орбите, если увеличить их аэродинамическое сопротивление за счет специального устройства, например, надувного баллона.

Из краткого изложения технической части программы по исследованию засорения космоса становится очевидным разносторонний характер и большой объем предстоящих работ. Рассмотрим теперь организационные вопросы.

Выводы. Экология космоса на сегодняшний день

Поскольку экономически приемлемых методов очистки космического пространства от «мусора» пока не существует, основное внимание уделяется мерам контроля, исключающим образование «мусора», таким как предотвращение орбитальных взрывов, сопутствующих полету технологических элементов, увод отработавших ресурс космических аппаратов на орбиты захоронения, торможение об атмосферу и т. п.

Предлагается уже на этапе проектирования спутников предусматривать средства их удаления с орбиты -- торможения до скорости входа в плотные слои атмосферы, где они сгорят, не оставляя опасных крупных частей, либо перевод на «орбиты захоронения» (значительно выше орбит геостационарных спутников).

Единственное, что пока могут предложить ученые, - тщательное картографирование «космической свалки». Но и здесь все не так просто. На сегодняшний день только два государства в мире способны эффективно отслеживать поведение космического мусора - это Россия и США, которые являются и главными «загрязнителями» космоса.

Одним из первых реальных достижений в деле борьбы с космическим мусором стала выработка новых международных стандартов в отношении искусственных спутников Земли. Теперь на их борту должны присутствовать резервные запасы топлива, чтобы по истечении срока работы увести аппараты в специально отведенные районы околоземных орбит или направить к Земле. Желательно также оснащать спутники дополнительными системами управления, способными в случае поражения аппарата частицами мусора уводить его с рабочих орбит. Предполагается, что «кладбища спутников» будут располагаться на 200-300 км выше зоны геостационарных орбит. Внедрение новых стандартов идет очень медленно, ведь они связаны с существенными затратами. Изменение в конструкции спутников влечет за собой дополнительные многомиллионные вложения, что нравится не всем аэрокосмическим корпорациям. Но без этих мер на данный момент просто не обойтись, и все это понимают.

В настоящий момент эта проблема еще окончательно не решена.

Глава 8. Планирование разработки программного продукта. Определение затрат на разработку программного продукта

Введение

В данной дипломной работе выполняется разработка системы управления с использованием спутниковой навигационной аппаратуры. Для осуществления управления по данным ГЛОНАСС необходимо синтезировать корректирующий фильтр, что требует использования различных и методических и алгоритмических подходов.

Планирование процесса разработки ПП предусматривает выполнение следующих работ:

формирование состава выполняемых работ и группировка их по стадиям разработки;

установление профессионального состава и расчет количества исполнителей;

расчет трудоемкости выполнения работ;

определение продолжительности выполнения отдельных этапов разработки;

построение календарного план-графика выполнения разработки;

определение затрат на создание ПП.

Дипломная работа выполнялась в центральном научно-исследовательском институте автоматики и гидравлики. Коллектив, работающий над разработкой ПП, состоит из преподавателя (постановщика задачи) и студента (разработчика ПП).

Сроки выполнения работы ограничены временем, отведенным на выполнения дипломной работы.

Общая трудоемкость и длительность создания разрабатываемого ПП рассчитывается на основе алгоритма 2а (традиционный, формируется разработчиком) [1].

Трудоемкость разработки ПП зависит от степени новизны разработки, сложности алгоритма ее функционирования, объема используемой информации и вида ее обработки, уровня используемого алгоритмического языка программирования.

По степени новизны разрабатываемая в данной работе программная продукция относится к группе В (разработка ПП, имеющей аналоги) [1].

По степени сложности алгоритма функционирования данная ПП относится к группе сложности 1 (ПП, реализующая моделирующие алгоритмы). По виду представления исходной информации, способа ее контроля и структуры выходных документов разрабатываемый ПП относится к группе 11 - исходная информация представлена в форме документов, имеющих различный формат и структуру. Требуется учитывать взаимовлияние показателей в различных документах. По виду представления выходной информации ПП относится к группе сложности 22 - требуется вывод на печать одинаковых документов, вывод информационных массивов на машинные носители.

8.1 Расчет трудоемкости создания ПП

Перечень стадий и состав работ, выполняемых разработчиком постановки задачи и разработчиком программного обеспечения на каждой из стадий разработки программного продукта, указаны в табл. №8.1.

Таблица 8.1

Состав работ

Стадии разработки программного продукта	Состав работ, выполняемых:
	Разработчиком постановки задач	Разработчиком программного продукта
Техническое задание (ТЗ)	Разработка ТЗ. Постановка задачи, выбор критериев эффективности. Разработка технико-экономического обоснования разработки.
	Выбор языка программирования. Предварительный выбор методов выполнения работы. Разработка календарного плана выполнения работ.
Эскизный проект (ЭП)	Предварительная разработка структуры входных и выходных данных. Разработка общего описания алгоритмов реализации решения задач.
Технический проект (ТП)	Разработка алгоритмов решения задач. Разработка пояснительной записки.	Разработка структуры программы, программной документации
	Уточнение структуры, анализ и определение формы представления входных и выходных данных. Выбор конфигурации технических средств.
Рабочий проект (РП)	Комплексная отладка задач и сдача в опытную эксплуатацию. Разработка проектной документации.	Программирование и отладка программы. Описание контрольного примера. Разработка программной документации.
Внедрение (В)	Поверка алгоритмов и программ решения задач, корректировка документации после опытной эксплуатации программного продукта.

Продолжительность работ на каждом этапе разработки ПП определяют по формуле:

,

где - трудоемкость i-ой работы, чел.-дн.; - количество исполнителей, выполняющих i-ую работу. Так как в данной работе работы ведутся параллельно, то имеем n = 1 для всех этапов. Тогда формула упрощается, и в дальнейшем делить на 1 в формуле не будем, преобразовывая только размерность.

Трудоемкость разработки программной продукции может быть определена как сумма величин трудоемкости выполнения отдельных стадий разработки ПП:

= + + + + , где

- трудоемкость разработки технического задания на создание программного продукта;

- трудоемкость разработки эскизного проекта программного продукта;

- трудоемкость разработки технического проекта программного продукта;

- трудоемкость разработки рабочего проекта программного продукта;

- трудоемкость внедрения разработанного программного продукта.

Рассмотрим каждую стадию подробно.

Трудоемкость разработки технического задания рассчитывается по формуле:

= T_RZ^Z + T_RP^Z,

где T_RZ^Z - трудоемкость разработчика постановки задач на разработку ТЗ, чел.дн.; T_RP^Z - трудоемкость разработчика программного обеспечения на разработку ТЗ, чел.дн.

Значения T_RZ^Z и T_RP^Z рассчитываются по формулам:

T_RZ^Z= t_Z • K_RZ^Z, T_RP^Z= t_Z • K_RP^Z,

где t_Z - норма трудоемкости разработки ТЗ на программный продукт, чел.дн.; K_RZ^Z - коэффициент, учитывающий удельный вес трудоемкости работ, выполняемый разработчиком постановки задачи на стадии ТЗ.

Поскольку разработка ТЗ осуществляется разработчиком постановки задачи, трудоемкость, приходящаяся на разработчика ПП, T_RP^Z = 0..

Тогда K_RZ^Z = 1,0.

Норма времени на разработку ТЗ на ПП t_Z = 47 чел.дн.

Тогда получаем:



T_RZ^Z = 47•1,0 = 47чел.дн;

Тогда трудоемкость разработки ТЗ:

= 47 чел.дн.

Продолжительности разработки технического задания следует проводить по наибольшему значению из T_RZ^Z и T_RP^Z с учетом числа исполнителей каждого вида:

Т_TZ = 47 ^. 1,4 = 66 кал. дней

Трудоемкость разработки эскизного проекта рассчитывается по формуле:

= T_RZ^E + T_RP^E,

где T_RZ^E - трудоемкость разработчика постановки задач на разработку ЭП, чел.дн.; T_RP^E - трудоемкость разработчика программного обеспечения на разработку ЭП, чел.дн.

Значения T_RZ^E и T_RP^E рассчитываются по формулам:

T_RZ^E= t_E • K_RZ^E, T_RP^E= t_E • K_RP^E,

где t_E - норма трудоемкости разработки ЭП на программный продукт, чел.дн.; K_RZ^E - коэффициент, учитывающий удельный вес трудоемкости работ, выполняемый разработчиком постановки задачи на стадии ЭП.

В случае совместной с разработчиком ПО разработки K_RZ^E = 0,7.

K_RP^Е - коэффициент, учитывающий удельный вес трудоемкости работ, выполняемый разработчиком программного обеспечения на стадии ЭП. В случае совместной с разработчиком ПО работы K_RP^Е = 0,3.

