Построение и исследование динамической модели портального манипулятора

“Исходные данные” при выборе пункта меню “Расчет/Переходный процесс” (см.

рис. 4.2). В диалоговое окно (см. рис. 4.3) вводятся необходимые исходные

данные. После ввода исходных данных программа вычисляет амплитуду и

длительность переходного процесса и выводит результаты расчетов в виде

графиков.

4.2 Программа для вычисления времени переходного процесса и оптимальной

скорости

Для практического использования динамической модели при разработке

технологических процессов, вычисления главных параметров – времени

переходного процесса и оптимальной скорости позиционирования, используются

выражения (2.33) и (3.19), которые были использованы при создании программы

“Mrl” (см. рис. 4.4).

Программа “Mrl” использует текстовую консоль для ввода и вывода

данных. Исходные данные и результаты вычислений записываются в файл. При

необходимости, для задания имени файла результатов вычислений, можно

использовать параметры командной строки.

Программа написана на языке С++ с использованием стандартных функций и

может быть откомпилирована для работы в операционных системах Dos, WIN32 и

UNIX. Текст программы приведен в приложении к данной работе.

5. Экономика и организация производства

5.1 Организация и планирование НИР и ОКР

5.1.1 Классификация и этапы НИР

Научные исследования подразделяются на фундаментальные, поисковые и

прикладные. Фундаментальные исследования могут быть как теоретическими, так

и экспериментальными. Основой фундаментальных исследований является

открытие новых принципов и закономерностей, которые могут быть использованы

при создании новой техники, принципиально отличающейся от существующей.

Поисковые исследования базируются, как правило, на фундаментальных и,

используя новые принципы позволяют создавать новые направления развития

техники, обеспечивающей значительное повышение производительности труда и

качества выпускаемых изделий. Прикладные исследования позволяют на основе

фундаментальных и поисковых работ решить конкретные научные проблемы,

обеспечивающие создание новых изделий и технологических процессов.

Данная НИР классифицируется как поисковая. Исследования, проведенные

в данной работе, позволяют определить степень влияния на быстродействие

манипулятора такого важного фактора, как переходный процесс, возникающий

под действием инерционных сил при остановке электроприводов. В результате

исследований были получены выражения для расчета оптимальных параметров при

которых достигается максимальное быстродействие манипулятора.

При проведении НИР в НИИ, КБ и учебных заведениях различают несколько

основных этапов.

Первый этап – разработка технического задания. На этом этапе

уточняются задачи исследования, разрабатываются технико-экономическое

обоснование темы. При выполнении данной НИР, на первом этапе, была

обоснована необходимость расчета переходных процессов. Выбран способ

получения динамической модели в форме уравнений Лагранжа второго рода.

Второй этап – выбор направления исследования – осуществляется сбор и

изучение литературы, проводятся патентные исследования, ориентировочно

оценивается экономическая эффективность, разрабатывается общая методика

проведения исследования (план-график и др.). На втором этапе при выполнении

данной работы были изучены способы построения подобных моделей на основе

сборников научно-технических статей. Определен способ получения входных

параметров модели. На основе уравнений Лагранжа второго рода были выведены

выражения для определения времени переходного процесса и оптимальных

значений параметров движения рабочих органов манипулятора.

На третьем этапе проводятся теоретические и экспериментальные

исследования. Теоретические исследования включают проверку научных и

технических идей. Для этого изучается и анализируется документация,

литературные источники, аналоги. Разрабатываются методика исследований,

схемы, теоретические обоснования, расчеты, выявляется необходимость

экспериментальных работ, составляется методика их проведения. В результате

устанавливается степень соответствия получаемых данных расчетам и

теоретическим выводам. По результатам вносятся исправления в разработанные

схемы, расчеты, проекты. На третьем этапе была определена степень

адекватности динамической модели экспериментальным данным. Были уточнены

способы получения входных параметров. Получена динамическая модель

манипулятора достаточно точно соответствующая экспериментальным

исследованиям.

