Скачать 182.71 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» Факультет химической техники и кибернетики Кафедра прикладной математики "УТВЕРЖДАЮ" Проректор по учебной работе ______________В.В. Рыбкин "____"____________ 2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (наименование дисциплины по учебному плану)
Форма обучения Очная Иваново, 2011 г. 1. Цели и задачи дисциплины Оптимизация как раздел математики существует и развивается сравнительно длительное время. Под оптимизацией традиционно понимается некий выбор, т.е. то, чем постоянно приходится заниматься в повседневной жизни. Между тем, в научной литературе термин «оптимизация» понимают как процесс или последовательность операций, позволяющих получить уточненное решение. И хотя конечной целью оптимизации является отыскание наилучшего или «оптимального» решения, обычно приходится довольствоваться улучшением известных решений, а не доведением их до совершенства. Поэтому под оптимизацией понимают скорее стремление к совершенству, которое, возможно, и не будет достигнуто. В целом, чем сложнее организуемый процесс, чем больше вкладывается в него материальных средств, чем шире спектр его возможных последствий, тем менее допустимы так называемые «волевые» решения. В этой связи большое значение придается научно обоснованным подходам, позволяющим заранее оценить последствия каждого принятого решения, заранее отбросить недопустимые варианты и рекомендовать те, которые представляются наиболее удачными. Современное состояние развития экономики, основанной на знаниях, техническая конъюнктура порождают новые задачи оптимизации, сложность которых только возрастает. При этом требуются новые математические модели и методы, которые бы учитывали наличие многих критериев, проводя глобальный поиск оптимума. Другими словами, реальность подталкивает развивать математический аппарат оптимизации. Прикладные задачи оптимизации достаточно сложны и существующие методы оптимизации далеко не всегда приводят к верному решению, если не используются человеческие ресурсы. В инженерной практике важно понимание сути методов и алгоритмов их реализации, знание условий их применения, примеры и иллюстрации решения типовых инженерных задач оптимизации. Учебная дисциплина «Оптимизация технологических процессов» является дисциплиной по выбору из цикла профессиональных дисциплин подготовки бакалавров по направлению 151000 Технологические машины и оборудование. Дисциплина реализуется на факультете химической технологии и кибернетики кафедрой прикладной математики. Содержание дисциплины «Оптимизация технологических процессов» относится к специальным разделам математики, поэтому предполагается, что обучающийся владеет необходимыми общекультурными и профессиональными компетенциями на достаточном уровне. Цель курса – изложить в ракурсе инженерного дела задачи, принципы и рабочие алгоритмы оптимизации технологических процессов; усвоение студентами материала в области современных методов оптимизации, в освоении приемов алгоритмизации и программирования для реализации этих методов на современной компьютерной технике. Данный курс ставит своей задачей дать теоретические основы и представления, а также практическое овладение по исследованию технологических процессов с целью их оптимизации, развить творческие способности, необходимые для дальнейшей профессиональной деятельности. В соответствии с данной задачей рассмотрение каждого конкретного метода (задачи) рекомендуется иллюстрировать программным алгоритмом и численным контрпримером с результатами реализации моделей. 2. Место дисциплины в структуре ООП Учебная дисциплина «Оптимизация технологических процессов» (далее – ОТП) является дисциплиной по выбору из цикла профессиональных дисциплин подготовки бакалавров по направлению 151000 Технологические машины и оборудование, изучается в 7 семестре на 4 курсе (завершающем). Концептуальными основами обучения ОТП при реализации компетентностно-ориентированной образовательной программы является контекстное обучение и междисциплинарная интеграция в единстве с фундаментальностью обучения. Для успешного усвоения дисциплины студент должен знать: - принципы использования природных ресурсов, энергии и материалов; основные математические, физические, химические и др положения, законы и сведения; ренциальных уравнений и элементов теории уравнений математической физики, теории вероятностей и математической статистики, математических методов решения профессиональных задач; уметь:
владеть:
3. Требования к результатам освоения дисциплины Содержание дисциплины охватывает круг вопросов и задач, связанных с профессиональной деятельностью выпускника (производственно-технологический, организационно-управленческий, научно-исследовательский и проектный вид деятельности). Дисциплина направлена на формирование следующих компетенций выпускника (согласно ФГОС):
В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление:
знать:
уметь:
владеть:
4. Объем дисциплин и виды учебной работы Дисциплина преподается в 7 семестре 4 курса, общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единицы / 216 часов.
5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины Модуль 1. Основы оптимизации технологических процессов
Модуль 2. Основы моделирования технологических процессов
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами В связи с тем, что дисциплина ОТП изучается в 7 семестре 4 курса, то она является квинтэссенций знаний и компетенций студентов, освоивших предшествующие дисциплины.
6. Лабораторный практикум
7. Практические занятия (семинары) Практические занятия по данной дисциплине не предусмотрены. 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) Курсовые проекты или работы данной дисциплине не планируются 9. Образовательные технологии и методические рекомендации по организации изучения дисциплины Наиболее распространенными формами организации изучения / преподавания математики для достижения определенных результатов обучения и развития компетенций являются следующие: 1) Лекции, мастер-классы – передача учебной информации от преподавателя студентам, как правило, с использованием компьютерных и технических средств, направленная в основном на приобретение студентами новых теоретических и фактических знаний. 2) Практические занятия – решение конкретных задач (математическое моделирование, расчеты и др.) на основании теоретических и фактических знаний, направленное в основном на приобретение новых фактических знаний, теоретических и практических умений; 3) Самостоятельная работа – изучение студентами теоретического материала, подготовка к лекциям, практическим занятиям, оформление конспектов лекций, написание рефератов, отчетов, выполнение расчетных работ с применением ИКТ для приобретения новых теоретических и фактических знаний, теоретических и практических умений; 4) Консультации и тьюторство – индивидуальное общение преподавателя и студента, руководство его учебно-познавательной деятельностью с целью передачи опыта, углубления теоретических и фактических знаний, приобретенных студентом на лекциях, в процессе практических занятий, в результате самостоятельной работы. 10. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Согласно подходам разработчиков ФГОС ВПО обучающиеся должные владеть совокупностью компетенций, оценка уровня сформированности которых проводится в режиме ткущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации и итоговой государственной аттестации выпускников. Для проведения входного, текущего и итогового контроля учебных достижений используется фонд оценочных средств кафедры, обеспечивающий с высокой объективностью, обоснованностью и сопоставимостью оценки уровня приобретенных компетенций и включающий в себя как традиционные, так и инновационные оценочные средства. Под традиционными оценочными средствами понимаются материал для проведения собеседования, анкеты, вопросы для устного опроса, деловая игра, стандартизированные контрольные работы. К инновационным средствам относятся научно обоснованные педагогические тесты, кейс-измерители, портфолио, компетентностные тесты, квазипрофессиональные задачи (т.е. задачи, максимально приближенные по содержанию будущей профессиональной деятельности специалиста). В соответствии с рейтинговой системой работа студента за семестр должна оцениваться в 50 баллов, которые включают в себя баллы за работу на практических занятиях, выполнение контрольных работ, тестов, подготовка рефератов, докладов, выполнение домашних практических задач. Примерная схема распределения баллов может быть следующей: Входной контроль – 5 баллов; Текущий контроль по темам модуля – 30 баллов; Самостоятельная работа – 5 баллов. Реферат (-ы) / доклад (-ы) по определенной теме модуля – 5 баллов; Посещаемость аудиторных занятий – 5 баллов. Учитывая, что данная дисциплина изучается в течение трех семестров, предполагается распределение данных 50 баллов в процентном соотношении от видов, форм и средств контроля с учетом вклада каждого модуля в дисциплину. Минимальное количество баллов, которое необходимо набрать за работу в семестре, равно 26. Для самостоятельной работы используются задания и задачи из перечисленных ниже учебных пособий. Примерная тематика докладов
Задания для лабораторных работ берутся из следующих методических пособий Зуева Г.А. Методы оптимизации Учебное пособие / Зуева Г.А., Кулакова С.В., Петрова Е.А., Малыгин А.А. Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2010. – 80 с. Список вопросов к экзамену по курсу
4. Методы поиска экстремума функции
5. Методы первого порядка
6. Методы второго порядка 6.1. Метод Ньютона 6.2. Метод Ньютона-Рафсона 7. Методы поиска условного экстремума 7.1. Метод штрафов 7.2. Метод барьерных функций 7.3. Комбинированный метод штрафных функций 7.4. Метод проекции градиента 7.5. Метод Зойтендейка 8. Задачи линейного программирования 8.1. Симплекс-метод 8.2. Метод ветвей и границ для ЗЛЦП 8.3. Метод Гомори 8.4. Методы решения транспортных задач 8.4.1. Метод северо-западного угла 8.4.2. Метод минимального элемента 8.4.3. Метод потенциалов 9. Практическое приложение теории расписаний в оптимизации технологических процессов. 10. Динамическое программирование. Общая постановка задачи ДП. 11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература Гартман, Т.Н. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов : Учеб. пособие для вузов / Т.Н. Гартман, Д.В. Клушин. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. – 416 с. Пантелеев, А. В. Методы оптимизации в примерах и задачах: Учеб. пособие / А. В. Пантелеев, Т. А. Летова. – 2-е изд., исправл. – М.: Высш. шк., 2005. – 544 с.: ил. Холоднов, В.А. Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов: Практическое руководство / А.В. Холоднов, Т.В. Богачева, Л.И. Глушкова. – СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2003. – 480 с. Измаилов, А. Ф. Численные методы оптимизации / А. Ф. Измаилов, М. В. Солодов. - М.: Физматлит, 2003. - 300 с. - Библиогр. : с. 294-296. - Предм. указ. : с. 297-300. - ISBN 5-9221-0045-9. Математические методы и модели в расчетах на ЭВМ: Метод. указ. / Федер. агентство по образованию Р Ф ; ГОУВПО Иван. гос.хим.-технол. ун-т ; сост. С. В. Кулакова. - Иваново, 2005. - 36 с., № 962. Методы оптимизации: Метод. указ. / Иваново, Иван. гос. хим.-технол. ун-т; сост. С.И. Смуров, Т.В. Сокольская, В.А. Бобкова. Цирлин,А.М. Методы оптимизации в необратимой термодинамике и микроэкономике / А. М. Цирлин; А.М.Цирлин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 415с. - Библиогр.:с.403-413. - ISBN 5-9221-0265-6. б) дополнительная литература
в) электронные учебные ресурсы - тренировочные и контрольные тесты по каждому модулю; г) программное обеспечение
д) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: www.exponenta.ru , www.allmaths.ru и др. 12. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Проведение лекций предполагается в аудиториях, оснащенных мультимедийным оборудованием. Лабораторные работы проводятся в компьютерном классе для решения задач с применением математических пакетов прикладных программ. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки. Автор ___________________________ Малыгин А.А. (подпись, ФИО) Заведующий кафедрой_________________________________________ Зуева Г.А Рецензент д.т.н., проф. кафедры прикладной математики Ивановского государственного Энергетического университета_________________________________Жуков В.П. (подпись, ФИО) Программа одобрена на заседании научно-методического совета факультета химической техники и кибернетики ИГХТУ от «_____» ________ 201__ года, протокол №____. Председатель НМС ________________________________________Липин А.Г. |
Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация... Курс «Моделирование и оптимизация технологических процессов» является прикладной наукой, занимающейся вопросами моделирования рациональных... | Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация Курс «Моделирование и оптимизация технологических процессов» является прикладной наукой, занимающейся вопросами моделирования рациональных... | ||
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация... | Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом... Автоматизация технологических процессов и производств и профилю подготовки Автоматизация технологических процессов и производств... | ||
Мгупб Методические указания предназначены для студентов, изучающих курс «Автоматизация технологических процессов и производств» и«Системы... | Программа научного семинара " Моделирование и оптимизация бизнес процессов " Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 080500. 68 Бизнес-информатика... | ||
Рабочая программа дисциплины «Автоматизация технологических процессов и производств» Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями гос впо по направлению подготовки по специальности 220301 «Автоматизация... | Учебно-методический комплекс по дисциплине «технология материалов и покрытий» Целью дисциплины является изучение общих подходов к описанию и анализу технологических процессов, а так же сущности и назначения... | ||
Рабочая программа дисциплины Организация охраны труда Направление... Профиль подготовки Промышленная безопасность технологических процессов и производств | Рабочая программа дисциплины Теплофизика Направление подготовки 280700... Профиль подготовки Промышленная безопасность технологических процессов и производств | ||
Рабоч ая учебная программа дисциплины Технология материалов твердотельной электроники Целью освоения дисциплины является изучение общих подходов к описанию и анализу технологических процессов, а так же сущности и назначения... | Рабочая учебная программа дисциплины Особое внимание уделяется перспективным техническим средствам для обеспечения рациональных и эффективных схем товародвижения в торгово-технологических... | ||
Рабочая программа по дисциплине в «Основы функционирования технологических... В «Основы функционирования технологических процессов в производстве швейных изделий» | Рабочая программа дисциплины «технические измерения и приборы» Дисциплина “Технические измерения и приборы” призвана дать знания студенту-бакалавру по направлению 220700 “Автоматизация технологических... | ||
Методические указания и контрольные задания по выполнению внеаудиторной... Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по мдк 04. 01 «Автоматизация технологических процессов», для... | Основная образовательная программа высшего профессионального образования... Направление подготовки 220700-68 Автоматизация технологических процессов и производств |