Учитывая, что данный проект является задачей расчетного характера, находим: t_E = 67 чел.дн.

Тогда имеем:

T_RZ^E= 67^. 0,7 = 47 чел.дн.

T_RP^E = 67^. 0,3 = 20 чел.дн.

Продолжительность разработки эскизного проекта. На данном этапе работа ведется параллельно исследователем и разработчиком программы (T_RZ^E > T_RP^E ), ее продолжительность составит:

Т_ЕР = T_RZ^E = 47 = 66 кал. дн.

- количество работников, участвующих в процессе

Продолжительность работы разработчика программы:

T_RP = T_RZ^E • 1.4 = 20 • 1.4 = 28 кал.дн.

Трудоемкость разработки технического проекта зависит от функционального назначения ПП, количества разновидностей форм входной и выходной информации и определяется как сумма времени, затраченного разработчиком постановки задач и разработчиком программного обеспечения:

= (+ ) • • ,,

где и - нормы трудоемкости разработки ТП разработчиком постановки задач и разработчиком программного обеспечения соответственно, чел.-дн.; - коэффициент учета вида используемой информации; - коэффициент учета режима обработки информации.

Имеем:

= 57 чел.-дн.,

= 43 чел.-дн..

Значение коэффициента выбираем, учитывая, что обработка информации производится в реальном масштабе времени: = 1,26.

Значение коэффициента определяют из выражения:

= ,

где K_P, K_NS, K_B - значения коэффициентов учета вида используемой информации для переменной, нормативно-справочной информации и баз данных соответственно; n_P, n_NS, n_B - количество наборов данных переменной, нормативно-справочной информации и баз данных соответственно.

Определяем:

K_P = 1,00, K_NS = 0,72, K_B = 2,08.

Для данной работы имеем:

n_P = 4, n_NS = 1, n_B = 0.

Тогда .

Трудоемкость разработки технического проекта:

= (57+43)•0,94•1,26 = 119 чел.-дн..

Так как работа на данном этапе ведется параллельно исследователем и разработчиком программы, то его продолжительность составит:

Т_ТР = 57•0,94•1,26•1,4 = 95 кал.дн.

Продолжительность работы разработчика программы:

Т_ТР = 43•0,94•1,26•1,4 = 72 кал.дн.

Трудоемкость разработки рабочего проекта зависит от функционального назначения ПП, количества разновидностей форм входной и выходной информации, сложности алгоритма функционирования, сложности контроля информации, степени использования готовых программных модулей, уровня алгоритмического языка программирования и определяется по формуле:

= ••••• (+) ,

где и - норма трудоемкости, затрачиваемой на разработку ПП на алгоритмическом языке высокого уровня (типа Delphi) разработчиком постановки задач и разработчиком программного обеспечения соответственно, чел.-дн.;

- коэффициент учета сложности контроля информации;

- коэффициент учета уровня используемого алгоритмического языка программирования;

- коэффициент учета степени использования готовых программных модулей;

- коэффициент учета вида используемой информации и сложности алгоритма ПП. Имеем:

= 1,0.

= 1,0.

= 0,8.

Значение коэффициента определяют из выражения:

=

где K_P', K_NS', K_B' - значения коэффициентов учета алгоритма ПП и вида используемой информации для переменной, нормативно-справочной информации и баз данных соответственно.

Определяем:

K_P' = 1,20, K_NS' = 0,65, K_B' = 0,54.

Для данной работы имеем:

n_P = 4, n_NS = 1, n_B = 0.

Тогда .

Имеем:

= 69 чел.-дн.,

= 49 чел.-дн..

Трудоемкость:

= (69+49)•1,0•1,26•1,0•0,8•1,09 = 130 чел.дн..

Так как работа на данном этапе ведется параллельно исследователем и разработчиком программы, то его продолжительность составит:

Т_RР = ••••••1,4

Т_RР = 69•1,0•1,26•1,0•0,8•1,09•1,4 = 106 кал.дн.

Продолжительность работы разработчика программы: 76 кал. дн.

Трудоемкость выполнения стадии «Внедрение» может быть рассчитана по формуле:

= (+) • • • ,

где и - норма трудоемкости, затрачиваемой разработчиком постановки задач и разработчиком программного обеспечения соответственно на выполнение процедур внедрения ПП, чел.дн.

Имеем:

= 8 чел.дн.

