Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
УТВЕРЖДАЮ
Председатель Ученого совета,
ректор, академик НАН РК
_______________________
«____»_____________20__ г.
ПРОГРАММА ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ДЛЯ МАГИСТРАНТА (SYLLABUS)
Дисциплина APPPCCT 6305 «Автоматизация производственных процессов с применением CAD/CAM технологий»
Модуль MМ 16 – «Математическое моделирование»
Специальность 6M071200 «Машиностроение»
Форма обучения – очная, научно-педагогическая
Институт Машиностроения
Кафедра «Технология машиностроения»
2012
Предисловие
Программа обучения по дисциплине для магистранта (syllabus) разработана: д. т.н., проф. , ст. преподаватель
Обсуждена на заседании кафедры «Технология машиностроения»
Протокол № _______ от «____»______________20___ г.
Зав. кафедрой ________________ «____»____________20___ г.
(подпись)
Одобрена учебно-методическим советом Института Машиностроения
Протокол № ________ от «_____»_____________20___ г.
Председатель ________________ «____»____________ 20___ г.
(подпись)
Сведения о преподавателе и контактная информация
Жетесова Гульнара Сантаевна, д. т.н., профессор, зав. кафедрой ТМ
ст. преподаватель кафедры ТМ
Кафедра «Технология машиностроения» находится в главном корпусе КарГТУ (Б. Мира, 56), аудитория 334, контактный телефон (56-59-35) доп.1057,
Трудоемкость дисциплины
Семестр | Количество кредитов/ECTS | Вид занятий | Количество часов СРМ | Общее количество часов | Форма контроля | ||||
количество контактных часов | количество часов СРМП | всего часов | |||||||
лекции | практические занятия | лабораторные занятия | |||||||
4 | 2/6 | 30 | - | - | 60 | 90 | 60 | 150 | экзамен |
Характеристика дисциплины
Дисциплина «Автоматизация производственных процессов с применением CAD/CAM технологий» является частью подготовки студента, позволяющей произвести действия, направленные на обучение основам автоматизированного проектирования технологических процессов.
Цель дисциплины
Изучение данной дисциплины ставит целью углубленное изучение магистрантом современной теории автоматизированного проектирования технологических процессов.
Задачи дисциплины
Задачи дисциплины следующие:
научить магистрантов автоматизированному проектированию технологических процессов на основе современных пакетов прикладных программ.
В результате изучения данной дисциплины магистранты должны:
знать:
основные направления и тенденции развития САПР, возможности различных САПР, возможности расширения САПР, способы и порядок ввода в ЭВМ входной информации о объектах проектирования, две основные группы САПР ТП.
уметь:
разработать техпроцесс изготовления деталей машин с использованием ВТ и имеющихся ППП, внести корректировку в разработанный техпроцесс.
приобрести практические навыки:
в программировании задач проектирования технологических процессов (ТП), в пользовании современными САПР ТП.
быть компетентным:
в области обеспечения САПР, конфигурации технических средств и их применяемости в САПР различного класса систем, о системном программном обеспечении, о имеющихся пакетах прикладных программ (ППП) и САПР ТП, о перспективах развития и основных направлениях совершенствования САПР ТП.
Пререквизиты
Для изучения данной дисциплины необходимо усвоение следующих дисциплин (с указанием разделов (тем)):
Дисциплина | Наименование разделов (тем) |
Оценка прочности и надежности объектов в машиностроении на основе математического моделирования | Все разделы |
Постреквизиты
Знания, полученные при изучении дисциплины «Автоматизация производственных процессов с применением CAD/CAM технологий», используются при написании магистерской диссертации.
Содержание дисциплины
Содержание дисциплины по видам занятий и их трудоемкость
Наименование раздела, (темы) | Трудоемкость по видам занятий, ч. | ||||
лекции | практические | лабораторные | СРМП | СРМ | |
1 Системный подход к проектированию. | 2 | 4 | 4 | ||
2 Системы автоматизированного проектирования и их место среди других автоматизированных систем. | 2 | 4 | 4 | ||
3 Техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования | 2 | 4 | 4 | ||
4 Математическое обеспечение анализа проектных решений | 2 | 4 | 4 | ||
5 Методы и алгоритмы анализа на макроуровне. | 2 | 4 | 4 | ||
6 Математическое обеспечение анализа на микроуровне. Математические модели на микроуровне. Методы анализа на микроуровне. МКЭ в программах анализа механической прочности. | 2 | 4 | 4 | ||
7 Математическое обеспечение анализа на системном уровне. Основные сведения из теории массового обслуживания. Аналитические модели СМО. Пример аналитической модели. | 2 | 4 | 4 | ||
8 Имитационное моделирование СМО. | 2 | 4 | 4 | ||
9 Математическое обеспечение подсистем машинной графики и геометрического моделирования | 2 | 4 | 4 | ||
10 Математическое обеспечение синтеза проектных решений. | 2 | 4 | 4 | ||
11 Обзор методов оптимизации. Классификация методов математического программирования. | 2 | 4 | 4 | ||
12 Постановка задач структурного синтеза. Процедуры синтеза проектных решений. | 2 | 4 | 4 | ||
13 Методическое и программное обеспечение автоматизированных систем. | 2 | 4 | 4 | ||
14 Системы автоматизированного проектирования в машиностроении. | 3 | 6 | 6 | ||
ИТОГО: | 30 | 60 | 60 |
Тематический план самостоятельной работы магистранта с преподавателем
Наименование темы СРМП | Цель занятия | Форма проведения занятия | Содержание задания | Рекомендуемая литература |
1 Системный подход к проектированию. | Углубление знаний по данной теме | Опрос студентов по теме | Понятие инженерного проектирования. Принципы системного подхода. Основные понятия системотехники | [1,2,3,4] |
2 Системы автоматизированного проектирования и их место среди других автоматизированных систем. | Углубление знаний по данной теме | Опрос студентов по теме. Решение задач согласно выданному заданию | Этапы жизненного цикла промышленных изделий. Структура САПР. Разновидности САПР. Понятие о CALS-технологиях. Особенности проектирования автоматизированных систем. Этапы проектирования. Открытые системы. | [1,2,3,4,5] |
3 Техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Структура технического обеспечения. Требования, предъявляемые к техническому обеспечению. Типы сетей. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Аппаратура рабочих мест в автоматизированных системах проектирования и управления. | [1,2,3,4,5,16] |
4 Математическое обеспечение анализа проектных решений | Углубление знаний по данной теме | Опрос студентов по теме | Компоненты математического обеспечения. Математический аппарат в моделях разных иерархических уровней. Требования к математическим моделям и численным методам в САПР. Место процедур формирования моделей в маршрутах проектирования. Математические модели в процедурах анализа на макроуровне. | [1,2,3,4,5,16] |
5 Методы и алгоритмы анализа на макроуровне. | Углубление знаний по данной теме | Опрос студентов по теме | Выбор методов анализа во временной области. Алгоритм численного интегрирования СОДУ. Методы решения систем нелинейных алгебраических уравнений. Методы решения систем линейных алгебраических уравнений. Анализ в частотной области. Многовариантный анализ. Организация вычислительного процесса в универсальных программах анализа на макроуровне. | [1,2,3,4,5, 10,16] |
6 Математическое обеспечение анализа на микроуровне. Математические модели на микроуровне. Методы анализа на микроуровне. МКЭ в программах анализа механической прочности. | Углубление знаний по данной теме | Опрос студентов по теме | Математические модели на микроуровне. Методы анализа на микроуровне. МКЭ в программах анализа механической прочности. Математическое обеспечение анализа на функционально-логическом уровне. Моделирование и анализ аналоговых устройств. Математические модели дискретных устройств. Методы логического моделирования. | [3,4,5,6] |
7 Математическое обеспечение анализа на системном уровне. | Углубление знаний по данной теме | Опрос студентов по теме | Основные сведения из теории массового обслуживания. Аналитические модели СМО. Пример аналитической модели. | [2,3,5,10] |
8 Имитационное моделирование СМО. | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Событийный метод моделирования. Краткое описание языка GPSS. Сети Петри. Анализ сетей Петри. | [3,4,6,8,9] |
9 Математическое обеспечение подсистем машинной графики и геометрического моделирования | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Компоненты математического обеспечения. Геометрические модели. Методы и алгоритмы машинной графики (подготовки к визуализации). | [9,10,11] |
10 Математическое обеспечение синтеза проектных решений. | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Постановка задач параметрического синтеза. Место процедур синтеза в проектировании. Критерии оптимальности. Задачи оптимизации с учетом допусков. | [9,10,11] |
11 Обзор методов оптимизации. Классификация методов математического программирования. | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Методы одномерной оптимизации. Методы безусловной оптимизации. Необходимые условия экстремума. Методы поиска условных экстремумов. | [1,2,3,4,9] |
12 Постановка задач структурного синтеза. Процедуры синтеза проектных решений. | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Задача принятия решений. Представление множества альтернатив. Морфологические таблицы. Альтернативные графы. Исчисления. Планирование процессов и распределение ресурсов. | [1,2,3,4,9] |
13 Методическое и программное обеспечение автоматизированных систем. | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Функции сетевого программного обеспечения. Функции и характеристики сетевых операционных систем. Системы распределенных вычислений. Прикладные протоколы и телекоммуникационные информационные услуги. Информационная безопасность. | [1,2,3,4,9] |
14 Системы автоматизированного проектирования в машиностроении. | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Основные функции и проектные процедуры, реализуемые в ПО САПР. Примеры программ. | [1,2,3,4,9] |
Темы контрольных заданий для СРМ
1 Системный подход к проектированию.
2 Системы автоматизированного проектирования и их место среди других автоматизированных систем.
3 Техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования
4 Математическое обеспечение анализа проектных решений
5 Методы и алгоритмы анализа на макроуровне.
6 Математическое обеспечение анализа на микроуровне. Математические модели на микроуровне. Методы анализа на микроуровне. МКЭ в программах анализа механической прочности.
7 Математическое обеспечение анализа на системном уровне. Основные сведения из теории массового обслуживания. Аналитические модели СМО. Пример аналитической модели.
8 Имитационное моделирование СМО.
9 Математическое обеспечение подсистем машинной графики и геометрического моделирования
10 Математическое обеспечение синтеза проектных решений.
11 Обзор методов оптимизации. Классификация методов математического программирования.
12 Постановка задач структурного синтеза. Процедуры синтеза проектных решений.
13 Методическое и программное обеспечение автоматизированных систем.
14 Системы автоматизированного проектирования в машиностроении.
Критерии оценки знаний магистрантов
Экзаменационная оценка по дисциплине определяется как сумма максимальных показателей успеваемости по рубежным контролям (до 60%) и итоговой аттестации (экзамен) (до 40%) и составляет значение до 100% в соответствии с таблицей.
Оценка по буквенной системе | Цифровые эквиваленты буквенной оценки | Процентное содержание усвоенных знаний | Оценка по традиционной системе |
А А- | 4,0 3,67 | 95-100 90-94 | Отлично |
В+ В В- | 3,33 3,0 2,67 | 85-89 80-84 75-79 | Хорошо |
С+ С С- D+ D- | 2,33 2,0 1,67 1,33 1,0 | 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 | Удовлетворительно |
F | 0 | 0-49 | Неудовлетворительно |
Оценка «А» (отлично) выставляется в том случае, если магистрант в течение семестра показал отличные знания по всем программным вопросам дисциплины, а также по темам самостоятельной работы, регулярно сдавал рубежные задания, проявлял самостоятельность в изучении теоретических и прикладных вопросов по основной программе изучаемой дисциплины, а также по внепрограммным вопросам.
