ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано _______________________ | Утверждаю ______________________ |
Руководитель ООП по направлению 220700 доц. | Зав. кафедрой АТПП доц. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«планирование эксперимента»
Направление подготовки:
220700 Автоматизация технологических процессов и производств
Программа подготовки:
Системы автоматизированного управления в нефтегазопереработке
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составители:
Ассистент каф. АТПП
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1.Цели и задачи дисциплины:
Дисциплина “Планирование эксперимента” призвана познакомить студента, обучающегося по направлению 220700 “Автоматизация технологических процессов и производств”, с основами формирования знаний и умений в области планирования и организации эксперимента, обучить принципам и приемам планирования научного и промышленного эксперимента.
Задачами дисциплины являются:
– изучение принципов планирования и организации научного и промышленного эксперимента, планирования эксперимента при поиске оптимальных условий;
– изучение принципов и законов организации и планирования эксперимента при решении конкретных профессиональных задач;
– освоение математического аппарата планирования и организации эксперимента, при поиске оптимальных условий научного и промышленного эксперимента;
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина “Планирование эксперимента” относится к базовой части профессионального цикла дисциплин.
Для изучения дисциплины студенты должны знать дисциплины “Теория автоматического управления”, ”Математические методы обработки данных”, “Математическое моделирование”, а также уметь программировать и работать на персональном компьютере в объеме курса "Программирование и основы алгоритмизации".
Дисциплина в свою очередь является базой для последующего освоения курсов “Распределенные компьютерные информационно-управляющие системы”, «Интеллектуальные системы», а также необходима для научно-исследовательской работы студентов и выпускной магистерской работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Освоение курса способствует приобретению компетенций:
– способность к самостоятельному изучению новых методов исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);
– способность использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских, проектных и производственных работ, в управлении коллективом, влиять на формирование целей команды, воздействовать на ее социально-психологический климат в нужном для достижения целей направлении, оценивать качество результатов деятельности (ОК-4);
– способность организовывать работу коллектива исполнителей, принимать исполнительские решения в условиях различных мнений, определять порядок выполнения работ (ПК-19);
– способность выбирать оптимальные решения при создании продукции, разработке автоматизированных технологий и производств, средств их технического и аппаратно-программного обеспечения с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты (ПК-21);
– способность проводить математическое моделирование процессов, оборудования, средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления с использованием современных технологий проведения научных исследований (ПК-39);
– способность осуществлять сбор, обработку, анализ, систематизацию и обобщение научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по направлению исследований, выбирать методы и средства решения практических задач (ПК-41);
– способность разрабатывать методики, рабочие планы и программы проведения научных исследований и перспективных технических разработок, подготавливать отдельные задания для исполнителей, научно-технические отчеты, обзоры и публикации по результатам выполненных исследований (ПК-42).
В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
– современные физико-математические методы, применяемые в инженерной и исследовательской практике;
– методы построения моделей и идентификации исследуемых процессов, явлений и объектов; технологию принятия статистических решений;
– методы и алгоритмы планирования измерений и испытаний, а также обработки их результатов и оценки их качества.
Уметь:
– применять физико-математические методы при моделировании задач в области автоматизации технологических процессов и производств;
– формировать планы измерений и испытаний для различных измерительных и экспериментальных задач и обрабатывать полученные результаты с использованием алгоритмов, адекватных сформированным планам.
Владеть:
– навыками построения моделей и решения конкретных задач в области автоматизации технологических процессов и производств;
– навыками использования при решении поставленных задач программных пакетов для ЭВМ.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
9 | 10 | 11 | 12 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 38 | 38 | |||
В том числе: | |||||
Лекции | 6 | 6 | |||
Практические занятия (ПЗ) | 22 | 22 | |||
Семинары (С) | 10 | 10 | |||
Лабораторные работы (ЛР) | |||||
Самостоятельная работа (всего) | 34 | ||||
В том числе: | |||||
Курсовой проект (работа) | |||||
Расчетно-графические работы | |||||
Реферат | 34 | ||||
Другие виды самостоятельной работы | |||||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | 36 экз | ||||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 108 | ||||
3 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1 | Организация и проведение научно-технического исследования. | Понятие научно-технического исследования. Цели. Задачи. Классификация научно-технических исследований. |
2 | Этапы организации и проведения научно-технического исследования | Этапы организации и проведения научно-технического исследования. Структура научно-технического исследования. |
3 | Подготовка и проведение научно-технического исследования | Формирование исследовательской группы. Информационный поиск и составление методики исследования. Предварительная разработка исследования. Подготовка и проведение экспериментальной части исследования. Ошибки исследователя при проведении исследований. |
4 | Обработка данных эксперимента, анализ и обобщение результатов | Выбор входных и выходных переменных. Выбор области экспериментирования. Выбор математической модели объекта. Составление плана эксперимента. Обработка результатов эксперимента. |
5 | Планирование эксперимента при поиске экстремальной области | Метод Гаусса-Зайделя. Метод Бокса-Уилсона. Метод крутого восхождения. Симплексный метод планирования эксперимента. Факторные методы определения экстремума. |
6 | Оформление результатов научно-технического исследования | Оформление результатов научно-технического исследования. Структура отчета. Статьи. Монографии. Диссертации. Открытия. |
7 | Внедрение законченных разработок в промышленность | Внедрение. Научная продукция. Опытно-промышленное и серийное внедрение. |
5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
1. | Распределенные компьютерные информационно-управляющие системы | + | + | + | + | + | ||
2. | Интеллектуальные системы | + | + | + | ||||
3. | Научно исследовательская работа | + | + | + | + | + | + | + |
4. | Выпускная магистерская работа | + | + | + | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1 | Организация и проведение научно-технического исследования. | 2 | 2 | ||||
2 | Этапы организации и проведения научно-технического исследования | 2 | |||||
3 | Подготовка и проведение научно-технического исследования | 4 | 2 | ||||
4 | Обработка данных эксперимента, анализ и обобщение результатов | 4 | 6 | ||||
5 | Планирование эксперимента при поиске экстремальной области | 2 | 6 | ||||
6 | Оформление результатов научно-технического исследования | 4 | 2 | ||||
7 | Внедрение законченных разработок в промышленность | 2 |
6. Лабораторный практикум
не предусмотрено учебным процессом и основной образовательной программой
7. Практические занятия (семинары).
№ п/п | № раздела дисциплины | Тематика практических занятий (семинаров) | Трудо-емкость (час.) |
1 | 1, 3 | Планирование эксперимента | 6 |
2. | 4 | Планирование эксперимента. Нахождение параметров линейного регрессионного уравнения первой степени | 6 |
3. | 5 | Планирование эксперимента при поиске экстремальной области (Использование метода крутого восхождения в решении задач. Использование симплекс-планирования в решении задач.) | 6 |
4. | 6 | Оформление результатов научно-технического исследования | 4 |
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) и рефератов
Выполнение курсового проекта не предусмотрено учебным процессом и основной образовательной программой
Тематика рефератов
1. Статистические методы анализа и обработки экспериментальных данных.
2. Ошибки эксперимента.
3. Планы типа «латинский квадрат» и «греко-латинский квадрат».
4. Способы поиска оптимума функции отклика.
5. Методы определения экстремума.
6. Современное состояние проблемы моделирования в науке и технике.
7. Основные принципы организации эксперимента.
8. Эксперимент как один из ряда других методов опробования теории опытными данными.
9. Основные отличия методов экспериментирования и наблюдения при проверке научных гипотез.
10. Обобщение как цель любого эксперимента. Виды обобщений (для экспериментов с научными и практическими целями).
11. Ошибки исследователя при проведении эксперимента.
12. Общие законы и формы познания мира
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Методы исследований и организация экспериментов / под ред. . Х.: Издательство «Гуманитарный центр», 20с.
2. , , Грановский эксперимента при поиске оптимальных условий.- М.: Наука, 1976.
3. , , Дворецкий моделирование и оптимизация технологических процессов и оборудования: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003.
4. Светозаров статистической обработки результатов измерений. Учебное пособие. – М.: Изд. МИФИ, 2005.
б) дополнительная литература
1. Власов научных исследований и организации эксперимента. – Санкт-Петербург, РИЦ СПГГИ, 20с.
2. , Кафаров оптимизации эксперимента в химической технологии: Учеб. Пособие для хим.-технол. спец. Вузов. 2-е изд., перераб. и доп. – М., 1985.
3. Саврасов решения. – М.: Радио и связь, 2000.
Освоение дисциплины осуществляется с помощью специальных компьютерных математических пакетов EXCEL, Matlab, Mathcad.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для выполнения практических работ, и оформления отчетов используются компьютеры кафедрального вычислительного центра (ауд. 6502) и Межфакультетская лаборатория АСУТП (ауд. 6503, 6406), cо специальным программным обеспечением.
Лекции по дисциплине проводятся в аудиториях, оснащённых мультимедийным оборудованием.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Лекционные занятия проводятся с применением раздаточных материалов, с использованием основных разделов конспекта лекций в электронном виде.
Практические занятия проводятся в аудиториях, снабженными компьютерами со специальным программным обеспечением, а также программными средствами для проведения компьютерных телеконференций (средствами удаленного доступа к рабочим столам). Для текущего контроля используются тестовые контрольные работы на усвоение теоретических знаний и собеседование с преподавателем при защите работ.
Самостоятельная работа включает решение рекомендованных задач, подготовку к практическим занятиям и семинарам, устным опросам, а также подготовку к экзамену.
Работа над рефератом включает выбор студентом темы и согласование ее с преподавателем, поиск и отбор соответствующей литературы по теме, выполнение и оформление работы, защита на семинарском занятии основных положений выполненной работы.
Разработчик:
Ассистент каф. АТПП, к. т.н.
Эксперты:
