МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учебно-методическое объединение вузов Республики Беларусь

по химико-технологическому образованию

«УТВЕРЖДАЮ»

Первый заместитель Министра

образования Республики Беларусь

А.И.Жук

2008 г.

Регистрационный № ТД-/тип.

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-50 01 01 «Технология пряжи, тканей, трикотажа и нетканых материалов»

СОГЛАСОВАНО СОГЛАСОВАНО

Начальник Управления высшего и Заместитель председателя среднего специального образования концерна «Беллегпром»

Ю.И.Миксюк _ А.В.Гуров «_» _ 2009 г.

«_» _ 2009 г.

Ректор Государственного учреждения Сопредседатель координационного образования «Республиканский иннаучно-методического совета ститут высшей школы»

учебно-методического объединения М.И.Демчук вузов Республики Беларусь по хиг.

мико-технологическому образованию Эксперт-нормоконтролер И.М.Жарский «_» _ 2009 г.

«_» _ 2009 г.

Минск-

СОСТАВИТЕЛИ:

Н.В. Скобова, доцент кафедры «Прядение натуральных и химических волокон», Учреждение образования «Витебский государственный технологический университет», кандидат технических наук, доцент РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра «Ткачество» Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет»;

М.М.Ивченко, главный инженер Открытого акционерного общества «Витебский комбинат шелковых тканей»;

П.И. Муха, директор научно-исследовательского Республиканского унитарного предприятия «Центр научных исследований легкой промышленности», кандидат технических наук

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:

Кафедрой «Прядение натуральных и химических волокон» Учреждение образования «Витебский государственный технологический университет»

(протокол № 17 от 2 июня 2008 г.) Научно-методическим советом Учреждение образования «Витебский государственный технологический университет»

(протокол № 1 от 9 сентября 2008 г.) Научно-методическим советом по технологиям легкой промышленности Учебно-методическое объединение вузов Республики Беларусь по химикотехнологическому образованию (протокол № 6 от 6 октября 2008 г.).

Ответственный за редакцию: Рыклин Д.Б.

Ответственный за выпуск: Кунашев В.В.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дисциплина «Методы и средства исследований технологических процессов» базируется на основных дисциплинах общеинженерного цикла, дисциплинах специальности 1- 50 01 01 «Технология пряжи, тканей, трикотажа и нетканых материалов» и дисциплинах специализаций:

1-50 01 01 01 «Прядение натуральных волокон»;

1-50 01 01 02 «Прядение химических волокон»;

1-50 01 01 03 «Первичная переработка и прядение лубяных волокон»;

1-50 01 01 04 «Технология тканей»;

1-50 01 01 05 «Технология трикотажа»;

1-50 01 01 06 «Технология швейно-трикотажного производства».

1-50 01 01 07 «Художественное проектирование текстильных полотен».

Научно-технический прогресс представляет собой совершенствование всех сторон производства на базе новейших достижений науки. Это совершенствование заключается в механизации и автоматизации производства, эго электрификации и химизации, применении передовой технологии и высших форм организации труда и производства с использованием автоматических систем управления и других современных технических средств.

Роль науки может быть успешной при условии быстрого осуществления всех этапов научно-исследовательских работ. Мощным средством их рациональной организации, сокращении расходов и сроков проведения являются математико-статистические методы планирования эксперимента.

Для анализа сложных технологических процессов, в том числе в текстильной промышленности, широко применяются методы технической кибернетики – прикладной науки, изучающей способы управления сложными технологическими системами с помощью средств, к которым в первую очередь относятся методы математического моделирования технологических процессов. Эти методы включают разработку математических моделей и их исследование с помощью электронных вычислительных машин.

Данный курс разработан с целью освоения методов экспериментальных исследований и является, по сути, обобщением различных методик, применяющихся в мировой практике экспериментальных исследований. Задача данной дисциплины – научить студентов применять математикостатистические методы для разработки математических моделей, описывающих характер исследуемых технологических процессов, а также применять современные средства исследований техпроцессов.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

современные методы одномерного и многомерного статистического анализа;

средства регистрации наблюдений;

основные математико-статистические методы планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных;

методы оптимизации параметров технологического процесса (метод крутого восхождения, симплекс-метод и т.п.).

программное обеспечение для решения задач математического моделирования и обработки результатов эксперимента.

приборы и автоматизированные лабораторные комплексы для анализа свойств текстильных продуктов Студент должен уметь:

планировать и проводить предварительный и основной эксперимент;

применять математико-статистических методы для разработки моделей технологических процессов текстильной промышленности;

обрабатывать экспериментальные данные с использованием ПЭВМ.

Основными методами обучения, адекватно отвечающими целям изучения данной дисциплины, являются: проблемное обучение (проблемное изложение, исследовательские методы), игровые технологии (деловые, имитационные игры).

Всего на изучение дисциплины отводится 186 часов, из них 86 часов аудиторных занятий (лекции - 44 часов, лабораторные занятия - 42 часов).

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

для специализаций:

1-50 01 01 01 «Прядение натуральных волокон»;

1-50 01 01 02 «Прядение химических волокон»;

1-50 01 01 03 «Первичная переработка и прядение лубяных волокон»;

1-50 01 01 04 «Технология тканей»;

1-50 01 01 05 «Технология трикотажа»;

1-50 01 01 06 «Технология швейно-трикотажного производства».

1-50 01 01 07 «Художественное проектирование текстильных полотен».

Исходя из особенностей специализаций, допускается коррекция.

1 Введение. Научно-исследовательская 2.1. Подготовка и проведение предварительного эксперимента.

2.2. Определение основных числовых характеристик совокупности случайных Сравнение числовых характеристик по выборочным данным 2.3. Проверка воспроизводимости процесса.

Проверка стационарности процесса.

Анализ закона распределения случайной величины.

3 Современные средства статистической обработки данных работки данных.

4 Основные понятия экспериментального моделирования 4.1. Математическое описание технологических процессов.

4.2. Пассивный и активный эксперимент.

исследования зависимостей.

5.2. Разработка корреляционных моделей 6.2. Планирование активного эксперимента 6.3. Планирование экстремальных экспериментов. Планы первого порядка.

6.4. Второй этап планирования экстремальных экспериментов 6.6. Оптимизация на основе симплекспланов.

7 Исследование неравномерности текстильных продуктов 7.2. