III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

РАЗРАБОТКА ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ НА 3D ПРИНТЕРЕ ДЛЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Нудьга П.И. 1

---

1

Зимовец О.Е. 1

---

1

Работа в формате PDF

895.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Наглядность - это один из компонентов целостной системы обучения, которая может помочь школьнику качественнее усвоить изучаемый материал на более высоком уровне. В связи с этим выдвигается гипотеза, что только комбинированное использование средств наглядности позволит повысить на уроке качество усвоения новых знаний, уровень умений и навыков. Наглядно представленный материал способствует развитию мыслительных операций и всей мыслительной деятельности учащихся, тем самым обеспечивается переход от конкретного к абстрактному в процессе овладения знаниями. Известно, что использование наглядных пособий на уроках помогает в освоении предмета. При решении задач с объемными фигурами у учащихся возникают трудности в пространственном представлении этих фигур. Наглядные пособия, изготовленные на 3D принтере, помогут преодолеть такого рода проблемы. Пособия, созданные с помощью современных технологий прототипирования, принесут практическую пользу на уроках геометрии, физики, химии, биологии. Таким образом тема работы является актуальной и соответствует современной концепции образования.

Новизна работы состоит в том, что в отличие от пособий, созданных по 2D технологии, предлагаемые наглядные пособия, созданные с помощью 3D технологий позволяют формировать пространственное мышление обучающихся.

Цель работы заключается в разработке бизнес-плана по открытию предприятия, создании прототипов базовых наглядных пособий для преподавания в школе на примере геометрии, стереометрии, химии и создании веб-сайта для данного предприятия.

Как показал анализ открытых источников, в настоящее время на рынке России отсутствуют производители, специализирующиеся на производстве наглядных пособий на 3D принтерах. Удалось найти через поисковые системы 4-х производителей пособий, но они предлагают пособия, сделанные с помощью других технологий. Ни одно из указанных предприятий, таким образом, не может рассматриваться в качестве прямого конкурента данного проекта. Именно поэтому автор считает целесообразным создание данного проекта. Также изготовление пособий на 3D принтерах значительно снижает себестоимость данного продукта, а также позволяет расширить разнообразие изготавливаемых фигур. Именно поэтому принято решение разработать бизнес- проект для производства данного продукта, а для реализации продукции предприятия создать веб-сайт, ведь сейчас интернет является одним из главных каналов сбыта продукции.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Ознакомиться с системой САПР , 3D моделированием и работой 3D принтера;

2. Изучить основные требования для написания бизнес-плана;

3. Освоить основы создания сайта; 4. Смоделировать фигуры в CAD системе и изготовить опытные образцы;

5. Составить бизнес-план производства наглядных пособий; 6. Создать веб-сайт с помощью конструктора.

2.Основная часть 2.1. Теоретическая часть 2.1.1. Сущность 3D моделирования и 3D печати

3D-моделирование — это процесс создания трехмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования — разработать визуальный объемный образ желаемого объекта. T-FLEX CAD- это профессиональная САПР, объединяющая в себе мощные параметрические возможности 3D-моделирования со средствами создания и оформления чертежей и конструкторской документации. Технические новшества и хорошая производительность в сочетании с удобным и понятным интерфейсом делают T-FLEX CAD универсальным и эффективным средством 3D-проектирования изделий. T-FLEX CAD позволяет легко работать со сборочными 3D-моделями.

САПР — это система автоматизированного проектирования или CAD (Computer-Aided Design) — программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Говоря простыми словами, Система Автоматизированного Проектирования предназначена для выполнения или создания проектных работ с помощью компьютерной техники, которая позволяет создавать технологическую и конструкторскую документацию на отдельные здания, сооружения, изделия. Область применения системы САПР очень велика. Возможности САПР во многом определяются программным обеспечением. Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:

• сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;

• сокращения сроков проектирования;

• сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;

• сокращения затрат на моделирование и испытания.

С помощью CAD-средств создается геометрическая модель изделия.

Быстрое прототипирование — технология быстрого создания опытных образцов или работающей модели системы для демонстрации заказчику или проверки возможности реализации. Прототип позже уточняется для получения конечного продукта.

Преимущества технологий БП:

• Сокращение длительности технической подготовки производства новой продукции в 2-4 раза.

• Снижение себестоимости продукции, особенно в мелкосерийном или единичном производстве в 2-3 раза.

• Значительное повышение гибкости производства.

• Повышение конкурентоспособности производства.

• Сквозное использование компьютерных технологий, интеграция с системами САПР .

Недостаток технологиий БП - время изготовления изделий.

Отладка технологического процесса — это процесс локализации и устранения ошибок.

Тестирование - процесс выполнения программ с целью обнаружения факта наличия ошибок.

Для правильного выбора принтера необходимо их проанализировать. В таблице представлены различные марки 3D принтера.

С учетом того, что самые популярные и доступные 3D принтеры на сегодня работают по технологии FDM (Fused Deposition Modeling ), обращаем внимание на модели этой категории устройств.

Изучив и проанализировав параметры и свойства 3D принтеров, приходим к выводу, наиболее оптимальным из них будет Wanhao Duplicator 6.

2.1.2. Теоретические основы бизнес-планирования

Бизнес-план - документ, содержащий описание будущего бизнеса. Бизнес-план - подробный, четко структурированный тщательно подготовленный документ, описывающий цели предприятия, пути достижения целей. Проработанный бизнес-план представляет собой рабочий инструмент с помощью которого осуществляются управление предприятия и контроль за его деятельностью. Бизнес-план описывает процесс функционирования предприятия, показывает каким образом ее руководителю достичь свои цели и задачи.

Содержание типового бизнес-плана :

• Резюме проекта

• Цели и задачи проекта

• Описание компании

• Описании отрасли

• Анализ отрасли и тенденции её развития

• Обзор рынка

• Целевой рынок

• Конкуренция

• Оценка рисков

• План маркетинга и стратегия продаж

• Производственный план

• Организационный план

• Финансовый план

• Перспективы развития

2.1.3. Изучение основ создания сайта с использованием конструктора

Изучив различные способы создания сайта, автор решил, что удобнее всего создать сайт с помощьюконструктора сайтов Wix. Данная платформа для создания сайтов не требует определенных навыков программирования.

2.2.Практическая часть 2.2.1. Создание алгоритма проектирования модели в Т-Flex-CAD

Для создания модели мы используем поэтапное моделирование

1 этап (создаем отдельные части молекулы)

2 этап (соединяем все детали )

3 этап. Переносим данные модели в программу Cura для печати на 3D принтере

4 этап. Настраиваем нужные нам показатели

5 этап. Процесс печати и получение продукта.

2.2.2. Бизнес план производства наглядных пособий 1. Резюме проекта. Название предприятия: 3DWorkers Цель проекта - создание производственно-торгового предприятия; создание интернет-магазина.

Продукция - наглядные пособия из пластика для средней школы.

Каналы сбыта: интернет - магазин, магазины канцелярских товаров, интернет - магазины канцелярских товаров.

Ценовой сегмент – средний.

Место расположения – г. Москва.

Бизнес-план составлен на основе детального анализа рыночной ситуации, технологии производства, конкурентной среды и прочих данных.

2) Описание компании и отрасли

В настоящее время в обществе сложилось новое понимание основной цели образования. Современное общество требует повышение качества образования. Одним из предметов, где наглядные пособия действительно повысят качество образования, является геометрия. Трудности в изучении геометрии и стереометрии вызваны тем, что зрительное восприятие геометрических объектов не всегда соответствует тем закономерностям, которыми эти объекты обладают. Наглядные пособия помогут облегчить понимание и усвоение учебного материала также на уроках физики, химии, биологии. Необходимость в этих пособиях есть, а предложений на рынке очень мало. Так же отмечается тенденция к росту спроса на развивающие товары.

Проект рассчитан на производство наглядных пособий для школы. Имеющиеся в распоряжении инновационные технологии и квалифицированный персонал позволят организовать деятельность по изготовлению и реализации наглядных пособий при минимальных затратах. С увеличением объемов производства и реализации продукции, а соответственно и увеличением прибыли, у компании появится возможность приобрести более мощное оборудование и расширить перечень продуктов производства, а также поставлять продукцию компании за пределы регионального рынка.

По оценкам специалистов, во всем мире объемы спроса и предложения образовательных услуг растут весьма существенно, а в наиболее динамично развивающихся странах темп их ежегодного роста достигает 10–15 %. Своим потенциалом и логикой развития сфера образования притягивает к себе все более пристальное внимание инвесторов.

В настоящее время наблюдается значительное увеличение доли онлайн-торговли, на которую приходится порядка 20% совокупного объема продаж, именно поэтому мы будем реализовывать товар онлайн.

Предприятие ориентировано, в первую очередь на школы.

Рынок сбыта – Москва, основной канал сбыта – интернет-сайт. 3) Описание товаров и услуг

Проект предполагает создание малого предприятия в Москве. Продукция – наглядные пособия по геометрии, физики, химии, биологии. Отличительные особенности данного вида товаров приведены в табл. 1

Таблица 1. Особенности наглядных пособий из пластика

Продукция проекта – набор геометрических фигур, набор моделей молекул для химии, и набор моделей по биологии, физике, упакованных в полиэтиленовую пленку. В комплект входит инструкция по использованию данного набора, а также примеры задач, для решения которых можно использовать фигуры. Таким образом, наборы могут использовать не только учителя на уроках, но и родители при обучении детей на дому. Проектом разработаны четыре набора, состоящих из разного количества фигур.

Характеристика и описание набора приведены в табл. 2.

Таблица 2. Описание продукции

Товары предназначены для использования детьми в возрасте 5-17 лет.

Целевая аудитория: школьные образовательные учреждения (школы, гимназии, колледжи), дошкольные образовательные учреждения (детские сады, школы раннего развития), родители детей, с любым уровнем дохода.

Реализация осуществляется через интернет-торговлю (собственный сайт)

Проект предусматривает возможность расширения ассортимента без дополнительных затрат на оборудование и увеличение штата.

Вся продукция разработана с учетом требований нормативной документацииСанПиН (Санитарные правила и нормы) 2.4.7.007-93 "Производство и реализация игр и игрушек".

4) Продажи и маркетинг

Как показал анализ открытых источников, в настоящее время на рынке России отсутствуют производители, специализирующиеся на производстве наглядных пособий на 3D принтерах. Удалось найти через поисковые системы 4-х производителей пособий, но они предлагают пособия сделанные с помощью других технологий. Ни одно из указанных предприятий, таким образом, не может рассматриваться в качестве прямого конкурента данного проекта.

В табл.3 приведена оценка конкурентоспособности продукции на основании ее эксплуатационных качеств в сравнении с другими видами наглядных пособий. Оценка выставлена по пятибалльной шкале методом экспертных оценок; 1 балл – наихудшее значение.

Таблица 3. Сравнительная оценка конкурентоспособности продукции

Таким образом, наглядные пособия, изготовленные на 3D принтере, обладают высокой конкурентоспособностью по цене, долговечности, прочности и безопасности, что имеет на сегодняшний день большое значение.

Однако, на данный момент производственные мощности позволяют производить и упаковывать не более 2 наборов в день, что и принимается за плановое значение при расчете финансового плана. В дальнейшем, возможно расширение производственных мощностей.

Ценовая политика проекта учитывает особенности целевой аудитории проекта. При сравнительно низкой себестоимости продукции в нее заложена достаточно высокая рентабельность. При этом, уровень цен существенно ниже, чем цены аналогичной продукции из традиционных материалов (в среднем, на 30%-50%).

В инвестиционные затраты заложены также расходы на стартовую рекламную кампанию. В дальнейшем, предполагается продвижение продукции в социальных сетях vk.com, Facebook, Instagram. Одноклассники.

Таблица 4. Плановые объемы продаж

5) План производства и производственные затраты

Для изготовления продукции проекта используется 3D принтер (Wanhao Duplicator 6) и пластик для 3D принтера ( PLA- пластик не токсичный, экологичный, биоразлагаемый). Модели разработаны с использованием программы T-Flex.

Таблица 5. Характеристика и время печати на 3D принтере Wanhao Duplicаtor 6

Производство включает в себя 3 основных этапа:

1-Моделирование фигур в CAD системе и прототипирование на 3D принтере.

2- Отладка технологического процесса.

3-Получение продукта печати

Таблица 6. Разовые и ежемесячные производственные затраты

Итого год :

6) Организационный план

Одним из факторов успеха предприятия является соответствие качества продукции и ее эксплуатационных характеристик ожиданиям целевой аудитории. Разработкой занимается непосредственно инициатор проекта, выполняющий также функции управляющего и главного технолога. Он осуществляет руководящие функции, проводит текущие исследования рынка, ведет переговоры с ключевыми партнерами и поставщиками.

Взаимодействие с покупателями осуществляется через сайт компании (электронная почта).

Один человек может быть и управляющим, и бухгалтером, и специалистом по печати, и менеджером по продажам.

7) Финансовый план Таблица 7. Производительность и расход пластика

Таблица 8. Доходы в месяц

Итого: 100640руб. в месяц

Таблица 9. Движение денежных потоков.

Финансовый план учитывает все доходы и расходы проекта. Доходы предполагаются только от операционной деятельности, инвестиционная деятельность не запланирована. Затраты разделены на инвестиционные, переменные и постоянные.

Основная статья инвестиционных затрат – расходы на создание сайта. Кроме того, предусмотрены затраты на производство первой партии продукции и на формирование фонда оборотных средств, покрывающего убытки предприятия до выхода его на окупаемость.

Постоянные затраты включают коммунальные платежи, оплату связи, рекламу и амортизацию основных средств и нематериальных активов. Размер амортизационных отчислений рассчитан линейным методом.

Организационно-правовая форма – ИП.

При сравнении различных схем налогообложения была выбрана УСН с объектом «доходы - расходы» (ставка – 15%).

8) Риски по проекту:

1. Низкие объемы продаж - данную проблему можно решить за счет расширения производства.

2. Небольшой ассортимент продукции-увеличение ассортимента, многозадачность, ориентир на индивидуальные заказы. 3. Рост цен на сырье - заключение договора с поставщиком ( получение скидки на оптовые закупки).

9) Оценка эффективности

Эффективность проекта определяется на основании финансового плана.

Чистая прибыль первого года составит 681351,00 руб при единовременных затратах в размере 128000,00руб.

Эти цифры говорят о достаточно высокой инвестиционной привлекательности и эффективности проекта.

Срок окупаемости (Payback Period, PP) - мы предполагаем, что срок окупаемости возникнет через 4,5 месяца.(см. Табл. 9)

2.2.3. Создание Веб-сайта

Сайт создан с помощью конструктора сайта Wix.

3. Заключение

Поставленная в работе цель успешно достигнута. Освоив 3D технологии, включающие в себя 3D моделирование, изучив САПР, принцип работы 3D принтера и технологию печати, автор создал и распечатал на 3D принтере конус и молекулу воды в качестве опытного образца проектной продукции. Также изучив теоретические основы бизнес-планирования (изучение рынка, расчет затрат на производство, анализ рисков и гарантий, окупаемость проекта), автором создан бизнес-план, состоящий из резюме проекта, описания компании и отрасли, описания товаров и услуг, продажи и маркетинга, плана производства и производственных затрат, организационного плана, финансового плана, гарантий и рисков, оценки эффективности и перспектив развития данного предприятия. Для реализации продукции предприятия создан веб-сайт, с помощью конструктора сайтов.

Разработка и изготовление моделей проводились на базе центра технологической поддержки образования ЦТПО МГТУ СТАНКИН.

Проект можно рассматривать как прототип деятельности предприятия от момента возникновения идеи до создания опытных образцов и создания предприятия по производству продукции данного типа. Пособия, созданные с помощью 3D технологий могут быть использованы на уроках математики, физики, химии, геометрии, истории, литературы.

Подводя итоги, мы можно сделать вывод, что представленный проект при умелом управлении и грамотном планировании является эффективным для реализации.

4. Список литературы

1. Адамс Б. Бизнес-планирование : Эффективные методики разработки / пер. с англ. Долгова С.А.. – М. : АСТ ;Астрель, 2007. – 480с. 2. Кроудер Дэвид. Создание веб-сайта для чайников. 3-е издание. Пер. с англ. — М.: Вильямс, 2009. — 352 с. 3. Морошкин, В. А. Бизнес-планирование: учебное пособие / В. А. Морошкин, В. П. Буров. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009. — 256 с. 4. Большаков В. П., Бочков А. Л. Основы 3D-моделирования: учебный курс.-Санкт-Петербург: Питер, 2012. - 304 с. 5. Орлова, Е.Р. Бизнес-план: основные проблемы и ошибки, возникающие при его написании / Е.Р. Орлова. – 2-е изд., испр. и доп. – Омега-Л, 2012. – 152 с. 6. Петухова, С.В. Бизнес – планирование / С.В. Петухова.- М.: Омега – Л, 2009. – 236 с. 7. Сборник бизнес-планов: практическое пособие / ред. Ю. Н. Лапыгин. — М.: Омега-Л, 2012. — 310 с. 8. Соколова Т.Ю. AutoCAD 2009 для студента / Т.Ю. Соколова. - Санкт-Петербург: Питер, 2009. 9. Интернет-ресурсы: https://www.blender.org/