Латыпова Лидия Васильевна

Изучение курса по выбору

Материал опубликован 16 October 2015 в группе

Внеурочная деятельность

1173

8014

«УТВЕРЖДАЮ»

. Проректор по учебной работе СурГПУ

______________________

«___»______________________2014г.

РЕЦЕНЗЕНТ:

В.Н. Чернопятов

к.э.н., доцент

Рекомендована к утверждению кафедрой экономики и права

Протокол № 2 от «23» октября 2014г.

Рекомендована к утверждению отделом сертификации и методического сопровождения образовательного процесса

Протокол № ____ от «___»________________________2014г.

В.2.5. «Оптимизация технологических процессов»

Программа дисциплины

/ НРК ОПД Р.02,03/

для студентов

Специальность 221400.62 Управление качеством

Специальности 220501.65

Специализации «Управление качеством»

АВТОР:

Латыпова Лидия Васильевна, к.э.н., доцент

Сургут 2014год

Пояснительная записка

Курс «Оптимизация технологических процессов» предусматривает изучение основных методов оптимизации с целью их дальнейшего применения в профессиональной деятельности. Знание основных концепций и методологии оптимизации является существенной составляющей профессиональной подготовки специалиста в области качества.

Роль и место дисциплины в структуре учебного плана. Оптимизация технологических процессов относится к дисциплинам блока общепрофессиональных дисциплин регионального компонента и представляет наряду с такими дисциплинами как технология и организация производства продукции и услуг, управление процессами, теоретическую основу в процессе подготовки специалистов.

Структура курса по выбору представлена 4 основными разделами, каждый из которых раскрывается соответствующим содержанием.

Целью курса: формирование целостной системы знаний о приоритетных направлениях оптимизации технологических процессов.

Задачи курса по выбору:

- формирование системы знаний о методах оптимизации технологических процессов;

- изучение методов решения однокритериальных и многокритериальных задач оптимизации;

- приобретение навыков по практическому применению оптимизационных методов.

Требования к уровню освоения содержания программы курса по выбору:

Знать:

- теоретические основы методов оптимизации технологических процессов;

- современные прогрессивные технологии производственных процессов.

Уметь:

- оценивать конкретный технический уровень производства предприятия и осуществлять оптимизацию технологических процессов;

- использовать методы решения однокритериальных и многокритериальных задач оптимизации;

Владеть:

- оптимизационными методами.

Опыт:

- работы с литературой прикладного характера, со справочной и методической литературой;

- с отчетными документами организации;

- выработки на основе результатов деятельности организации направлений оптимизации технологических процессов.

Объем изучения дисциплины. Курс «Оптимизация технологических процессов» является вариативной дисциплиной «Профессионального цикла» для направления «Управление качеством» и в соответствии с учебным планом изучается на 3 курсе в 6 семестре.

Объем аудиторной и внеаудиторной нагрузки составляет 108 часов, из которых 8 часов лекций, 40 часов практических занятий, 60 часов самостоятельной работы.

Основными формами проведения занятий являются практические занятия, направленные на отработку умений и формирование навыков практической деятельности специалиста. Предпочтительным является организация творческой деятельности студентов, групповые формы работы, представление вариантов уроков, производственные ситуации. Заключительной формой контроля является экзамен, который включает в себя вопросы теоретического характера. В результате студент должен продемонстрировать не только знания по общим вопросам Оптимизации технологических процессов, но и практические навыки.

Специфика организации учебного процесса и самостоятельной работы студентов по данному курсу:

Планами прохождения курса «Оптимизация технологических процессов» предусматривается значительное количество часов для самостоятельной работы студентов, посвященной более глубокому изучению тем и вопросов данного курса. Курс построен таким образом, что на самостоятельное изучение выносится подготовка к лабораторным работам и изучение некоторых оптимизационных методов.

Критерии оценки знаний и умений:

1. Полное освоение программы курса;

2. освоение тем, определенных на самостоятельное изучение;

3. выполнение контрольных работ, предусмотренных программой курса;

4. умение решать задачи по данному курсу.

Сроки изучения

Курс «Оптимизация технологических процессов» рассчитан на один семестр. Итоговой аттестацией являются результаты экзамена.

Учебно-тематический план курса «Оптимизация технологических процессов»

№ п/п

Тематики занятий

Трудоемкость

Аудиторных

Всего

Лекции

Практические

Темы, выносимые на СРС

Предмет и содержание курса

Технологические процессы производства изделий,

конструкций

Важнейшие виды промышленных материалов и

технологические процессы их производства

Методы оптимизации технологических процессов

Технологический прогресс и его

развитие

Методы безусловной оптимизации функции одной переменной

Методы безусловной оптимизации функции нескольких переменных

Выбор приоритетных направлений

технологического развития

Итого:

108

Содержание курса

Тема 1. Предмет и содержание курса

Понятие технологии: технология как совокупность методов получения продуктов и как

наука. Роль и значение технологии в экономике страны. Материальное производство. Зарождение и развитие технологии. Технологические циклы Н. Д. Кондратьева. Научно-техническая революция (НТР). Конкуренция как движущая сила инновационной деятельности.

Тема 2. Технологические процессы производства изделий, конструкций

Технологические процессы получения заготовок. Технологические процессы механической обработки заготовок. Технологические процессы производства изделий.

Тема 3. Важнейшие виды промышленных материалов и технологические процессы их производства

Основные виды материалов. Их производство и использование. Физические процессы производства промышленных материалов. Химико-технологические процессы. Технологические процессы.

Тема 4. Методы оптимизации технологических процессов

Основные понятия, используемые в задачах оптимизации технологических процессов: понятие об оптимизации; объект оптимизации; критерий оптимальности; этапы решения задачи оптимизации. Виды оптимизационных задач. Методы решения оптимизационных задач.

Тема 5. Технологический прогресс и его развитие

Понятие НТР. Ее основные черты и составные части. Приоритетные направления научно-технического прогресса (НТП) в области развития технологии: новые материалы и технологии их производства и обработки. Новые материалы с ценными и уникальными свойствами.

Тема 6. Методы безусловной оптимизации функции одной переменной

Свойства функций одной переменной. Критерии оптимальности. Методы исключения интервалов: определение границ интервала, метод деления интервала пополам, метод золотого сечения, метод Фибоначчи. Полиноминальная аппроксимация и методы точечного оценивания: метод с использованием квадратичной аппроксимации; (метод Пауэлла); метод с использованием кубической аппроксимации и др.

Тема 7. Методы безусловной оптимизации функции нескольких переменных

Аналитический метод оптимизации. Алгоритмы численных методов многомерной безусловной оптимизации. Методы прямого поиска: поиск по симплексу (метод Нелдера-Мида); метод поиска Хука-Дживса. Методы первого порядка: метод градиентного спуска; метод сопряженных градиентов (Флетчера-Ривса) и др. Методы второго порядка: метод Ньютона и др.

Тема 8. Выбор приоритетных направлений технологического развития

Потенциальные возможности России в области высоких технологий, снижения ресурсоемкости и энергоемкости производства. Выбор новых технологий, сравнительная оценка их эффективности по социально-экономическим, экологическим, финансовым, конъюнктурным и техническим условиям. Показатели технологического уровня и эффективности новой техники и технологии: коэффициенты обновления и выбытия техники, средний возраст и срок службы оборудования.

Основная литература

1. Гончаров, В.А. Методы оптимизации: учебное пособие / В.А. Гончаров. – М.: Высшее образование, 2009. – 191 с.

2. Ромашова, О. Ю. Методы оптимизации и расчеты на ЭВМ технико-экономических задач: учебное пособие/ О.Ю. Ромашова. – Томск : Изд-во ТПУ, 2009. – 210 с.

3. Феденя, А.К. Организация производства и управление предприятием : Учеб. пособие для студентов вузов / А. К. Феденя ; Рец. В.И.Демидов. - Минск : ТетраСистемс, 2009. - 192с.

Дополнительная литература

4. Пантелеев, А.В. Методы оптимизации в примерах и задачах: Учебное пособие / А.В. Пантелеев. – М.: Высш. шк., 2005. -544 с.

5. Рейклейтис, Г.Оптимизация в технике: В 2-х кн./ Г. Рейклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. – М.: Мир, 1986. – 234с.

6. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс/ Б. Банди. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.

Интернет-ресурсы

7. Консультационный портал [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://www. ConsultantPlus.rar

8. Кац М.Д. Проблемы оптимизации технологических процессов. [Электронный рксурс]. – Режим доступа: http://www.masters.donntu.edu.ua/2009/fvti/shparber/library/article8.htm

ПЛАНЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

В.2.5. Оптимизация технологических процессов

Специальность 221400.62 Управление качеством

Специальности 220501.65

Специализации «Управление качеством»

Утверждено на заседании кафедры «23» октября 2014г.

Протокол № 2

Практическое занятие № 1 (4ч)

Тема 1. Технологические процессы производства изделий, конструкций

Форма проведения: коллоквиум

Вопросы, выносимые на обсуждение:

Технологические процессы получения заготовок.
Технологические процессы механической обработки заготовок.
Технологические процессы производства изделий.

Основная литература

1. Феденя, А.К. Организация производства и управление предприятием : Учеб. пособие для студентов вузов / А. К. Феденя ; Рец. В.И.Демидов. - Минск : ТетраСистемс, 2009. - 192с.

Дополнительная литература

2. Рейклейтис, Г.Оптимизация в технике: В 2-х кн./ Г. Рейклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. – М.: Мир, 1986. – 234с.

Интернет-ресурсы

3. Кац М.Д. Проблемы оптимизации технологических процессов. [Электронный рксурс]. – Режим доступа: http://www.masters.donntu.edu.ua/2009/fvti/shparber/library/article8.htm

Практическое занятие № 2 (6ч)

Тема 2. Важнейшие виды промышленных материалов и технологические процессы их производства

Форма проведения: минизачёт

Вопросы, выносимые на обсуждение:

1. Основные виды материалов.

2. Производство и использование.

3. Физические процессы производства промышленных материалов.

4. Химико-технологические процессы.

5. Технологические процессы.

Основная литература

Дополнительная литература

2. Рейклейтис, Г.Оптимизация в технике: В 2-х кн./ Г. Рейклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. – М.: Мир, 1986. – 234с.

Интернет-ресурсы

Практическое занятие № 3 (6ч)

Тема 3. Методы оптимизации технологических процессов

Форма проведения: Конференция

1. Оптимизации технологических процессов.

2. Критерий оптимальности.

3. Этапы решения задачи оптимизации.

4. Виды оптимизационных задач.

5. Методы решения оптимизационных задач.

Основная литература

1. Гончаров, В.А. Методы оптимизации: учебное пособие / В.А. Гончаров. – М.: Высшее образование, 2009. – 191 с.

Дополнительная литература

3. Пантелеев, А.В. Методы оптимизации в примерах и задачах: Учебное пособие / А.В. Пантелеев. – М.: Высш. шк., 2005. -544 с.

4. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс/ Б. Банди. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.

Интернет-ресурсы

5. Кац М.Д. Проблемы оптимизации технологических процессов. [Электронный рксурс]. – Режим доступа: http://www.masters.donntu.edu.ua/2009/fvti/shparber/library/article8.htm

Практическое занятие № 4 (6ч)

Тема 4. Технологический прогресс и его развитие

Форма проведения: минизачёт

1. Понятие НТР. Ее основные черты и составные части.

2. Приоритетные направления научно-технического прогресса (НТП) в области развития технологии: новые материалы и технологии их производства и обработки.

3. Новые материалы с ценными и уникальными свойствами.

Основная литература

Дополнительная литература

2. Рейклейтис, Г.Оптимизация в технике: В 2-х кн./ Г. Рейклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. – М.: Мир, 1986. – 234с.

Интернет-ресурсы

Практическое занятие № 5 (6ч)

Тема5. Методы безусловной оптимизации функции одной переменной.

Форма проведения: Лабораторная работа 1.

Определение границ интервала поиска оптимума одномерной функции

Контрольные вопросы

1. К каким одномерным функциям могут быть применены методы исключения интервала?

2. На какие этапы можно разбить процедуру поиска минимума функции методами исключения интервала?

3. Как влияет величина шага на результаты поиска границ интервала?

Задания для самостоятельной работы

Задание. Самостоятельно подготовиться к лабораторной работе №1 по материалам лекции и рекомендуемой литературе, ответить на вопросы.

Определение оптимума одномерной функции методом деления интервала пополам

Лабораторная работа 2.

В чем заключается метод деления интервала пополам?
В каких точках интервала сравниваются значения функции при использовании метода деления интервала пополам?

Задание. Самостоятельно подготовиться к лабораторной работе № 2 по материалам лекции и рекомендуемой литературе, ответить на вопросы.

Определение оптимума одномерной функции методом золотого сечения

Лабораторная работа 3.

1. В чем заключается метод деления золотого сечения?

2. В каких точках интервала сравниваются значения функции при использовании метода золотого сечения?

3. Сравните метод деления интервала пополам и метод золотого сечения.

Задания для самостоятельной работы:

Задание. Самостоятельно подготовиться к лабораторной работе №3 по материалам лекции и рекомендуемой литературе, ответить на вопросы.

Задача 1

Известно, что технологический процесс получения продукта А идёт с одновременным расходованием катализаторов и электрической энергии. Известно также, что между расходом энергии и катализаторов существует обратная зависимость, которая выражается уравнением Y1= 18/X, где Y1 – стоимость расходуемых катализаторов, руб.; X – расход энергии, кВтч. Указание: стоимость электрической энергии принять равной (0,89-0,6/N) руб. за 1 кВтч (вычислить с точностью до тысячных долей единицы), где N – номер варианта.

Требуется :

1. Осуществить оптимизацию технологического процесса, т.е. определить значения расхода энергии (в кВтч) и катализаторов (в руб.), при которых их суммарная стоимость минимальна.

2. Построить совмещённые графики заданных и полученных зависимостей.

Основная литература

1. Ромашова, О. Ю. Методы оптимизации и расчеты на ЭВМ технико-экономических задач: учебное пособие. / О.Ю. Ромашова. – Томск : Изд-во ТПУ, 2009. – 210 с.

Дополнительная литература

Реклейтис Г., Оптимизация в технике: в 2 кн. Кн.1;. пер. с англ./ Г. Реклейтис, А. Рейнвиндран, К. Рэгсдел. – М.: Мир, 1986. – с.49 ‑ 58.

Практическое занятие № 6 (6ч)

Тема 6: Методы безусловной оптимизации функции нескольких переменных

Форма проведения: Минизачет

Методы прямого поиска. Метод Хука-Дживса.

Вопросы, выносимые на обсуждение:

1. Какие методы прямого поиска Вы знаете?

2. Нужно ли вычислять производную в методах прямого поиска?

В чем заключается метод Хука-Дживса?
В чем заключается метод Нелдера-Мида?
В каких случаях можно применять методы пряого поиска?
Чем метод Нелдера-Мида отличается от метода Хука-Дживса?

Задание. Самостоятельно подготовиться к минизачету по материалам лекции и рекомендуемой литературе, ответить на вопросы.

Основная литература

1. Гончаров, В.А. Методы оптимизации: учебное пособие / В.А. Гончаров. – М.: Высшее образование, 2009. – 191 с.

Дополнительная литература

4. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс/ Б. Банди. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.

Интернет-ресурсы

ТЕМЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА

САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ

В.2.5. Оптимизация технологических процессов

Специальность 221400.62 Управление качеством

Утверждено на заседании кафедры «23» октября 2014г.

Протокол № 2

Тема 2: Технологические процессы производства изделий, конструкций

Вопросы для изучения

1. Технологические процессы получения заготовок.

2. Технологические процессы механической обработки заготовок.

3. Технологические процессы производства изделий.

Основная литература

Феденя, А.К. Организация производства и управление предприятием : Учеб. пособие для студентов вузов / А. К. Феденя ; Рец. В.И.Демидов. - Минск : ТетраСистемс, 2009. - 192с.

Дополнительная литература

2. Рейклейтис, Г.Оптимизация в технике: В 2-х кн./ Г. Рейклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. – М.: Мир, 1986. – 234с.

Интернет-ресурсы

Тема 3. Важнейшие виды промышленных материалов и технологические процессы их производства

Вопросы для изучения

1. Основные виды материалов.

2. Производство и использование. Физические процессы производства промышленных материалов. Химико-технологические процессы. Технологические процессы.

Основная литература

Феденя, А.К. Организация производства и управление предприятием : Учеб. пособие для студентов вузов / А. К. Феденя ; Рец. В.И.Демидов. - Минск : ТетраСистемс, 2009. - 192с.

Дополнительная литература

2. Рейклейтис, Г.Оптимизация в технике: В 2-х кн./ Г. Рейклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. – М.: Мир, 1986. – 234с.

Интернет-ресурсы

Тема 4. Методы оптимизации технологических процессов

Вопросы для изучения

1. Оптимизации технологических процессов.

2. критерий оптимальности.

3. этапы решения задачи оптимизации.

4. Виды оптимизационных задач.

5. Методы решения оптимизационных задач.

Основная литература

1. Гончаров, В.А. Методы оптимизации: учебное пособие / В.А. Гончаров. – М.: Высшее образование, 2009. – 191 с.

Дополнительная литература

4. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс/ Б. Банди. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.

Интернет-ресурсы

Тема 5. Технологический прогресс и его развитие

Вопросы для изучения

1. Понятие НТР. Ее основные черты и составные части.

3. Новые материалы с ценными и уникальными свойствами.

Основная литература

Феденя, А.К. Организация производства и управление предприятием : Учеб. пособие для студентов вузов / А. К. Феденя ; Рец. В.И.Демидов. - Минск : ТетраСистемс, 2009. - 192с.

Дополнительная литература

2. Рейклейтис, Г.Оптимизация в технике: В 2-х кн./ Г. Рейклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. – М.: Мир, 1986. – 234с.

Интернет-ресурсы

Тема 6. Методы безусловной оптимизации функции одной переменной

Вопросы для изучения

Свойства функций одной переменной.
Критерии оптимальности.
Методы исключения интервалов: определение границ интервала, метод деления интервала пополам, метод золотого сечения, метод Фибоначчи.
Полиноминальная аппроксимация и методы точечного оценивания: метод с использованием квадратичной аппроксимации; (метод Пауэлла); метод с использованием кубической аппроксимации и др.

Основная литература

1. Гончаров, В.А. Методы оптимизации: учебное пособие / В.А. Гончаров. – М.: Высшее образование, 2009. – 191 с.

Дополнительная литература

4. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс/ Б. Банди. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.

Интернет-ресурсы

Тема 7. Методы безусловной оптимизации функции нескольких переменных

Вопросы для изучения

1. Аналитический метод оптимизации.

2. Алгоритмы численных методов многомерной безусловной оптимизации.

3. Методы прямого поиска: поиск по симплексу (метод Нелдера-Мида); метод поиска Хука-Дживса. Методы первого порядка: метод градиентного спуска; метод сопряженных градиентов (Флетчера-Ривса) и др.

4. Методы второго порядка: метод Ньютона и др.

Основная литература

1. Гончаров, В.А. Методы оптимизации: учебное пособие / В.А. Гончаров. – М.: Высшее образование, 2009. – 191 с.

Дополнительная литература

4. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс/ Б. Банди. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.

Интернет-ресурсы

Тема 8. Выбор приоритетных направлений технологического развития

Вопросы для изучения

1. Потенциальные возможности России в области высоких технологий, снижения ресурсоемкости и энергоемкости производства.

2. Выбор новых технологий, сравнительная оценка их эффективности по социально-экономическим, экологическим, финансовым, конъюнктурным и техническим условиям.

3. Показатели технологического уровня и эффективности новой техники и технологии: коэффициенты обновления и выбытия техники, средний возраст и срок службы оборудования.

Основная литература

Феденя, А.К. Организация производства и управление предприятием : Учеб. пособие для студентов вузов / А. К. Феденя ; Рец. В.И.Демидов. - Минск : ТетраСистемс, 2009. - 192с.

Дополнительная литература

2. Рейклейтис, Г.Оптимизация в технике: В 2-х кн./ Г. Рейклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. – М.: Мир, 1986. – 234с.

Интернет-ресурсы

АТТЕСТАЦИОННО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В.2.5. Оптимизация технологических процессов

Специальность 221400.62 Управление качеством