[ Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»
Лесоинженерный факультет
Кафедра технологии и оборудования лесозаготовительного производства
Одобрена: Утверждаю
кафедрой ТОЛП
Декан ЛИФ
Протокол от2012 г. № _
Герц Э.Ф.
Зав кафедрой _ Герц Э.Ф.
"_" 2012 г.
Методической комиссией ЛИФ Протокол от _2012 г. №_ Председатель _ Меньшиков Б.Е.
ПРОГРАММА ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
Б.2.1.5 «Моделирование и оптимизация процессов»Направление – 250400.62 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств »
Квалификация – бакалавр Трудомкость –180 ч.
Количество зачтных единиц – Распределения зачтных единиц:
Сдача экзамена – 3,5 з.е.
Выполнение курсовой работы -1,0 з.е.
Защита реферата – 0,5 з.е.
Разработчик программы доц., к.т.н. А.В. Солдатов Екатеринбург 2012 г Оглавление Затраты времени обучающегося на изучение дисциплины Введение 1. Цель и задачи дисциплины 2. Место дисциплины в учебном процессе направления 250400. 3. Требования к знаниям, умениям и навыкам 4. Перечень и содержание разделов дисциплины 5. Примерный перечень и содержание лабораторных занятий 6. Самостоятельная работа обучающихся студентов 6.1. Тема и состав курсового проекта 6.2. Примерные темы рефератов 7. Контроль результативности учебного процесса по дисциплине 8. Учебно-методические материалы по дисциплине 9. Требования к ресурсам 10. Ссылки на регламентирующие документы Приложение 1 Протокол согласования Приложение 2. Вопросы к экзамену Приложение 3. Пример тестового задания.
Приложение 4. Матрица контроля Приложение 5. Балльно - рейтинговая система Затраты времени обучающегося на изучение дисциплины Вид учебных занятий Затраты времени при форме учебных занятий очная Очная заочная сокращен -ная Аудиторные всего, 70 в том числе:
лекции 28 практические занятия 42 лабораторные занятия - Самостоятельные всего, 110 в том числе:
текущая проработка лекций 14 подготовка к практическим занятиям 21 подготовка к лабораторным занятиям 0 выполнение курсовой работы 55 выполнение домашней контрольной работы - подготовка к экзамену 20 самостоятельное изучение дисциплины - переаттестация разделов дисциплины - Всего по учебному плану 180 Введение Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования направление 250400.62 утверждн министерство образования Российской Федерации 24 декабря 2009 г. № 824.
Область профессиональной деятельности бакалавров включает: разработку, исследование, внедрение и сопровождение в организациях всех видов деятельности и всех форм собственности лесозаготовительных предприятий.
Объектами профессиональной деятельности бакалавров являются: процессы и ресурсы, способы и методы их исследования с учетом технологии лесозаготовок.
Дисциплина «Моделирование и оптимизация процессов»
относится к дисциплинам математического и естественнонаучного цикла, на которую опираются ряд специальных дисциплин.
При очной форме обучение по дисциплине предусмотрено прослушивание лекций, выполнение практических занятий, реферата, курсового проекта и сдача экзамен. Дисциплина изучается в 6 семестре 3 курса.
При заочной форме обучения по дисциплине предусмотрены прослушивание лекций, выполнение практических занятий, контрольной работы, курсового проекта, сдача экзамена. На контрольную работу выносятся пункты 1-5 перечня и содержания практических занятий.
Целью дисциплины является изучение теоретических основ и получения практических навыков в области моделирования и оптимизации лесопромышленного производства.
Основными задачами дисциплины являются: теоретическая подготовка в области моделирования и оптимизации лесопромышленного производства, изучение методов моделирования и оптимизации и их практического применения для решений производственных задач анализа и синтеза.
Изучение дисциплины является важнейшей, с точки зрения подготовки специалистов, непосредственно связанных с организацией, управлением и планированием лесопромышленных производств.
Бакалавр должен решать следующие профессиональные задачи в соответствии с видами профессиональной деятельности:
производственно-технологическая деятельность:
непрерывное исследование производственных процессов с целью выявления производительных действий и потерь;
выявление необходимых усовершенствований и разработка новых, более эффективных средств управления производством;
использование современных информационных технологий;
обосновывать конкретные технические решения при разработке технологических процессов и изделий.
организационно-управленческая деятельность:
организация действий, необходимых при эффективной работе технологического процесса предприятия;
проведение мероприятий по систематизированию и обобщению информации по использованию ресурсов предприятия;
научно-исследовательская деятельность:
готовность спланировать необходимый эксперимент, получить адекватную модель и изучить ее;
способность применять современные методы исследования структур древесины и древесных материалов.
проектно-конструкторская деятельность:
участие в разработке критериев и показателей достижения целей, построения структуры их взаимосвязей.
Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):
способностью владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей е достижения (ОК-1);
способностью использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-10);
способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования (ОК-12);
способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения и переработки информации (ОК-12);
способностью работать с компьютером как средством управления информацией (ОК-13);
Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):
общепрофессиональными:
способностью анализировать состояние и динамику объектов деятельности с использованием необходимых методов и средств анализа (ПК-1);
способностью осуществлять мониторинг и владеть методами оценки прогресса в области повышения эффективности производства (ПК-2);
способностью применять знание задач своей профессиональной деятельности, их характеристики (модели), характеристики методов, средств, технологий, алгоритмов решения этих задач (ПК-4);
способностью вести необходимую документацию по созданию системы обеспечения оптимизации технологического процесса (ПК-10);
способностью участвовать в проведении корректирующих и превентивных мероприятий, направленных на повышение использования лесных ресурсов (ПКспособностью консультировать и прививать навыки работникам по аспектам своей профессиональной деятельностью (ПК-14);
способностью корректно формулировать задачи своей деятельности, устанавливать их взаимосвязи, строить модели систем задач, анализировать, диагностировать причины появления проблем (ПК-15);
способностью использовать основные прикладные программные средства и информационные технологии, применяемые в сфере профессиональной деятельности (ПК-15);
2. Место дисциплины в учебном процессе направления 25040. В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление:
- о взаимосвязи дисциплины с другими обще профессиональными и специальными дисциплинами;
- о роли дисциплины в профессиональной деятельности;
- о месте математических методов в системе лесопромышленного В результате изучения дисциплины студент должен знать:
- цели, задачи, области применения и основные понятия математического моделирования и оптимизации;
- структуры вида производственных процессов и их особенности в лесопромышленном комплексе;
- методологию формирования моделей производственных систем;
- математические схемы моделирования, область их применения и математический аппарат.
В результате изучения дисциплины студент должен уметь:
- выбрать и применять математические схемы для решения задач анализа и формировать математическую модель;
выполнять процедуры алгоритмизации решения задач машинными методами;
разработать методологию решения задачи.
Место дисциплины в учебном процессе направления 250400. вероятностей и научных исследований лесозаготовительных и ООП Б. В результате изучения дисциплины «Моделирование и оптимизации процессов» обучающийся должен:
- основные понятия и методы математического анализа, теорию ОК-1;
вероятностей и математической статистики, дискретной технологических процессов; математические методы и - основы технологии и организации производства, необходимые - методологию оценки целенаправленной деятельности - моделировать производственные ситуации и разрабатывать ПК-4;
наметить пути ее решения, организовать проведение научных - методами математического анализа; средствами компьютерной - основными методами работы на ПЭВМ с прикладными - математическими методами планирования эксперимента для получения математических моделей описания технологических - методами статистической обработки информации для ее анализа и До начала изучения дисциплины обучающийся должен:
знать: теорию статистического оценивания и проверки гипотез; основные понятия, связанные с объектами измерения и со средствами измерений (СИ);
определения и классификацию средств измерений; закономерности формирования результата измерения, понятие погрешности, источники погрешностей; понятие многократного измерения; алгоритмы обработки многократных измерений; понятие метрологического обеспечения; общие сведения об измерениях, испытаниях и контроле; роль измерений, испытаний и контроля в повышении эффективности, услуг и производства; основные стандарты на лесопродукцию.
уметь и иметь навыки: применять статистические методы обработки экспериментальных данных; применять метрические средства измерений.
иметь представление: об основных этапах производства изделий; о технологических процессах изготовления деталей и роли технологической оснастки;
назначении и видах готовой продукции из древесины; об устройстве лесопильного оборудования, методах наладки и нормах его точности; о видах и причинах образования брака на лесопильном оборудовании ОК- Введение. Моделирование как способ познания объективных взаимодействий в большой системе.
Структуры большой системы. Роль моделирования и оптимизации в развитии лесопромышленного комплекса. Характеристика существующих методов расчета и проектирования производственных процессов и их недостатки. Преимущества новых методов для расчета и проектирования производственных ОК- Методы моделирования и оптимизации.
Производственные процессы (большая система) как объект моделирования и оптимизации. Модель и ОК- оригинал. Характеристика моделей. Системный подход как основной метод решения задач анализа и синтеза.
Исследование операций. Особенности предмета труда и математического описания. Неравномерности производственного процесса.
ОК- Факторы, действующие на производственные процессы. Виды факторов и их характеристика. Форма представления факторов.
Структура производственных процессов. Виды ПК- структур производственного процесса и их особенности. Виды производств и их характеристика.
Принципы системного подхода в моделировании лесопромышленного производства. Система и ПК- системы. Процедура синтеза моделей системы:
классическая и системная. Макропроектирование и микропроектирование. Уровни иерархии системы.
Характеристика систем. Уровни анализа систем.
ПК- Виды систем. Методы изучений систем. Свойства систем. Особенности систем. Новый подход к изучению систем. Форма описания систем.
Преобразование систем. Режимы поведения систем.
Формирование модели системы. Исходная ПК- информация. Математическая схема. Уровень абстрагирования. Модель системы в векторной форме.
Состояния системы, начальные условия и шаг Формализация алгоритмизация процесса работы системы. Методика разработки и машинной ПК- реализации моделей систем. Концептуальная модель системы и ее формализация. Алгоритмизация модели и ее машинная реализация. Интерпретация результатов Математические схемы моделирования.
ПК- Непрерывно-детерминированные модели (Д-схема).
Область применения. Назначение. Математический ПК- Математические схемы моделирования. Дискретнодетерминированные модели (F-схема). Область 1- применения. Назначение. Математический аппарат.
ПК- Математические схемы моделирования. Дискретностохастичесакие модели (P-схема). Область 1, Математические схемы моделирования. – ПКОбласть применения. Назначение. Математический Математические схемы моделирования.
Назначение. Математический аппарат.
Преобразование формального описания объекта в ПКописание имитационной модели. Программирование и отладка модели. Проверка модели, организация модельного эксперимента на ЭВМ 5. Примерный перечень и содержание практических занятий Корреляционный и регрессионный анализы Ранжирование факторов методом ранговой Моделирование специализированной раскряжевки Оптимизация раскроя круглых лесоматериалов в таблиц Excel. Методы описательной статистики.
Анализ работы технологических потоков в Примечание: КР- разделы, выносимые на курсовую работу 1. Текущая переработка лекций - 30 ч.
3. Выполнение курсовой работы - 70 ч.
Тема: «Оптимизация использования лесосечного фонда предприятиями лесопромышленного холдинга».
Работа состоит из 20-25 стр. текста, формат А4 с соответствующими 1. Введение.
2. Постановка задачи:
2.1 Содержательная;
2.2 Формализованная.
3. Исходные данные:
3.1.Таксационная характеристика лесосечного фонда предприятий лесопромышленного холдинга (ЛПХ), (табл.1).
Таксационная характеристика лесосечного фонда предприятий лесопромышленного холдинга 3.2. Вариант задания производственной мощности лесопромышленным предприятиям по раскряжевке хлыстов (табл.2).
Производственная мощность предприятий объединения, тыс.м
I II X XI XII
Авзянский леспромхоз Бурзянский леспмхоз Яман-Елгинский леспромхоз 3.3. Варианты производственной программы выпуска сортиментов лесопромышленному холдингу (табл.3).Производственная программа выпуска сортиментов лесопромышленного холдинга Фанерный кряж лиственный Фанерный кряж хвойный Клепочный кряж Спичечный кряж Балансы лиственные Балансы хвойные Пиловочник хвойный Подтоварник хвойный Подтоварник листвен.
Технологическое сырье 3.4. Вариант потребности в сортиментах на собственные нужды (нижняя Лимиты на круглые лесоматериалы для собственных нужд предприятий объединения, Авзянский леспромхоз Сибайский леспромхоз 3.5. Расчетные значения средних отпускных цен сортиментов табл.5.
Средние отпускные цены сортиментов, (условные единицы) Карлыхановский 4. Подготовка информации для наполнения математической модели по 4.1 Корректировка исходных данных табл.1, в соответствии с данными табл. 2 и 3.
Составление характеристики товарности лесосечного фонда табл.6. Форма таблицы соответствует табл.1.
4.2 Расчет максимально возможного объема выпуска сортиментов (ресурсы) лесопромышленными предприятиями холдинга табл.7 программа RES.
Максимально возможные объемы выпуска сортиментов (ресурсы) леспромхозами, Фанерный кряж лиственный Фанерный кряж хвойный Клепочный кряж и т.д.
Технологическое сырье Дрова 4.3 Корректировка плана выпуска сортиментов холдингу табл.3 в соответствии с полученной товарностью лесосечного фонда табл.6 и заполнение табл. Корректировка производственной программы выпуска сортиментов лесопромышленного холдинга Сортименты Фанерный кряж березовый Фанерный кряж хвойный Коэффициент пересчета Кпер= Qдел.лесфонда / Qдел. задание 4.4 Анализ выполнения производственной программы табл. 8 по выпуску сортиментов и имеющихся ресурсов в холдинге табл. 7 с учетом производственных и технологических ограничений модели оптимизации.
Баланс объема древесины по толщинам (мелкая, средняя, крупная ), тыс.м Архангельский ЛПХ Карлыхановский ЛПХ Гафурийский ЛПХ И т.д Всего Баланс сортиментов, получаемых из мелкой, средней и крупной толщинных зон Пиловочник обычный 4.5 Принятие решения о сбалансированной производственной программе по толщинам и ресурсам предприятиям холдинга табл.11.
Сбалансированная производственная программа по толщинам и ресурсам Пиловочник обычный Клепочный кряж Спичечный кряж 5.Создание информационной матрицы для решения задачи распределения сортиментных заданий лесозаготовительным предприятиям холдинга, используя возможности EXCEL 7.0.
6.Решение задачи распределения оптимальных плановых заданий по раскряжевке хлыстов предприятиями холдинга (программа «Оптимизатор»).
7.Анализ решения задачи и получение оптимального плана раскряжевки хлыстов предприятиям холдинга табл.12.
Сортиментный оптимизированный план леспромхозам, тыс. м Фанерный кряж лиственный Фанерный кряж хвойный Клепочный кряж Спичечный кряж Тарный кряж лиственный и т.д.
Технологическое сырье Дрова Итого 8.Выводы.
9.Список используемой литературы.
10. Исходные данные для выполнения курсовой работы.
7. Контроль результативности учебного процесса по дисциплине Контроль результативности на очной форме обучения включает экзамен по билетам (см. приложение 2), защиту практических занятий с применением тестовых заданий (см. приложение 3) защиту реферата. Сводная информация по контролю с указанием номеров разделов содержания дисциплина, вида учебной работы и учебного процесса, вида, метода и средства контроля приведена в матрице контроля (см. приложение 4). Баллы балльно-рейтинговой системы приведены в приложении 5.
Контроль результативности на заочной форме обучения по сравнению с очной включает дополнительно зачет по вопросам, относящимся к разделам 1-6 перечня и содержания разделов дисциплины (см. раздел 4) и защиту домашней контрольной работы путм устного опроса по е тематике.
8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины Редькин А.К. Основы моделирования и оптимизации процессов лесозаготовок.
Учебник для вузов.
проектирование систем заготовки и обработки древесины и управление Моделирование систем. Учебник для Бусленко И.П. Моделирование сложных Минько А.А. Статистика в бизнесе.
Руководство менеджера и финансиста.
Обвинцев В.В, Солдатов А.В., Чамеев В.В. Информационное обеспечение Учебн. пособие.- (Серия: Основы проектирования лесопромышленных производств. Системный подход).
Курицкий Б.Я. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7, Принятие оптимальных решений: теория и применение в лесном комплексе / В.Н.Андреев, Ю.Ю.Герасимов.
эффективного выбора для объектов Учебное пособие.
Обвинцев В.В., Солдатов А.В. и др.
Оптимизация грузопотоков древесины методами линейного программирования.
Технологический расчет объемов сырья лесоперерабатывающих цехов.
Обвинцев В.В., Солдатов А.В., Васильев Н.Л. Статистические методы получения информации для моделирования систем.
Метод ранговой корреляции 1. Программы Excel, AttStat, Aproks Пакет разработанных и серийных прикладных программ: ZECH, BADAN, QSB, SEPL (разработано кафедрой ТОЛП).
2. IBM PC к практическим занятиям и самостоятельной работе.
3. Тестовая программа для ПЭВМ «Super Test» (разработана кафедрой ТОЛП, ТиДС) 4. Компьютерный класс кафедры ТОЛП (16 компьютеров) 5. Слайд-пакет лекций, лабораторных и практических занятий, справочных материалов 6. Образцы и средства контроля к практическим занятиям - Образцы круглых лесоматериалов или пиломатериалов разной толщины.
Программа учебной дисциплины разработана с учтом требований ниже следующих документов:
1. Приказ Минобрнауки от 08.12.2009 г. «Об утверждении и введении в действие федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки Технология лесозаготовительного и деревоперерабатывающего производства (квалификация (степень) «бакалавр») 2. СТВ 1.2.1.3-00-2004. Программа учебной дисциплины. Требования к содержанию и оформлению.
3. СТП 1- 2001. Учебный процесс. Термины и определения.
4. СТП 3- 2001. Учебный процесс. Курсовое и дипломное проектирование.
5. СТВ 1.2.2.8-00-2005. Самостоятельная работа обучающихся. Требования к планированию, организации, обеспечению и контролю.
6. СТВ 1.2.2.2-00-2007. Учебная документация. Лекции. Виды и требования.
7. СТВ 1.2.2.4-00-2007. Учебная документация. Лабораторные (практические) занятия. Виды и требования.
8. СТВ 1.2.4.4-00-2007. Учебная документация. Сборник контрольных заданий Структура и форма представления. Информационная карта процесса. Процесс №2.6 – «Воспитательная и внеучебная работа»
9. Временное положение об организации учебного процесса с использованием зачетных единиц и балльно-рейтинговой системы class='zagtext'> ПРОТОКОЛ
Факультет экономики и управления Кафедра – Высшей математики Заведующий кафедрой – к. ф-м. н, доцент Вдовин А.Ю..
Преподаватели дисциплины - ст. преп. Моргулян А.В.
Обеспечивающая дисциплина – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств курс – 3,4; Семестр – 6,7; Трудомкость – 252 ч.
Факультет - лесоинженерный Кафедра - Технологии и оборудования лесопромышленного производства Заведующий кафедрой - д.т.н., профессор Герц Э.Ф.
Преподаватель дисциплины – к.т.н, профессор Меньшиков Б.Е..
1. В результате изучения обеспечивающей дисциплины обучающийся должен:
-иметь представление о месте математических методов в системе лесопромышленного производства -знать математические схемы моделирования и математический аппарат для решения поставленной задачи;
-владеть методологией решения задач. Прочие согласуемые положения - нет Заведующий кафедрой, на которой читается обеспечивающая дисциплина подпись Заведующий кафедрой, на которой читается обеспечиваемая дисциплина подпись
ВОПРОСЫ
к экзамену по дисциплине «Моделирование и оптимизация процессов»1. Характеристика большой системы.
2. Анализ существующих методов проектирования и расчета производственных процессов.
3. Характеристика современных методов расчета и проектирования производственных процессов.
4. Описание производственной системы с точки зрения системного анализа.
5. Модель, оригинал и подобие – основные понятия.
6. Классификация моделей и их характеристика.
7. Основы системного анализа. Преимущество перед классическим подходом.
8. Основные понятия, назначение исследования операций.
9. Особенности производственных процессов в лесном комплексе.
10. Характеристика методов математического моделирования.
11. Неравномерности производственных процессов.
12. Характеристика факторов, действующих на производственные процессы.
13. Характеристика производственных процессов. Структура. Виды.
14. Принципы системного подхода в моделировании производственных процессов.
15. Виды анализа систем.
16. Математическая схема моделирования.
17. Процедуры моделей систем.
18. Уровни анализа, методы изучения, свойства, особенности производственных систем.
19. Режимы поведения, преобразование, форма описания систем.
20. Методика формирования модели системы.
21. Понятие о формализации алгоритмизации процессов в системе.
22. Концептуальная модель системы и ее формализация.
К задачам: «Оптимизация раскроя круглых лесоматериалов в лесопильных цехах» и «Технологический расчет объемов сырья при проектировании 1. Исходные данные для решения задачи об оптимизации продольного раскроя 2. Структурная схема продольного раскроя бревен в лесопильном цехе.
3. Постановка задачи линейного программирования для оптимизации продольного раскроя круглых лесоматериалов.
4. Что является критерием оптимальности при решении задачи продольного 5. Модель оптимизации продольного раскроя бревен.
6. Вид сводной и упорядоченной информации по поставам.
7. Анализ результатов решения задачи оптимизации продольного раскроя бревен.
8. Понятие специализации выпуска ограниченного числа сортиментов при раскряжевке хлыстов.
9. Варианты схем специализированной раскряжевки хлыстов (привести пример).
10. Методика расчета ресурсов сортиментов.
11. Исходные данные для расчета ресурсов сортиментов.
12. Условия составления специализированного сортиментного плана лесозаготовительного предприятия.
Примерный перечень вопросов по тестированию студентов по учебному курсу «Моделирование и оптимизация процессов»
Матрица контроля текущей и итоговой результативности учебного процесса по Введение. Цели и задачи Блан Би
«