= 24 чел.дн.

Трудоемкость:

= (8+24)•1,0•1,26•0,8 = 31 чел.дн.

Продолжительности выполнения стадии “Внедрение”. Так как работа на данном этапе ведется параллельно исследователем и разработчиком программы, то его продолжительность составит:

Т_V = • • ••1,4

Т_V = = 24 •1 • 1,2 • 0,8•1,4 = 38 кал.дн.

Продолжительность работы разработчика программы:T_RZ = 13 кал.дн.

Трудоемкость разработки программного продукта:

= 47 + 67 + 119 + 130 + 31 = 394 чел.дн.



Продолжительность цикла создания ПП:

Т_РР = 66 + 66 + 95 + 106 + 38 = 352 кал. дн.

Планирование и контроль хода выполнения разработки проводят по календарному графику выполнения работ. Ниже приведен календарный план-график (таблица 2), представляющий собой графическое отображение выполненной работы и времени, которое затрачено на эту работу.

Таблица 8.2

Календарный план-график

8.3 Определение затрат на создание ПП.

Затраты на разработку программной продукции могут быть представлены в виде сметы затрат, включающей в себя следующие статьи:

- материалы;

- амортизационные отчисления;

- основная заработная плата;

- дополнительная заработная плата;

- отчисление в фонды социального назначения;

- накладные расходы.

Проведем расчет по каждому пункту.

Материалы

В статье учитываются суммарные затраты на материалы, приобретаемые для разработки данной ПП. Затраты состоят из стоимости материалов и транспортно-заготовительных расходов:

С_м=К_тр*?Ц_i*V_i,

где К_тр - коэффициент транспортно-заготовительных расходов (К_тр=1,04); Ц_i - цена единицы i-го материала, руб.; V_i - приобретенное количество i-го материала.

Расчет по данной статье представим в виде таблицы №3:

Таблица 8.3

Затраты на материалы

№	Наименование материала	Единица измерения	Кол-во	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
1	Бумага для принтера	Пачка (500 л.)	3	200	600
2	Тонер для лазерного принтера	Шт.	1	2000	2000
3	CD-RW	Шт.	4	30	120
Всего	2720
Ктр=1,04
Итого:	2829

Амортизационные отчисления

С 1-го января 2002 года вступил в силу закон, по которому компьютерная техника списывается в течение трех лет, из чего следует, что годовая норма амортизации составляет 33,3%.

Отчисление на амортизацию:



(руб.),

где - балансовая стоимость компьютера, - количество дней исполнения, 365 - количество дней в году.

Основная заработная плата

В статью включается основная заработная плата всех исполнителей, непосредственно занятых разработкой данного ПП с учетом их должностного оклада и времени участия в разработке. Расчет ведется по формуле:

С_зп = ?,

где - среднемесячный оклад i-го исполнителя, руб. (рассматривается работа специалиста 13-го разряда), одинаково для исследователя и программиста; - среднее количество рабочих дней в месяце, ; - трудоемкость работ, выполняемых i-ым исполнителем:

чел.дн.,

чел.дн.

Тогда:

С_зп = руб.

Дополнительная заработная плата

В статье учитываются все выплаты непосредственным исполнителям за время (установленное законодательством), недоработанное на производстве. Оплата очередных ведется по формуле:

С_дп = С_зп•б_дп,

где б_дп = 0,2 - коэффициент отчислений на дополнительную зарплату.

Следовательно

С_дп = 468000 • 0,2 = 93600 руб.

Отчисление в фонды социального назначения

В статье учитываются отчисления в бюджет социального страхования по установленному законодательством тарифу. Расчет ведется по формуле:

С_ЕСН = б_ЕСН • (С_зп + С_дп ),

где б_ЕСН = 0,3 - коэффициент отчислений на социальные нужды.

Тогда

С_ЕСН = 0,3 • (468000 + 93600) = 168480 руб.

Накладные расходы

В статье учитываются затраты на общехозяйственные расходы, непроизводительные расходы и расходы на управление. Расчет ведется по формуле:

С_нр = б_нр • С_зп,

где б_нр = 0,35 - коэффициент накладных расходов.

Следовательно С_нр = 0,35 •468000 = 163800 руб.

На основании полученных результатов составляем смету затрат на создание ПП указанную в таблице 8.4.