Оценка «А-» (отлично) предполагает отличное знание основных законов и процессов, понятий, способность к обобщению теоретических вопросов дисциплины, регулярную сдачу рубежных заданий по аудиторной и самостоятельной работе.
Оценка «В+» (хорошо) выставляется в том случае, если магистрант показал хорошие и отличные знания по вопросам дисциплины, регулярно сдавал семестровые задания в основном на «отлично» и некоторые на «хорошо».
Оценка «В» (хорошо) выставляется в том случае, если магистрант показал хорошие знания по вопросам, раскрывающим основное содержание конкретной темы дисциплины, а также темы самостоятельной работы, регулярно сдавал семестровые задания на «хорошо» и «отлично».
Оценка «В-»(хорошо) выставляется магистранту в том случае, если он хорошо ориентируется в теоретических и прикладных вопросах дисциплины как по аудиторным, так и по темам СРМ, но нерегулярно сдавал в семестре рубежные задания и имел случаи пересдачи семестровых заданий по дисциплине.
Оценка «С+» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если он владеет вопросами понятийного характера по всем видам аудиторных занятий и СРМ, может раскрыть содержание отдельных модулей дисциплины, сдает на «хорошо» и «удовлетворительно» семестровые задания.
Оценка «С» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если он владеет вопросами понятийного характера по всем видам аудиторных занятий и СРМ, может раскрыть содержание отдельных модулей дисциплины, сдает на «удовлетворительно» семестровые задания.
Оценка «С-» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если студент в течение семестра регулярно сдавал семестровые задания, но по вопросам аудиторных занятий и СРМ владеет только общими понятиями и может объяснить только отдельные закономерности и их понимание в рамках конкретной темы.
Оценка «D+» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если он нерегулярно сдавал семестровые задания, по вопросам аудиторных занятий и СРМ владеет только общими понятиями и может объяснить только отдельные закономерности и их понимание в рамках конкретной темы.
Оценка «D-» (удовлетворительно) выставляется магистранту в том случае, если он нерегулярно сдавал семестровые задания, по вопросам аудиторных занятий и СРМ владеет минимальным объемом знаний, а также допускал пропуски занятий.
Оценка «F» (неудовлетворительно) выставляется тогда, когда магистрант практически не владеет минимальным теоретическим и практическим материалом аудиторных занятий и СРМ по дисциплине, нерегулярно посещает занятия и не сдает вовремя семестровые задания.
Рубежный контроль проводится на 7-й и 14-й неделях обучения и складывается исходя из следующих видов контроля:
Вид контроля | %-ое содержание | Академический период обучения, неделя | Итого, % | ||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |||
Тест | 5 | * | 5 | ||||||||||||||
Выполнение контрольной работы | 10 | * | * | 20 | |||||||||||||
Практические работы | 5 | ** | * | * | * | * | * | * | 35 | ||||||||
Экзамен | 40 | ||||||||||||||||
Модули | 30 | 30 | 60 | ||||||||||||||
Итого | 100 |
Политика и процедуры
При изучении дисциплины «Автоматизация производственных процессов с применением CAD/CAM технологий» прошу соблюдать следующие правила:
1. Не опаздывать на занятия.
2. Не пропускать занятия без уважительной причины, в случае болезни прошу представлять справку, в других случаях – объяснительную записку.
3. Отрабатывать пропущенные занятия независимо от причины пропусков.
4. Активно участвовать в учебном процессе.
5. Быть терпимыми, открытыми, откровенными и доброжелательными к сокурсникам и преподавателям.
Учебно-методическая обеспеченность дисциплины
Ф. И.О автора | Наименование учебно-методической литературы | Издательство, год издания | Количество экземпляров | ||
в библиотеке | на кафедре | ||||
Основная литература |
| ||||
1. Под ред. | САПР технологических процессов, режущих инструментов, приспособлений | М.: Машиностроение, 1988- 350с. | 150 | - |
|
2. Под ред. . | Диалоговые САПР технологических процессов. | М.: Машиностроение, 2000.-232 с. | 5 | - |
|
3. | САПР технологических процессов: Учебник для студентов | М.: издательский центр «Академия», 2007.-272 с. | 2 | - |
|
Дополнительная | литература |
| |||
4. Под ред. . | Системы автоматизированного проектирования 41-49 | М.: Высшая школа, 1986г..-243 с. | 11 | - |
|
5. Под ред , | Справочник по САПР. | Киев, Техника, 1988- 375с.. | 15 | - |
|
6. Под ред. | Диалоговое проектирование технологических процессов. | М.: Машиностроение1983.- 254с. | 10 | - |
|
7. , | Формализация проектирования процессов обработки резанием | М.: Машиностроение, 1986.- 136с. | 3 | - |
|
1. Под общ. ред, А. Г Братухина. | Информационные технологии в наукоемком машиностроении: Компьютерное обеспечение индустриального бизнеса | Киев: Техника, 2001. | 10 | - |
|
2. , Филинов ЕМ. | Мобильность программ и данных в открытых информационных системах. | М: Научная книга, 1997. | 10 | - |
|
3. , | Телекоммуникационные технологии и сети. | М.: Изд-во МГТУ им. , 2000. | 10 | - |
|
4 Под ред. и . | . Основы логистики: Учеб. пособие | М.: ИНФРА-М. 2002. | 10 | - |
|
5. . | Теория систем | М: Высш. шк.. 1997. | 10 | - |
|
6. Адаме Дж. | Математические основы машинной графики: | Пер. с англ. М.: Мир, 2001. | 10 | - |
|
7. , Тимофеев ПЛ., | Зашита информации в компьютерных системах и сетях. | М.: Радио и связь, 2001. | 10 | - |
|
8. В 9 кн. / Под ред. . | Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для втузов | М.: Высш. шк., 1986. | 10 | - |
|
9. | Имитационное моделирование. | М.: Высш. шк.. 1990. | 10 | - |
|
Вопросы для самоконтроля
1. Системный подход к проектированию.
2. Понятие инженерного проектирования.
3. Принципы системного подхода.
4. Основные понятия системотехники
5. Структура процесса проектирования. Иерархическая структура проектных спецификаций и иерархические уровни проектирования.
6. Стадии проектирования. Содержание технических заданий на проектирование.
7. Классификация моделей и параметров, используемых при автоматизированном проектировании. Типовые проектные процедуры.
8. Системы автоматизированного проектирования и их место среди других автоматизированных систем.
9. Этапы жизненного цикла промышленных изделий.
10. Структура САПР. Разновидности САПР. Понятие о CALS-технологиях.
11. Особенности проектирования автоматизированных систем. Этапы проектирования. Открытые системы.
12. Техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования
13. Структура технического обеспечения. Требования, предъявляемые к техническому обеспечению.
14. Типы сетей. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем.
15. Аппаратура рабочих мест в автоматизированных системах проектирования и управления.
16. Вычислительные системы в САПР. Периферийные устройства. Особенности технических средств в АСУТП.
17. Методы доступа в локальных вычислительных сетях. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов.
18. Маркерные методы доступа.
19. Локальные вычислительные сети Ethernet. Состав аппаратуры. Структура кадра. Разновидности сетей Ethernet.
20. Сети кольцевой топологии.
21. Каналы передачи данных в корпоративных сетях. Характеристики и типы каналов передачи данных.
22. Радиоканалы.
23. Аналоговые каналы.
24. Цифровые каналы.
25. Организация дуплексной связи.
26. Стеки протоколов и типы сетей в автоматизированных системах. Протокол TCP. Протокол ГР. Адресация в ТСРЛР. Другие протоколы стека ТСРЛР. Протоколы SPX/IPX. 25 и Frame Relay.
27. Сети ATM. Промышленные сети.
28. Сетевое коммутационное оборудование.
29. Математическое обеспечение анализа проектных решений.
30. Компоненты математического обеспечения.
31. Математический аппарат в моделях разных иерархических уровней. Требования к математическим моделям и численным методам в САПР. Место процедур формирования моделей в маршрутах проектирования.
32. Математические модели в процедурах анализа на макроуровне. Исходные уравнения моделей.
33. Примеры компонентных и топологических уравнений.
34. Представление топологических уравнений. Особенности эквивалентных схем механических объектов.
35. Характеристика методов формирования ММС. Узловой метод.
36. Методы и алгоритмы анализа на макроуровне. Выбор методов анализа во временной области.
37. Алгоритм численного интегрирования СОДУ. Методы решения систем нелинейных алгебраических уравнений.
38. Методы решения систем линейных алгебраических уравнений.
39. Анализ в частотной области. Многовариантный анализ.
40. Организация вычислительного процесса в универсальных программах анализа на макроуровне.
41. Математическое обеспечение анализа на микроуровне. Математические модели на микроуровне.
42. Методы анализа на микроуровне. МКЭ в программах анализа механической прочности.
43. Математическое обеспечение анализа на функционально-логическом уровне. Моделирование и анализ аналоговых устройств.
44. Математические модели дискретных устройств.
45. Методы логического моделирования.
46. Математическое обеспечение анализа на системном уровне. Основные сведения из теории массового обслуживания. Аналитические модели СМО.
47. Имитационное моделирование СМО.
48. Событийный метод моделирования. Краткое описание языка GPSS.
49. Сети Петри. Анализ сетей Петри.
50. Математическое обеспечение подсистем машинной графики и геометрического моделирования. Компоненты математического обеспечения. Геометрические модели. Методы и алгоритмы машинной графики (подготовки к визуализации).
51. Математическое обеспечение синтеза проектных решений. Постановка задач параметрического синтеза.
52. Место процедур синтеза в проектировании. Критерии оптимальности. Задачи оптимизации с учетом допусков.
53. Обзор методов оптимизации. Классификация методов математического программирования.
54. Методы одномерной оптимизации.
55. Методы безусловной оптимизации. Необходимые условия экстремума.
56. Методы поиска условных экстремумов.
57. Постановка задач структурного синтеза.
58. Процедуры синтеза проектных решений.
59. Задача принятия решений. Представление множества альтернатив.
60. Морфологические таблицы.
61. Альтернативные графы. Исчисления.
62. Планирование процессов и распределение ресурсов.
63. Методы структурного синтеза в системах автоматизированного проектирования. Метод ветвей и границ.
64. Элементы теории сложности.
65. Методы локальной оптимизации и поиска с запретами.
66. Системы искусственного интеллекта.
67. Методы распространения ограничений. Эволюционные методы.
68. Постановка задачи поиска оптимальных решений с помощью генетических алгоритмов. Простой генетический алгоритм.
69. Разновидности генетических операторов. Генетический метод комбинирования эвристик.
70. Методическое и программное обеспечение автоматизированных систем.
71. Функции сетевого программного обеспечения.
72. Функции и характеристики сетевых операционных систем.
73. Системы распределенных вычислений.
74. Прикладные протоколы и телекоммуникационные информационные услуги.
75. Информационная безопасность.
76. Системы автоматизированного проектирования в машиностроении.
77. Основные функции и проектные процедуры, реализуемые в ПО САПР.
Гос. изд. лиц. г. Подписано в печать г.
Формат 60х90/16
Усл. печ. л. п. л. Тираж экз. Заказ Цена договорная __________________________________________________________________
Издательство Карагандинского государственного технического университета
100027, Караганда, б. Мира, 56
