2. Разработка и обоснование компоновочной схемы прибора

В процессе разработки прибора была создана его окончательная компоновочная схема. Такая компоновочная схема компактно умещает все функциональные элементы в корпус в указанной в предыдущем пункте последовательности (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Компоново­чная схема

Для управления прибором используется плата процессора. На плату напаян диод, сигнализирующий пользователю о том, в каком режиме находится прибор в данный момент (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Плата процессора с включенным диодом

3. Технология изготовления и выбор материалов

Разрабатываемая система мобильной помощи предназначена для использования вне помещений, что является одним из определяющих факторов при выборе материалов, из которых будут изготовлены элементы системы. Так же материалы должны быть ударопрочными, что позволит избежать повреждения устройств во время их эксплуатации. Вес материалов так же имеет значение, так как транспортный кейс располагается на беспилотном летательном аппарате, лишняя весовая нагрузка на который может отрицательно сказаться на эффективности и быстродействии системы.

Наиболее популярным материалом для изготовления корпусов изделий является пластик АБС (акрилонитрилбутадиенстирол), но в данном случае он не подходит под поставленные выше критерии. Это довольно дешевый материал, но при этом хрупкий, а ультрафиолетовое излучение может оказывать негативное влияние, что ограничивает его использование вне помещений.

Исходя из обозначенных критериев, можно сделать вывод, что лучшим вариантом материала для корпуса прибора и транспортного кейса, средства связи и рукояток ножниц может служить поликарбонат. Этот пластик обладает определенным рядом преимуществ: устойчивость к любым механическим повреждениям, стойкость при температурном воздействии, не реагирует на воздействие слабого ультрафиолетового излучения и химических реагентов. При этом поликарбонат обладает проницаемостью для радиоволн, что позволяет сохранять качество связи на наилучшем уровне.

Материалом для текстурированных накладок на приборе может служить силиконовая резина. Она совсем не токсична, что определяет популярность ее применения в медицинской сфере. Этот материал устойчив к воздействию света и воздуха, не портится от перепада температур, что позволяет при необходимости обрабатывать изделия из него кипятком. Слабые химические реагенты так же не воздействуют на силиконовую резину.

Элементы и из поликарбоната, и из силиконовой резины могут изготавливаться способом литья.

В ультразвуковом приборе использованы полиамидные винты, что позволяет дополнительно снизить вес изделия.

Лезвия ножниц для разрезания ткани изготавливаются из нержавеющей стали, что позволяет им сохранять свою прочность и остроту режущей кромки долгое время.

3. Технико-экономическая оценка проекта

Технико-экономическая оценка проекта позволяет представить, какие затраты предстоят при внедрении проектируемого продукта на рынок. Необходимо рассчитать себестоимость продукта, учесть заработную плату рабочих, выполняющих работы по производству данного объекта, а так же стоимость проекта в целом.

Условно тираж продукции составляет 100 шт.: БПЛА, ультразвуковой прибор, ножницы для разрезания одежды, средство связи. Данное количество принято для расчета запуска производства как мелкосерийного и пробного.

Необходимо арендовать рабочий цех. Для расчета выбрано помещение площадью 250 м2. Арендная плата составляет 250 р/м2, а стоимость месяца – 62 500 рублей.

Персонал:

• рабочий по обслуживанию (1 чел.) – 15 000 руб./мес.;

• рабочие по сборке (2 чел.) – 20 000 руб./мес.;

• электронщик – 20 000 руб./мес.;

• проектировщик (1 чел.) – 25 000 руб./мес.;

• директор – 40 000 руб./мес.;

• оператор цеха – 30 000 руб./мес.

Налоги по выплате заработных плат – 37,5 %

Итог по зарплатам: 261 250 рублей.

Необходима покупка оборудования:

• универсально-фрезерный станок – 100 000 руб.;

• литьевая машина для пластмасс – 150 000 руб.;

• пресс гидравлический – 50 000 руб.;

• паяльный комплект – 5 000 руб.;

• вспомогательный инструмент – 15 000 руб.

Итог по оборудованию: 320 000 рублей.

В таблице 3.1 приведены расходы на изготовление БПЛА. На рисунке 3.6 представлен комплект карбоновых элементов БПЛА.

Рис. 3.6. Карбоновые элементы БПЛА

Таблица 3.1

Таблица расходов на изготовление БПЛА

Вид материала / наименование покупной детали	Ед. изм.	Количество	Цена руб.	Стоимость руб.
1	2	3	4	5
Карбон	м2	0,345	2400	828
Рама (2 шт.)	м2	0,08
1	2	3	4	5
Опора деталь 1 (3 шт.)	м2	0,027
Опора деталь 2 (3 шт.)	м2	0,01
1	2	3	4	5
Лопасти (6 шт.)	м2	0,12
Луч (6 шт.)	м2	0,108
Пенополиуретан 40 мм	м2	0,0625	654	40,80
Подложка кейса	м2	0,0625
Литьевой поликарбонат	кг	1	282	282
Набор крепежных элементов	шт.	1	2 000	2000
Камера с передатчиком FPV 900МГц	шт.	1	5 800	5 800
Плата приемника	шт.	1	3 000	3 000
Полетный контроллер	шт.	1	10 000	10 000
Набор кабелей	шт.	1	1 200	1 200
Гироскоп	шт.	1	4 300	4 300
Стабилизатор напряжения	шт.	1	190	190
Аэрозольный акриловый лак 200мл/1м2	мл	24,5	4,5	110,25
Литий-полимерный аккумулятор 20 000 мАч	шт.	2	25 000	50 000
Зарядное устройство	шт.	1	4 000	4 000
1	2	3	4	5
Бесколлекторный мотор	шт.	6	6 600	39 600
Контроллер скорости	шт.	6	900	5 400

Таблица 3.2

Таблица расходов на изготовление ножниц для разрезания одежды

Вид материала / наименование покупной детали	Ед. изм.	Количество	Цена руб.	Стоимость руб.
Нержавеющая сталь 1,4 мм	м2	0,014	3 000	42
Лезвие деталь 1	м2	0,007
Лезвие деталь 2	м2	0,007
Винт	шт	1	5	5
Литьевой поликарбонат	кг	0,1	282	28,2
Силиконовая резина	кг	0,05	2800	140
Аэрозольный акриловый лак 200мл/1м2	мл	8	4,5	36

Таблица 3.3

Таблица расходов на изготовление ультразвукового прибора

Вид материала / наименование покупной детали	Ед. изм.	Количество	Цена руб.	Стоимость руб.
Литьевой поликарбонат	кг	0,27	282	76,14
Корпусная деталь 1	кг	0,08
Корпусная деталь 2	кг	0,08
Нижняя корпусная деталь	кг	0,05
Протектор фазированной решетки	кг	0,06
Силиконовая резина	кг	0,04	2800	112
Накладка верхняя	кг	0,03
Накладка под пальцы	кг	0,01
Полиамидные винты	шт.	9	3	27
Стабилизатор напряжения	шт.	1	190	190
Пьезоэлемент	шт.	1	1 700	1 700
Плата процессора	шт.	1	1 000	1 000
Плата драйвера	шт.	1	3 500	3 500
Литий-ионный аккумулятор 2000 мАч	шт.	1	1000	1000
Пироэлектрический инфракрасный датчик	шт.	1	70	70

Таблица 3.4

Таблица расходов на изготовление средства связи

Вид материала / наименование покупной детали	Ед. изм.	Количество	Цена руб.	Стоимость руб.
Литьевой поликарбонат	кг	0,1	282	28,2
Корпусная деталь 1	кг	0,08
Силиконовая резина	кг	0,03	2800	84
Амбушюр (2 шт.)	кг	0,02
Накладка на наушник (2 шт.)	кг	0,01
Стабилизатор напряжения	шт.	1	70	70
Пьезоэлемент	шт.	2	100	200
Плата процессора	шт.	1	300	300
Мини-микрофон	шт.	2	200	400
Литий-полимерный аккумулятор 140 мАч	шт.	1	400	400
Камера	шт.	2	800	1 600

Себестоимость продукции рассчитывается: расход материала, энергии, зарплаты, аренды.

БПЛА с транспортным кейсом = (125 923,05*100 (Сырье и основные материалы) + 700 (Топливо и электроэнергия на технологические цели) + 130000*12 (Оплата труда основных производственных рабочих) + 130000*12*0,2 (Общехозяйственные расходы) + 125 923,05*100*0,05 (Расходы на транспортировку и упаковку)) / 100 = 155 266,2025 руб. (Себестоимость единицы продукции).

Ножницы для разрезания одежды = (251,2*100 (Сырье и основные материалы) + 400 (Топливо и электроэнергия на технологические цели) + 3000*12 (Оплата труда основных производственных рабочих) + 3000*12*0,2 (Общехозяйственные расходы) + 251,2*100*0,05 (Расходы на транспортировку и упаковку))/100 = 692,75 руб. (Себестоимость единицы продукции)

Ультразвуковой прибор = (7 675,14*100 (Сырье и основные материалы) + 700 (Топливо и электроэнергия на технологические цели) + 90000*12 (Оплата труда основных производственных рабочих) + 90000*12*0,2 (Общехозяйственные расходы) + 7 675,14*100*0,05 (Расходы на транспортировку и упаковку))/100 = 15 520,75 руб. (Себестоимость единицы продукции).

Средство связи = (3 082,2*100 (Сырье и основные материалы) + 700 (Топливо и электроэнергия на технологические цели) + 90000*12 (Оплата труда основных производственных рабочих) + 90000*12*0,2 (Общехозяйственные расходы) + 3 082,2*100*0,05 (Расходы на транспортировку и упаковку))/100 = 5 435,275 руб. (Себестоимость единицы продукции)

Цена оптовой продажи на единицу продукции рассчитывается через себестоимость за единицу продукции плюс норма прибыли.

БПЛА с транспортным кейсом = 155 266,2025 руб.*25%= 194 082,75 руб.

Для сравнения в качестве аналога выбран DJI S900: стоимость 218 000 руб. с покупкой дополнительного оборудования.

Транспортный кейс: 9 000 руб.

Всего: 227 000 руб.

Ножницы для разрезания одежды = 692,75 руб. .*25% = 865 руб.

Ультразвуковой прибор = 15 520,75 руб. *25% = 19 400 руб.

Средства связи = 5 435,275 руб. *25% = 6 794 руб.

Стоимость всей системы: 194 082,75 руб.+ 865 руб.+ 19 400 руб.+ 6 794 руб.= 221 141 руб.

3. Выводы

При разработке технической части проекта необходимо учитывать как функциональность конкретного объекта, так и варианты материалов и технологий, посредством которых этот объект может быть изготовлен. В зависимости от этого могут меняться некоторые аспекты, а при разработке корпусов изделий необходимо учитывать наличие ребер жесткости, что может повлиять на общий объем изделия. При выборе дизайнерского решения были учтены выбранные геометрические и технические параметры проектируемых объектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью данной диссертации стояло создание дизайн-концепции мобильной системы экстренной помощи при ДТП с применением гемостатической ультразвуковой установки.

В ходе разработки были решены следующие исследовательские задачи:

1. Рассмотрена ситуация с ДТП в России в целом, изучены статистические данные и обозначены основные причины смертности в ДТП.

2. Изучены описания основных видов повреждений кровеносной системы в экстренных ситуациях, методы их диагностики и первой помощи.

3. Исследована возможность доставки гемостатической ультразвуковой установки беспилотными летательными аппаратами.

4. Проведен анализ аналогов основных компонентов системы, определены тенденции рынка, выбраны прототипы.

5. Проведен патентный поиск по компонентам системы мобильной экстренной помощи.

6. Определены требования к системе мобильной экстренной помощи при ДТП с точки зрения эргономики, конструктивного и эстетического подходов.

7. Разработан дизайн-проект системы мобильной экстренной помощи при ДТП с применением гемостатической ультразвуковой установки.

В результате разработки создан дизайн-проект системы мобильной экстренной помощи при ДТП с применением гемостатической ультразвуковой установки с учетом необходимых критериев.

Разработанная модель должна обеспечить оказание качественной экстренной медицинской помощи пострадавшим в дорожно-транспортных происшествиях с повреждениями кровеносной системы.

Данный проект участвовал в двух выставках: биеннале дизайна Модулор-2015 (приложение А) и Пикник в Политехническом.

Так же была написана статья для Недели Науки СПбПУ.

Для презентации проекта созданы два выставочных плаката (приложение Б), презентация, макет и анимация.

Магистерская диссертация выполнена с использованием следующих программ: SolidWorks, Keyshot, Adobe Illustrator, Adobe Photoshop, Adobe After Effects, Microsoft Word.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Медицинский центр Оптима [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://optima-mc.ru/services/specialists/priyem-uz-diagnostiki/ (дата обращения: 11.06.2016).

2. Фонд содействия безопасности дорожного движения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://saferoads.com.ua/38/38/ (дата обращения: 11.06.2016).

3. «ГУОБДД МВД России»  Официальный сайт Госавтоинспекции [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.gibdd.ru/ (дата обращения: 11.06.2016).

4. Выживание.com: информационно-аналитический портал [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.vigivanie.com/avari9/3378-russia-cr.html (дата обращения: 11.06.2016).

5. Пульцеровский центр, некоммерческая журналистская организация [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://pulitzercenter.org/projects/roads-kill-traffic-safety-world-health-organization-united-nations-fatalities-pulitzer-center-reporting-interactive-map-data-visualization (дата обращения: 11.06.2016).

6. Первая помощь при ДТП [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://www.gaz-club.com.ua/forum/viewtopic.php?f=26&start=0&t=7733&view=print (дата обращения: 11.06.2016).

7. Feldsher.RU. Неформальный сайт скорой помощи [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://feldsher.ru/obuchenie/article/travmatologiya-chs/taktika_pri_oslozhnennykh_travmakh_pri_dtp/ (дата обращения: 11.06.2016)

8. Портал о здоровье [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ayzdorov.ru/lechenie_krovotechenie_chto.php (дата обращения: 11.06.2016).

9. Акопян Б.В., Ершов Ю.А. // «Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами» // Учебное пособие. — М.: МГТУ им Н. Э. Баумана, 2005. — 224 с.

10. Л.Р. Гаврилов // «Фокусированный ультразвук высокой интенсивности в медицине» // ФАЗИС, Москва 2013 г., 656 стр.

11. Применение ультразвука в медицине: Физические основы: Пер. с англ./Под ред. К. Хилла. — М.: Мир, 1989. — 568 с.

12. Наука 21 век, научно-популярный журнал [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://nauka21vek.ru/archives/52813 (дата обращения: 11.06.2016).

13. Наука и инновации СПбПУ. Сайт СПбПУ Петра Великого [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://science.spbstu.ru/laboratories/laboratoriya_meditsinskaya_ultrazvukovaya_apparatura/ (дата обращения: 11.06.2016).

14. УЗИ ст. Глобальный обзор рынка УЗИ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.uzist.ru/reports/hcu-market-2011-2016.html#.V1xjqvmLTIU (дата обращения: 11.06.2016).

15. Mindray Medical International Limited [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mindray.com/ru/homepage/index.html (дата обращения: 11.06.2016).

16. Siemens Healthcare GmbH [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.healthcare.siemens.com/ultrasound/options-and-upgrades/upgrades/p10-upgrade (дата обращения: 11.06.2016).

17. Mobisante [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mobisante.com/products/product-overview/ (дата обращения: 11.06.2016).

18. Пат. 2139745 Российская Федерация, МПК A61N7/00, A61B17/225. Устройство для воздействия ультразвуком на внутренние участки организма человека/ Догадов А.А.; Конопацкая И.И.; Гладилин А.В.; заявители и патентообладатели Догадов А.А.; Конопацкая И.И.; Гладилин А.В.; заявл. 23.06.1998; опубл. 20.10.1999.

19. Пат. 2210409 Российская Федерация, МПК A61N007/02 , A61F007/00. Система фокусированного воздействия ультразвуком высокой интенсивности для сканирования и лечения опухолей / Чун цин хифу текнолоджи КО., ЛТД.; авторы: Уонг Чжилун, Уонг Чжибиао, Ву Фенг, Бай Цзин; патентообладатель: Чун цин хифу текнолоджи КО. ЛТД.; заявл. 18.12.1998; опубл. 20.08.2003.

20. Пат. 20100204577 США, МПК А61N7/00, А61B8/00. «Systems and methods for performing acoustic hemostasis of deep bleeding trauma in limbs») / ACOUSTX CORPORATION.; авторы: K. Michael Sekins, John Kook, Ed Caldwell; патентообладатель: ACOUSTX CORPORATION; заявл. 19.04.2010; опубл. 12.08.2010.

21. Henderson PW1, Lewis GK, Shaikh N, Sohn A, Weinstein AL, Olbricht WL, Spector JA. A portable high-intensity focused ultrasound device for noninvasive venous ablation. J Vasc Surg. 2010 Mar;51(3):707-11.

22. Новый рынок: беспилотные летательные аппараты. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://tboil.ru/tboilevents/files/eventfiles/405/%D0%A0%D1%8B%D0%BD%D0%BE%D0%BA%20%D0%91%D0%9F%D0%9B%D0%90.pdf (дата обращения: 11.06.2016).

23. ZALA AERO GROUP Беспилотные системы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://zala.aero/ (дата обращения: 11.06.2016).

24. Квадрокоптеры.ру/ [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://quadrocoptery.ru/dji-spreading-wings-s900-review/ (дата обращения: 11.06.2016).

25. 3DNews - Daily Digital Digest [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.3dnews.ru/825760 (дата обращения: 11.06.2016).

26. Freefly Systems [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://freeflysystems.com/alta-8 (дата обращения: 11.06.2016).

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Рис. Выставочный плакат на биеннале дизайна Модулор-2015

Приложение Б

Рис. 1. Презентационный плакат

Рис. 2. Презентационный плакат