CC BY
8
УДК 535.36
АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСТРУКТУР МЕТОДОМ ОБЪЕМНЫХ ИНДИКАТРИС СТАТИЧЕСКОГО
СВЕТОРАССЕЯНИЯ
Е.М. Тихомиров1
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им.
В.И. Ульянова (Ленина), 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, дом 5
Разработан мобильный программно-аппаратный комплекс экспрес-диагностики наноструктуриро-ванных материалов и коллоидных растворов методом объемных индикатрис статического светорассеяния, позволяющим проводить бесконтактный и неразрушающий анализ образцов.
Ключевые слова: аппаратный комплекс, диагностика, наноструктурированные материалы, коллоидные растворы, интенсивность света, статическое светорассеяние.
HARDWARE COMPLEX FOR THE RESEARCH OF NANOSTRUCTURES BY METHOD VOLUME INDIKATRIS OF STATIC LIGHT SCATTERING
E.M. Tikhomirov
St. Petersburg state electrotechnical university "LETI" of V.I. Ulyanov (Lenin),
197376, St. Petersburg, Professor Popov St., 5
The mobile hardware and software system of ekspres-diagnostics of the nanostructured materials and colloidal solutions by method volume индикатрис static light scattering, allowing to carry out the contactless and nondestructive analysis of samples is developed.
Keywords: a hardware complex, diagnostics, the nanostructured materials, colloidal solutions, intensity of light, static light scattering.
Введение
Развитие нанотехнологий привело к разработке множества методик,
направленных на создание наноструктуриро-ванных материалов с различным аспектным отношением и степенью упорядоченности составляющих их структур [1 - 4]. Перед внедрением в производство такие материалы проходят диагностику для выявления дефектов и несоответствия структуры заданным требованиям. Чаще всего для определения структуры применяются методы, при которых происходит разрушение образца в процессе подготовки или измерения (сканирующая зондовая микроскопия) или методы, требующие создания вакуумной среды (растровая электронная микроскопия). Кроме того, указанные методы исключают возможность проведения экспресс-анализа материалов непосредственно в процессе их производства.
Разрабатываемый продукт является реализацией перспективного способа диагностики
наноструктурированных материалов и коллоидных растворов - метода объемных индикатрис статического светорассеяния, позволяющего проводить бесконтактный и неразрушаю-щий анализ образцов. Исследуя зависимости интенсивности света от угла рассеяния (индикатрисы), можно определить такие параметры как 1) степень анизотропии образца; 2) толщину исследуемых слоев/диапазон размеров частиц; 3) разупорядоченность в случаях массивов нульмерных и одномерных частиц.
1. Разработка конструкции аппаратного
комплекса
Основной измерительный элемент аппаратного комплекса (рисунок 1, а) выполнен из РЬЛ-пластика в виде дуги в 180°, на которой размещены 15 рт-фотодиодов. При помощи сервопривода через фиксированные промежутки времени происходит перемещение дуги на 2° по полусферической поверхности относительно положения исследуемого образца.
1 Тихомиров Евгений Михайлович - студент СПбГЭТУ «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова, тел.: +7 (911) 954-64-13, e-mail: [email protected]
Рисунок 1 - ЭБ-модель: а) измерительной дуги, б) 1 -держатель для кювет, 2 - держатель подложек
Таким образом, за один цикл удается зафиксировать 1260 значений интенсивности рассеянного света относительно образца. Второй конец подвижного элемента зафиксирован вокруг оси маломощного красного лазера с помощью шарикового подшипника. Рабочая зона (рисунок 2), в которую помещаются исследуемые образцы, оснащена универсальным зажимом, позволяющим фиксировать кюветы и подложки в определенной точке рабочей зоны (рисунок 1, б), и имеет светопоглощающую поверхность, чтобы избежать шумовой засветки фотодиодов и переотражения лазерного пучка.
Рисунок 2 - ЭБ-модель рабочей зоны установки: 1 - измерительная дуга, 2 - крепление сервопривода, 3 - маломощный лазер, 4 - крепление для зажимов, 5 - лазерный пучок
Измерительный блок находится в корпусе, в котором также размещены электрическая схема, генератор сигнала, микроконтроллер, индикаторы работы установки, тумблеры переключения и выходы для подключения к компьютеру и сети 220 В.