5.1.2 Особенности управления созданием НТП в условиях рынка

На современном этапе развития народного хозяйства цивилизованный рынок

необходимо рассматривать как средство повышения эффективности общественного

производства. Важнейшим компонентом рыночных отношений является научно-

техническая продукция. Эта продукция, созданная на базе использования

последних достижений развития науки и техники, позволяет полнее

удовлетворять потребности человека, снизить общественно необходимые затраты

на производство изделий, обеспечить развитие существующих и перспективных

сфер рынка. Малейшая недооценка развития науки и техники в условиях рынка

приводит к ослаблению позиций в конкурентной борьбе и в конечном счете к

банкротству в хозяйственно-производственной деятельности.

В условиях рынка к неизменно актуальным вопросам управления научно-

конструкторскими организациями относятся: выявление потребностей

сегодняшнего рынка; оценка уровня технологического развития и научно-

технических достижений, их влияние на состояние существующего рынка, на

создание новых рынков и возникновение новых потребностей; возможное

изменение требований рынка к научно-технической продукции в будущем.

Как известно, современный рынок существенно отличается от рынка

свободной конкуренции на котором выступали раздробленные и незнающие ничего

друг о друге агенты рынка. В эпоху развития научно-технического прогресса

общественные связи между производством и потребителями делаются устойчивее,

становится возможным выявить вероятный спрос и предложения рынка,

осуществить приблизительную оценку размеров рынка. Глубина и достоверность

данных, характеризующих требования и предложения рынка научно-технической

продукции в существенной мере определяются состоянием анализа научно-

технической информации, соответствующих экономико-статистических

материалов.

В управлении разработками научно-технической продукции в условиях

рынка крайне важно также полнее учитывать закономерности инновационного

процесса. Как известно, по характеру рыночных целей различаются такие

инновационные процессы: а) ориентированные на снижение общественно

необходимых затрат при производстве изделий и получении прибыли; б)

предусматривающие модернизацию выпускаемой продукции; в) создание

принципиально новой продукции.

При выборе направлений НИР и ОКР, предусматривающих создание новых

продуктов и модернизацию существующих изделий, важно учитывать

закономерности кривой жизненного цикла изделий, в соответствии с которой

экономическая эффективность совершенствования технических параметров

изделий, в зависимости от стадий, разная. Это обусловлено тем, что каждое

научно-техническое решение в своем развитии имеет предел.

Необходим учет особенностей научно-технического продукта. Например,

большой период цикла "НИР – ОКР – внедрение". Поэтому в ходе планирования

разработок на перспективу возникает задача выявить будущего заказчика

научно-технического продукта, формирование возможных требований к продукту,

определение оптимального времени на разработку и освоение научно-

технического товара.

5.1.3 Характеристика инновационного процесса в современных условиях

Ключ к выходу из экономического кризиса лежит в освоении основанного

на крупных изобретениях базисных инноваций обеспечивающего переход к новым

поколениям техники в ведущих секторах экономики. Технологический переворот

возможно осуществить лишь на основе включения в мировой инновационный

процесс, поиска и освоения технологических и рыночных ниш, опираясь на

стратегию “лазерного луча”, обеспечением патентозащищенности

конкурентоспособной продукции.

Замкнутость в инновационной политике и практике, отрыв от мирового

научно-технического прогресса привели к падению конкурентоспособности

отечественной продукции на мировом рынке (а теперь и на внутреннем, все

более наводняемом импортными товарами), и растущему отставанию от высшего

мирового технического уровня. Преодолеть эту тенденцию невозможно, опираясь

только на собственные силы, без включения в мировое сообщество. При этом

необходима селективная научно-техническая политика, с выделением трех

секторов в инновационной пирамиде. В вершине ее лежит сравнительно узкий

сектор прорывных технологий, основанный на отечественных изобретениях,

которые могут обеспечить приоритет и высокую конкурентоспособность на узком

сегменте мирового рынка и принести значительный доход при умелой и

масштабной реализации приоритета.

Следующий, более широкий сектор – где есть возможность, опираясь на

отечественные и зарубежные лицензии организовать на равных разработку,

производство и поставку на рынок конкурентоспособной современной продукции.

Большие возможности в этом плане предоставляет конверсия военной науки и

промышленности, где немало крупных, прежде засекреченных изобретений и

технологий могут быть использованы для производства такой продукции.

Третий, еще более широкий сектор – там, где страна не имела

достаточного научного задела и инновационного потенциала и где эффективнее

использовать зарубежный потенциал, тем более что ограничение на экспорт

высоких технологий к нам постепенно ослабляются или снижаются. Нужно

понимать, что сейчас ни одна страна в мире не в состоянии развивать всю

гамму направлений современной науки и техники; разумнее опираться на

международное разделение и кооперацию труда в этой сфере.

Реализация селективной инновационной политики должна опираться на

разработку и выполнение программ, охватывающих всю технологическую цепочку

(от фундаментальных исследований до достижения оптимального уровня

производства и потребления избранного направления пионерной техники), с

организацией, охватывающей весь сегмент мирового рынка системы маркетинга,

рекламы, продажи, фирменного обслуживания, обновления данного вида товаров.

Реализация целевых программ невозможна (либо неэффективна) силами

отдельных республик, необходима координация инновационной политики,

выработка общей инновационной стратегии, взаимная поддержка в выполнении

программ и в конкурентной борьбе на за полненных технологическими новинками

мировых рынках. Эффективная реализация наступательной инновационной

стратегии возможна лишь при сочетании современных рыночных механизмов,

государственной поддержки базисных инноваций и высокой творческой

активности изобретателей и новаторов и защищающих их интересы союзов и

организаций.

Переход к рынку усиливает технологическую конкуренцию, приводит к

банкротству тех, кто использует и производит устаревшую продукцию,

обеспечивает сверхприбыль (в основе которой дифференциальный научно-

технический доход) пионерам научно-технического прогресса, активным

новаторам. Формируется экономический, рыночно-конкурентный механизм

нововведений. Но предприниматели (особенно в кризисной ситуации) неохотно

идут на базисные нововведения, связанные с крупными разовыми вложениями,

большим рынком зачастую обрекающим на гибель уже отлаженное, четко

функционирующее производство, создающее ему конкурентов, обесценивающее

вложенный капитал. Именно это побуждает монополии сопротивляться (до

известного предела) базисным нововведениям, порождает тенденцию к

техническому застою. Поэтому нужна активная и дифференцированная

государственная поддержка базисных нововведений, основанных на крупных

изобретениях. Эта поддержка может быть как прямой (частичное финансирование

сравнительно не большого числа приоритетных программ), так и косвенной

(налоговые и таможенные льготы для инновационных мероприятий и предприятий,

патентная защита, четкое правовое регулирование и т.п.) в сочетании с

антимонопольными мерами.

В то же время необходимо объединение инновационных сил в самом

секторе прорыва". Речь идет не только о формировании разнообразных гибких

хозяйственных форм в этом секторе, но и активизации общественных

организаций и союзов изобретателей и новаторов (ВОИР, Союза инновационных

предприятий и т.д.), активном включении их в поддержку инновационных

инициатив путем создания влиятельных творческих коллективов, малых

предприятий, технологических парков и т.д.

Для того, чтобы научная организация смогла перейти к работе в условиях

рынка, необходимо провести комплекс подготовительных работ. Причем это

должны быть не разовые мероприятия, а некоторая система, которая вначале

должна помочь перейти к работе в условиях рынка, а в дальнейшем закрепиться

на нем.

В процессе создания такой системы необходимо: провести анализ

достигнутых результатов и определить интересы; организовать маркетинговые

исследования; провести анализ и переоценку имеющихся основных фондов;

оценить имеющийся научно-технический и производственный потенциал;

разработать проект программы исследований и разработок, ориентированный на

реализацию в условиях рынка; определить фактическую фондовооруженность

первичных коллективов и действительные потребности в развитии и обновлении

потенциала – разработать проект программы исследований и разработок,

ориентированный на реализацию; рассмотреть возможности внедрения новых форм

организации исследований и разработок, включая создание малых предприятий;

выбрать программу работ и определиться со стратегией развития; подготовить

необходимое нормативно-методическое обеспечение исследований и разработок.

На примере данной работы можно отметить, что необходимость исследований

динамических свойств манипулятора возникла, когда при его эксплуатации

потребовалось однозначно определять параметры кинематической схемы, к тому

же существующие методы расчета оказались весьма неточными и требовательными

к вычислительным ресурсам. Были использованы достаточно простые и

эффективные методы получения входных параметров модели, что позволило

обеспечить соответствие этой модели реальным динамическим свойствам

существующего манипулятора. В дальнейшем это позволит создавать

технологические процессы обеспечивающие более высокую производительность

чем существующие.