Таблица 8.4

Смета затрат на создание ПП

Наименование статьи	Сметная стоимость, руб.	Удельный вес, %
Материалы	2829	0,3
Амортизационные отчисления	7956	0,9
Основная заработная плата	468 000	53
Дополнительная заработная плата	93 600	10,6
ЕСН	146 016	16,6
Накладные расходы	163 800	18,6
Итого	882 201	100

Вывод

В результате проведенных расчетов получена продолжительность полного цикла разработки программного продукта, равная 352 кал. дн., что значительно превышает отведенный на дипломное проектирование срок. Следует отметить, что дипломная работа была разработана на основе разработок Центрального Научно-Исследовательского Института Автоматики и Гидравлики, следовательно, продолжительность цикла разработки соответствует найденному значению.

Была также получена смета затрат и итоговая сумма, необходимая на разработку данного программного продукта, в размере 882201 руб. При этом значительная часть затрат (53%) приходится на заработную плату.



Заключение

В данном проекте был проведен синтез системы стабилизации, содержащей спутниковую навигационную аппаратуру.

В процессе выполнения поставленной задачи была сформирована двумерная математическая модель движения ЛА. По этой модели была написана программа.

На основании анализов технических элементов сформирована структура системы управления с использованием НАП и проведен синтез корректирующего фильтра по методу Солодовникова. Данный метод был выбран как наиболее простой и подходящий для оценки в первом приближении.

По методу Монте-Карло были проведены статистические испытания, для наглядного отображения преимуществ использования в системе стабилизации спутниковой навигационной аппаратуры.

Также был проведен анализ условий труда на рабочем месте инженера-разработчика программного обеспечения и определены затраты на разработку программного продукта.



Список литературы

1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. - М: Радиотехника, 2010. 800 с

2. Конспект лекций по курсу «Управление в технических системах», факультета СМ, МГТУ, 2009-2010 гг

3. Комплект электронных материалов по курсу «Управление движением летательных аппаратов», факультет СМ, 2011 г.

4. Лебедев А.А., Чернобровкин Л.С. Динамика полета - М. Машиностроение, 1973г - 616 с

5. Лебедев А.А., Карабанов В.А. Динамика систем управления беспилотным летательным аппаратом - М. Машиностроение, 1973 - 528 с.

6. Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет - М. Машиностроение, 2006 - 670 с.

7. Юревич Е.И. Теория автоматического управления - Л. Энергия, 1975 - 416с

8. Основы автоматического управления. Под ред. В.С. Пугачева, государственное издательство физико-математической литературы, 1963г

9. Построение системы стабилизации кинематических твердотоплевных ракет. Под. Ред. Б.С. Колосова ЦНИИ информатики, 1978 г.

10. Современная теория управления. Пер. с англ. под ред. В. В. Солодовникова. - М.: Машиностроение, 1971. - 472 с.

11. Смирнов С.В. Методические указания по разработке организационно-экономической части дипломных проектов, содержащих научные исследования прикладного характера - М. МВТУ, 1979г

12. Под ред. Смирнова С.В. Организационно-экономическая часть дипломных проектов исследовательского профиля - М. изд МГТУ им Баумана, 1995 - 100с

13. Налоговый кодекс РФ

14. Юдин Е.Я., Белов С.В. Охрана труда в машиностроении - М. Машиностроение, 1983

15. Справочник под ред Белова С.В. Безопасность производственных процессов - М. Машиностроение, 1985

16. Учебное пособие по дипломному проектированию «Охрана труда» для факультекта М., 1981

17. «Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН2.2.2/2.4.1340-03», текст правил, СП-б НИИОТ, 2005

18. Подбельский В.В., Фомин С.С. Программирование на языке Си - М. Финансы и статистика, 2005 г.



Приложение 1

Листинг программы model_diplom

Ini_data.h

#define _FN_OUT "results.txt"

#define _DT 0.001 // шаг интегрирования

#define _TIME 360 // время работы

// начальные значения вектора состояния

#define _V0 5.

#define _TETTA0 86.

#define _PSI0 0.

#define _PITCH0 _TETTA0

#define _YAW0 0.

#define _ROLL0 0.

#define _R0 0.

#define _ALPHA0 0.

#define _BETTA0 0.

#define _GAMMA_A0 0.

#define _M0 3300. // начальная масса аппарата

#define _TIME0 0.

#define _RATE0 0.

// константные значения

#define _G 9.80665 // ускорение свободного падения

#define _PI 3.1415926535 // число ПИ