Основные технические характеристики установки представлены в таблице 1. Выбор ^о = 650 нм для маломощного (10 мВт) лазера обусловлен предотвращением нежелательной люминесценции исследуемых образцов, которая зависит от значения энергии электромагнитного излучения, при превышении которого наблюдается резкое увеличение поглощения электромагнитного излучения веществом.
В результате с помощью разработанного аппаратного комплекса возможно исследовать следующие параметры структур.
Для коллоидных растворов [5]:
1. Гидродинамический радиус частиц;
2. Распределение частиц по размерам с помощью седиментационного анализа;
Для твердых образцов:
1. Толщина исследуемого слоя;
2. Разупорядоченность массивов нульмерных, одномерных и двумерных частиц. В качестве практического приложения можно привести проводящий слой солнечного элемента;
3. Оптические свойства исследуемой структуры (рассеяния, степень пропускания), в том числе оптические свойства фотонных кристаллов.
Кроме того, с помощью разрабатываемого аппаратного комплекса возможно измерение и отслеживание параметров, изменяющихся во времени.
Примерами областей применения могут служить:
1. Отслеживание процесса созревания золей (высокодисперсных коллоидных систем с жидкой или газообразной дисперсионной средой, в объеме которых распределена дисперсная фаза в виде мелких твердых частиц);
Таблица 1 - Технические характеристика аппаратного комплекса
Характеристика Значение
Габариты, м 0.5 х 0.3 х 0.3
Масса, кг 5
Потребляемая мощность, Вт 30
Длина волны лазера, нм 650
Точность измерения, % 7
Минимальный размер ис- 25
следуемых частиц, нм
Продолжительность измере- 240
ния, с
2. Отслеживание процесса протекания химических реакций.
2. Разработка электрической схемы
Для работы аппаратного комплекса создана принципиальная электрическая схема, обеспечивающая регистрацию интенсивности рассеянного света, усиление и преобразование аналогового сигнала в цифровой, поворот измерительного элемента, работу источника излучения, работу световых индикаторов.
Для регистрации рассеянного света в макете используются 15 идентичных кремниевых рт-фотодиодов, закрепленных на измерительном элементе через каждые 11,25°.
Диапазон фиксируемых длин волн выбран в соответствии с длиной волны излучения (650 нм). Малая скорость переключения обеспечивает малую инерционность системы.
Регистрируемый сигнал требует преобразования и усиления, для этого фотодиод подключается по схеме преобразователя «ток-напряжение» изображенной на рисунке 3 и включающей в себя счетверенный операционный усилитель и резисторы номиналом 10 МОм, с помощью которых задается коэффициент преобразования.
GHD1
Рисунок 3 - Принципиальная электрическая схема подключения фотодиода
Питание элемента и прием аналогового сигнала реализуется с помощью микроконтроллера Arduino MEGA 2560. Для того, чтобы избежать использование большого количества проводов и ненадежного контакта при монтаже фотодиодов, операционных усилителей и резисторов, была разработана соответствующая печатная плата (рисунок 4).
Для вращения измерительного элемента и его позиционирования в пространстве используется цифровой сервопривод. Металлический редуктор обеспечивает износостойкость сервопривода, а внутренний цифровой интерфейс гарантирует точное удержание позиции, что критически важно при проведении экспе-
римента. Питание сервопривода обеспечивается с помощью адаптера питания с выходным напряжением 6 В, подключенному к микроконтроллеру через выход Vin. Для индикации начала рабочего процесса в электрическую схему добавлен зеленый светодиод.
Рисунок 4 - Печатная плата основного измерительного элемента
3. Программное обеспечение
Программное обеспечение для аппаратного комплекса было разработано с помощью языка программирования Python версии 2.7. При разработке использовались различные сторонние и встроенные библиотеки:
- pyfrmata - обеспечение соединения компьютера с микроконтроллером по COM-порту;
- matplotlib - построение плоских и объемных графиков;
- numpy - обеспечение работы с массивами данных;
- scipy - интерполяция данных;
- Tkinter - создание графического интерфейса пользователя.