5.1.4 Формы финансирования НИР и ОКР в условиях рынка

Переход к рыночным отношениям и их эффективное функционирование

предполагали формирование рынка научно-технической продукции,

широкомасштабное включение в экономический оборот результатов

интеллектуального труда, выполнение подавляющего большинства научно-

технических разработок на договорных, коммерческих началах.

Помимо масштабов ассигнований большую роль в ускорении НТП играют

источники и формы финансирования НИОКР.

В целях развития предпринимательства в инновационной сфере в нашей

стране, начиная с 1990 г., развиваются новые формы финансирования на основе

формирования ими инновационных банков, инновационных фондов для финансовой

поддержки малых организаций, отдельных ученых специалистов, финансирования

рисковых проектов.

Так как без финансового обеспечения, рынок научно-технической

продукции не может быть наполнен товаром, и в то же время в нашей стране

отсутствует определенная система финансирования НИОКР, то весьма

целесообразно будет рассмотреть опыт США в финансировании

предпринимательства в научно-технической сфере.

Проведение НИОКР подчинено основным целям экономической стратегии:

максимизации прибыли, увеличению акционерного дохода, сохранению

традиционных рынков и выходу на новые. Общие затраты на исследования

определяются как фиксированный процент от объема продаж. Поэтому

перспективы расширения или прекращения работ по отдельным направлениям

зависит от общехозяйственных результатов.

Формы и методы финансирования зависят от многих факторов, в том числе

от приоритетности, от доли фундаментальных наук, а в рамках прикладных наук

от удельного веса долговременных исследовательских работ, решающих проблемы

общенационального масштаба.

В качестве источников финансирования в США используются: федеральный

бюджет, частные и благотворительные фонды, собственные средства

университетов, местных властей и др. Преобладают две формы предоставления

средств: институционально-административная, преимущественно дотационная –

для финансирования исследований в институтах, национальных лабораториях.

Вторая индивидуальная. Здесь финансирование идет за счет предоставления

безвозмездных субсидий (грантов) небольшим коллективам, работающим над

самостоятельными проектами, темами, как правило на конкурсной основе.

Для выполнения крупномасштабных программ с привлечением внешних

исполнителей используется контрактная система. В наших экономических

условиях, когда отсутствует инфраструктура науки, система грантов не может

функционировать полноценно, поскольку нет свободного рынка приборов,

реактивов, материалов. Для эффективного использования системы грантов при

функционировании функциональных исследований следует наделить научного

работника или первичную исследовательскую группу правами юридического лица,

в зависимости от сложности проблемы выделять гранты на срок до 3-5 лет. Для

перехода на такую систему нужно, чтобы деньги и фонды находились в

распоряжении научных советов при отделениях республиканских академий.

Новый статус академических научных учреждений позволит осуществить

предложение о переходе академической науки на конкурсно-контрактную систему

со свободным финансированием. Суть ее в том, что руководитель научного

коллектива завоевывает в результате конкурса финансовое обеспечение своей

работы, объявляет через ученый совет конкурс на соответствующий штат

научных сотрудников. С теми, кто его пройдет, в дальнейшем заключается

контракт на определенный срок, причем оплата труда определяется ученым

советом в пределах фонда зарплаты, выделенного на выполнение работы.

Важную роль в перспективе могут сыграть долгосрочные кредиты.

Появление у научных организаций собственных средств сделают сферу НИОКР

привлекательной для кредитования, позволит научным коллективам выполнять

инициативные программы исследований. Коммерческий расчет и право

исследовательских коллективов распоряжаться результатами НИОКР будут самыми

действенными средствами развития инновационного кредита – “рискового

капитала” в сфере научно-технической деятельности.

Создание сети малых (рисковых) предприятий является необходимым

условием перехода к рыночным отношениям и развитием предпринимательства. В

инновационной сфере они создаются для осуществления НИОКР по новым

перспективным направлениям и обеспечения их ускоренного внедрения. Для

обеспечения финансирования малых предприятий наряду с другими формами могут

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6