Перед открытием интерфейса пользователя (рисунок 5) программа проверяет соединение между компьютером и микроконтроллером по последовательному порту. Затем, с помощью сервопривода, происходит поворот измерительного элемента в исходное положение.
Стартовое диалоговое окно позволяет пользователю при нажатии кнопки "Start" наблюдать значения интенсивности света, регистрируемое каждым фотодиодом, в режиме реального времени, позволяя убедиться в корректной работе фотодиодов перед началом проведения эксперимента. При нажатии кнопки "Next" начинается процесс измерения, скорость которого зависит от количества значений интенсивности, регистрируемых в одном положении измерительного элемента. Количество этих циклов регистрации задается пользователем в
области "Enter iteration": при значениях меньше 15 скорость измерения составляет 120 с, при значениях больше 15 - 240 с. Эта характеристика влияет на точность измерения, т. к. программа рассчитывает среднее значение интенсивности в данной точке пространства. После задания параметров и нажатия кнопки "Next" загорается светодиод, информирующий пользователя о начале процесса измерения.
дящих регистрацию интенсивности в одной плоскости.
Учитывая высокий рост развития нано-технологий и перечисленные выше достоинства предложенного метода измерения, можно сделать вывод, что аппаратный комплекс может найти широкое применение как в научной, так и в промышленной отраслях. К примеру, данная технология может позволить уменьшить время диагностики контроля качества производства солнечных элементов.
Исключительной особенностью рассматриваемого аппаратного комплекса является его конструкция и программное обеспечение, позволяющее получать объемные индикатрисы светорассеяния (рисунок 6). Данный метод изучения особенностей наноструктурированных материалов является косвенным, т.е. осуществляется сравнение полученных данных с эталонной величиной (эталонным графиком исследуемого вещества). На данный момент база данных объемных индикатрис создается с помощью разрабатываемого аппаратного комплекса.
Рисунок 5 - Диалоговое окно для измерения объемных индикатрис светорассеяния
Кнопка "Plot 3D" отвечает за построение объемной индикатрисы светорассеяния. Данные для построения находятся в массиве, сформированном по окончанию эксперимента в сферической системе координат. Для построения производится переход в Декартову систему координат.
4. Описание характеристик продукта
Метод статического светорассеяния, реализованный в работе аппаратного комплекса, совместно с конструкционными особенностями установки обладает рядом преимуществ, позволяющих конкурировать с альтернативными способами исследования наноструктур:
1. Метод является бесконтактным и нераз-рушающим, что исключает деформацию и нарушение упорядоченности исследуемой структуры во время проведения эксперимента;
2. Для проведения эксперимента не требуется создания вакуумной среды или покрытия образца проводящим материалом;
3. Благодаря конструкции установки удается проводить исследования структур, находящихся на твердой подложке или в растворе;
4. За счет того, что измерения проводятся в разных плоскостях относительно образца, точность измерения выше, чем у аналогов, прово-
Рисунок 6 - Пример построения объемной индикатрисы светорассеяния для наночастиц Ag
Данная установка является многофункциональной. Кроме исследования объемных графиков рассеянного света она позволяет проводить исследования:
1) в выбранной плоскости, т.е. получать индикатрисы в полярной системе координат под заданным углом относительно исследуемого образца (рисунок 7);
2) твердых образцов (в том числе свето-пропускающих) и коллоидных растворов (жидкие образцы);
3) с помощью седиментационного анализа, который позволяет определить скорость опускания частиц и их количественное соотношение по радиусу;
4) нескольких графиков в режиме сравнения.
- заявленные на регистрацию в РФ изобретения и полезные модели (база данных ФГБУ ФИПС);
- сайт WIPO, система PATENTSCOPE.
Рисунок 7 - Пример построения графиков интенсивности рассеянного света в полярной системе координат для различной концентрации
Ag
Рисунок 8 - Пример седиментационного анализа дисперсной системы частиц пористого кремния в водном растворе
Небольшая масса аппаратного комплекса (5 кг) и габариты (0.5 X 0.3 X 0.3 м) позволяет осуществлять транспортировку и экспресс-анализ наноструктурированных материалов, что невозможно при использовании стандартных методов исследования (АСМ, сканирующая зондовая микроскопия и т.д.).
Для данной разработки была проведена проверка патентоспособности по следующим базам данных:
- зарегистрированные на территории РФ изобретения и полезные модели (база данных ФГБУ ФИПС);
Рисунок 9 - Пример сравнения объемных индикатрис для наностержней ZnO с различным временем нанесения зародышевого слоя
По итогам проверки было установлено, что аппаратный комплекс соответствует критериям «промышленная применимость», «новизна», «изобретательский уровень». В результате была зарегистрировано заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение.
Также данная разработка получила грант «Фонда содействия инновациям» в номинации «новые приборы и устройства».
5. Описание целевой аудитории потребителей продукта
Стоит отметить, что нанотехнологии -это не отрасль экономики, а средство для модернизации отраслей промышленности и производства промышленных товаров. Нанорынка не существует, а имеет место быть растущая доля нанотехнологий в общей производственной цепочке. Разрабатываемый аппаратный комплекс является инструментом для контроля качества и диагностики внедряемых в производство нанотехнологий, т.е. является обязательной частью технологического процесса. Учитывая данные Исследовательской службы конгресса США, мировая промышленность использует нанотехнологии в процессе производства как минимум 80 групп потребительских товаров и свыше 600 видов сырьевых материалов, комплектующих изделий и промышленного оборудования, всего на мировом рынке представлено боле 800 потребительских продуктов, произведенных с помощью нанотехно-логий. Это та область рынка, где может быть применен аппаратный комплекс, в зависимости от специфики производственного процесса, по-
этому в работе произведена оценка рынка наноиндустрии и нанотехнологий в целом.
По прогнозам Евразийской Экономической Комиссии (ЕЭК) мировой рынок нанотехнологий и наноматериалов к 2020 году должен составить 1.5 трлн. $, причем доля наноматери-алов в сравнении с продажами конечной нано-содержащей продукции крайне мала (15 млрд.$).
Если рассматривать полную цепочку производства продукции с использованием нанотехнологий (рисунок 10), где:
1) наноматериалы (nanomaterials) - нано-частицы, нанотрубки, квантовые точки, фулле-рены, дендримеры, нанопористые материалы;
2) наноинтермедиаты (nanointermediates) или нанокомпоненты - покрытия, ткани, чипы памяти и обработки информации и т.д.;
3) продукты, содержащие нанокомпонен-ты (nano-enabled products) - автомобили, одежда авиалайнеры, потребительская электроника и т.д.;
4) наноинструменты (nanotools) - атомно-силовые микроскопы, оборудование для литографической печати, то основная область применения аппаратного комплекса находится между наноматериалами и наноин-термедиатами, где необходима диагностика параметров полученных наноматериалов для их дальнейшего внедрения в производство. Также, в некоторых случаях (поверхности и покрытия), возможна диагностика уже готовых интермедиатов.
5)
The Nanotechnology Value Chain
Nano-enabled
Nanomaterials Nanouitermediates products
X ' Flushed goods
stiucturesn products with
rss '
Njncojrtdev nmotubes. CoatmRv tatties. memory Cars, dotfwg. »planes,
tjijrti/n dots. Merer**. and кдо chps. contrast computers. ccnumtt
der*»«ners. nmcporous meda. ocAcai comoonerts. etoctroncs de«es.
materials, etc. orthopedc mrtenalv pharmaceutic Js. processed
suKiccnJuctirv «re. etc. food. MastK containers.
jppkances. rtc.
k Nanotools A
Capiat equpment and software used to visuabe, mwculate, and model matter at the nanoscale
Atome torce mcrosccces. worTçrrt Mhos'*>h» eojprnent. mctfeciiar modetag softer e. etc.
Рисунок 10 - Нанотехнологическая цепь ценности (The Lux Nanotech Index)
Рынок нанотехнологий привлекает все больше государственных инвестиций, ежегодный рост рынка (тренд 2020) составляет около 20-30%, в частности для РФ объем инвестиций
составляет порядка 2 млрд. $. С учетом приведенных цифр, которые говорят о большой капиталоемкости сферы разработки и коммерциализации нанотехнологий основной акцент делается на интеграцию всех потенциальных участников производственной цепочки.
На данный момент планируется реализация продукта только на территории РФ, в связи с чем, был проведен анализ наноинду-стрии в Российской Федерации. Показатели для Российского рынка уступают показателям Европейского и Американского, так, объем собственного производства наноматериалов составляет свыше 21.5 млрд.руб., а нанокомпо-нентов свыше 105.4 млрд. руб. Также был проведен анализ Российской Национальной Нано-технологической сети, участники которой является потенциальными потребителями разрабатываемого продукта:
- Научно-исследовательские центры - 87 организаций;
- Научно-образовательные учреждения -116 организаций;
- Центры коллективного пользования и научно-образовательные центры - 138 организаций;
- Научно-производственные предприятия - 266 организаций
Аппаратный комплекс в первую очередь представляет интерес для научно-исследовательских групп в области нанотехно-логий и микросистемной техники, т.к. позволяет снизить временные и денежные затраты на изучение свойств материалов. Внедрение установки на производственных площадках обеспечивает уменьшение времени на промежуточный контроль качестве выпускаемой продукции. Как пример, стоит отметить производство солнечных батарей с поглощяющим покрытием из массива наностержней, для которых упорядоченность массива значительно влияет на КПД солнечного элемента.
Примеры компаний и научно-образовательных центров - потенциальных потребителей:
Промышленность:
- ООО «Тонкопленочные технологии»;
- ООО «Хевел»;
- ООО «НаноТехЦентр»;
- АО «НикоМаг»;
- ООО «Уником»;
- ООО «НТИЦ „Нанотех- Дубна"»;
- АО «Метаклэй»;
- ООО «Гален»
Научно-образовательные центры:
- СПбНИУ ИТМО;
- СПбГЭТУ «ЛЭТИ»;
- СПбГПУ;
- МИФИ;
- МФТИ;
6. Описание возможности и условий производства продукта
Рабочий Макет разработанного комплекса (рисунок 11) был создан на базе СПбГЭТУ («ЛЭТИ»), также первые измерения были проведены в УНЛ «Нанотехнологии и наноэлектроники».
Рисунок 11 - Макет аппаратного комплекса
После получения финансирования от Фонда Содействия Инновациям началось оснащение малого инновационного предприятия:
- Аренда производственного помещения;
- Закупка оборудования (станок ЧПУ, 3D принтер, паяльные станции, компьютеры);
- Произведена закупка программного обеспечения;
- Закупка расходных материалов.
Результатом первого этапа финансирования является создание модернизированного измерительного элемента с увеличенным количеством фотодиодов, улучшенной компонентной базой и уменьшенными габаритами (рисунок 12).
Произведенные операции позволяют осуществлять большую часть производственного процесса аппаратного комплекса: сборка, разработка ПО, проектирование и трассировка печатных плат, тестирование и настройка продукта, создание конструкционных элементов установки. Такие технологические процессы, как производства печатных плат и корпуса, закупка компонентной базы установки будут осуществляться сторонними компаниями, а исследование образцов и составление базы данных объёмных индикатрис светорассеяния будет осуществляться на базе СПбГЭТУ ЛЭТИ.
Рисунок 12 - Измерительный элемент аппаратного комплекса: а) до модернизации, б) после модернизации
Полный производственный процесс имеет следующую структуру:
1) Предпроизводственный этап:
- Закупка сырья: PLA пластик, печатные платы, лазерный модуль и адаптер, адаптер питания, сервопривод, материал корпуса (алюминий);
- Закупка оборудования: 3D принтер, станок ЧПУ, ПО, компьютеры;
- Персонал: ген. директор, главный бухгалтер, программист, инженер-разработчик, курьер;
- Не материальный актив: регистрация программы для ЭВМ, патентование.
2) Определение номенклатуры:
- Продукт: аппаратный комплекс;
- Услуга: проведение разового измерения образца;
- Услуга: пуско-наладка установки;
- Услуга: обновление базы данных объемных индикатрис;
- Услуга: обучение персонала заказчика работе на аппаратном комплексе.
3) Определение объёмов производства:
- План реализации продукта и услуг;
- План производства продукта и оказания услуг;
- План запасов продукта.
4) Товарно-материальные запасы: Частично реализуются на предпроиз-
водственном этапе.
- Закупка сырья: заявка на поставку, оплата, поставка, прием, хранение.
5) Процесс производства:
- Заявка заказчика и составление технического задания;
- Подтверждение технического задание, оформление заказа, составление договора;
- Компьютерное моделирование;
- Трассировка печатной платы;
- Заказ печатной платы;
- Создание конструкции установки;
- Сборка установки;
- Настройка и отладка программного обеспечения;
- Тестировка готового продукта;
- Сертификация продукта;
- Распечатка руководства пользователя;
- Дизайн и упаковка;
6) Контроль качества:
- Итоговое тестирование работы установки, калибровка;
7) Система продаж/логистика
7. Перечень и описание рисков,
возможных при производстве и (или) реализации продукта
При производстве критическими факторами, влияющими на качество проводимых измерений, являются:
1) калибровка лазера, обеспечивающая отцентрированное попадание пучка на образец и предотвращающее нежелательное переотражение в рабочей зоне;
2) светопоглащающее покрытие рабочей зоны, позволяющее снизить уровень шума фотодиодов и количество переотраженного излучения от элементов конструкции установки;
3) надежное крепление исследуемого образца, обеспечивающее его устойчивость при вращении измерительного элемента и повторяемость серии производимых измерении для конкретного исследуемого образца;
4) изолированное от рабочей зоны положение вспомогательных компонентов установки;
5) откалиброванное положение источника излучения (лазера);
6) качественное исполнение печатной платы, что влияет на отсутствие нежелательного шума;
7) точность позиционирование измерительного элемента. В данной работе рассматривается изменение сдвига измерительного элемента в зависимость от скорости проведенного измерение, важно учесть, что сервопривод должен обеспечить положение измерительного элемента на разных углах относительно образца;
8) электробезопасность разработанного аппаратного комплекса;
9) качественная база эталонных индикатрис светорассеяния, т.к. разработанный метод измерения является косвенным и построен на сравнение эталонных объемных графиком статического светорассеяния с полученными в эксперименте;
10) сертификация аппаратного комплекса;
Риски реализации продукта:
1) низкий спрос на разработанный продукт;
2) недоверие потребителя к новому типу исследования, реализованному в работе аппаратного комплекса;
3) непонимание процесса измерения;
4) малая конкурентоспособность на рынке измерительных приборов;
5) отсутствие необходимости использования аппаратного комплекса при наличии более дорогостоящего и точного оборудования;
6) отсутствие публикаций об опыте работы с помощью данного продукта;
7) недоверие к новой компании на рынке измерительных приборов;
Все упомянутые риски необходимо учесть при старте производства разрабатываемого аппаратного комплекса для обеспечения коммерциализации и внедрения технологии объемных индикатрис светорассеяния.
Стоит отметить, что уже была проведена работа по апробированию аппаратного комплекса, которая получила положительные оценки в стенах СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и комиссии Фонда Содействия Инновациям.
8. Определение системы дистрибьюции
продукта
При разработке маркетинговой сбытовой стратегии были проанализированы следующие этапы процесса: выбор метода дистрибуции и ключевых каналов продаж, формирование принципов работы с торговыми посредниками, установление целей.
- Была выбрана эксклюзивная стратегия дистрибьюции, т.к. на данном этапе товар не известен на рынке и не является рекламируемым продуктом, следовательно, нельзя обеспечить постоянный доход дистрибьютора;
- Основным каналом продаж является прямые продажи, второстепенным - каналы распределения, обеспечивающие преимущества в затратах (интернет-продажи);
- Работа с торговыми посредники подразумевает выход на интенсивную стратегию дистрибьюции и расширения канала продаж в том числе обеспечение оптовых заказов. В этом случае для торговых посредников будут реализованы БТЬ активности, направленные на увеличение объема закупок, как самые эффективные (годовая скидка на объем, рекламный
бюджет за объем, предоставление бесплатного продукта за объем. Также подразумевается реализация других BTL активностей, направленных на увеличение лояльности, дистрибьюци-онные акции и т.д. Минимальные набор BTL акций в течение года представлен на рисунке 13.
Ключевые посредники яив
Квартальный бонус за объем закупок г ПТ г 1
Ежегодная распродажа
Дистрибуционная акция на рост количественной дистрибуции
Дистрибуционная акция на увеличение количества позиций ассортимента в местах продаж
Промо-продукты (специально под канал или для всех)
Акция на sell-out
Обучение персонала
Рисунок 13 - Ключевые BTL акции в течение года
Были сформированы краткосрочные и долгосрочные цели по дистрибьюции, сформированные относительно рассчитанных показателей в 7 параграфе. Относительно географии реализации продукта была установлена исключительно территория РФ с приоритетом в городах федерального значения и промышленных и научных центров (Казань, Новосибирск, Екатеринбург и т.д).
После запуска производства и начала продаже продукта целесообразно подготовить переход к управляемой дистрибуции. В рамках этого этапа необходимо:
- Провести анализ: клиентов, географии, объема продаж, ценовой сегментации за максимально возможный период;
- В рамках клиентской базы производится сегментация;
- Разработка технологии сбора информации по регионам;
- Разработка технологии работы с новыми клиентами;
- Создание дистрибутивной карты.
9. Обоснование возможного экономического и социального эффекта от реализации продукта
Затраты на проектирование расчитывались на стадии завершения разработки с целью определения рыночной цены созданного продукта. Затраты на проектирование Kpr рассчитывались по следующей формуле:
Крг — Крете + Ksvt + KIPS + KPROCH,
где Kpers, руб. - затраты на оплату труда проектировщика в расчете на одного человека, которые вычисляются по формуле:
Kpers — Z2p (1 + Я 4- Ф)б¡хадгПрГПр,
где Хг-р, руб. - заработная плата одного проектировщика за месяц;
Н - доля накладных расходов;
Ф, % - процент отчислений в фонды (пенсионный, ОМС, ФСС) 22%, 5.1%, 2.9% соответственно на основании значений из «Налоговый кодекс Российской Федерации (часть вторая)» от 05.08.2000 № 117-ФЗ (ред. от 28.12.2016);
dzagr - доля загрузки проектировщика работой;
Пр - количество месяцев, в течение которых проектировщик был занят работой (3 месяца);
Шр - число проектировщиков, задействованных в проекте. Значение переменных представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Расчет показателя
Пе]жмсмиая Значите
pvtl. 30000
В, % 42
Ф7% ад
^± U 1J Г 1
IJ.,,, i!CC 3
чел 1
На основе полученных данных:
К,кгя = 30000(1 + 0.42 + 0.3)1 = 154800руб.
^ут - затраты на средства техники, используемой для вычислялись по формуле:
31 =
вычислительной проектирования
Ksvt —
= £
Sbal Т-12
где
Sbal, руб. - балансовая стоимость СВТ.
В работе были использованы: компьютер стоимостью 20000 руб. со сроком службы 5 лет, 3D-принтер стоимостью 40000 руб. со сроком службы 7 лет, таким образом затраты на средства вычислительной техники составили:
Ksvt —
20000
3 +
40000
3 - 2429руб.
5-12 7-12 Kips, руб. - затраты на инструментальные программные средства расчету не подлежат, т.к. в ходе проектирования использовалось бесплатное программное обеспечение.
Kproch , руб. - прочие затраты на проектирование составили 2052 руб. с учетом расходных материалов и компонентной базы.
С учетом расчитанных величин затраты на проектирование Крг составили:
Крг = 154800 + 2429 + 2052 -
= 159281руб. Данная величина является себестоимостью продукта. Цена продукта рассчитывалась по затратному методу с учетом доли прибыли П=0.25:
Также была проведена оценка конкурентоспособности продукта на рынке. Оценка конкурентоспособности проводилась на основе сравнения комплексных показателей конкурентоспособности товара аналога и анализируемой продукции. Показатель общей конкурентоспособности Kok может быть определен по формуле:
где Q - показатель конкурентоспособности по характеристикам качества;
E - показатель конкурентоспособности по экономическим характеристикам.
Для сравнения, в качестве эталона был рассмотрен лазерный прибор для измерения размера частиц ANALYSETTE 22 NanoTec, производимый фирмой Fritsch. Сравнение производилось по шести следующим параметрам:!) потребляемая мощность, 2) масса установки, 3) точность измерения, 4) продолжительность измерения, 5) количество лазеров, 6) минимальный размер исследуемых частиц. Проведя расчет был установлен Kok = 1.71. Рассмотренный подход базируется на двух допущениях: 1) потребитель при решении вопроса выбора товара действует всегда экономически целесообразно; 2) потребитель имеет возможность определить значение показателя Kok.
На основе изложенного метода может быть предложен графо-аналитический метод анализа и выбора стратегии управления конкурентоспособностью товара (рисунок 14). На рисунке 14 в системе координат (E,Q) точка А отображает товар, принятый за базу сравнения.
Q°= 1
Qmir
IV /
III
/ V
А
5. ч /
/ VI
/
Рисунок 14 - Соотношение показателей конкурентоспособности предлагаемого и базового товаров
Прямая, проведенная через точку А и начало координат, соответствует товарам, Kok которых эквивалентен товару, принятому за базу сравнения. Анализируя график, можно увидеть, что предложенный товар (точка Б)
находится в секторе II, для которого характерны следующие параметры: Q < 1, E < 1, Kok > 1, следовательно товар конкурентоспособен. В данном случае целесообразно выбрать стратегию, ориентированную на сегмент потребителей, для которых наибольшее значение имеет экономия средств при возможной потере качества товара или услуги. Чтобы увеличить количество возможных потребителей, для которых важно качество продукта, необходимо улучшить характеристики аппаратного комплекса до уровня аналогов с сохранением малой себестоимости.
Также была составлена финансовая модель для реализации рассматриваемого продукта, которая подтвердила рентабельность внедрения данного аппаратного комплекса вдля оказания соответствующих услуг.
Вывод
Разработка предложенного аппаратного комплекса является перспективным с точки зрения внедрения инновационного метода исследования наноструктурированных материалов. Такие особенности как бесконтактность и простота в использование может гарантировать создание новейшей базы объемных индикатрис светорассеяния, которая может применятся в научно-исследовательский среде.
Литература
1. Шмидт В. Оптическая спектроскопия для химиков и биологов. 2007. Т. 368.
2. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986. 664 с. [3] 0gendal L. Light Scattering a brief introduction. Copenhagen: University of Copenhagen, 2015. p. 45.
3. Спецпрактикум по физико-химическим и физико-механическим методам исследования полимеров / Е. В. Черникова, А. А. Ефимова, В. В. Спиридонов [и др.]. М.: МГУ, 2013. с. 112.
4. Куликов К.Г., Кошлан Т.В. Определение размеров коллоидных частиц при помощи метода динамического рассеяния света // Журнал технической физики. 2015. Т. 85, № 12. С. 26-32.
5. Учебно-методическое пособие по освоению дисциплины «Спектрофотометрические методы в анализе биологически активных веществ растительного и синтетического происхождения» / Д.С. Лазарян, А.Ю. Айрапетова, Л.Б. Губанова [и др.]. Пятигорск, 2015. с. 132. 74
6. Исследование закономерностей формирования структуры пористого кремния при многостадийных режимах электрохимического травления / П.Г. 7. Травкин, Н.В. Воронцова, С.А. Высоцкий [и др.] // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ. 2011. № 4. С. 3 75 6. Наумов В. Н., Королев Д. В. Седиментационный анализ суспензий. СПб., 2005. с. 132.
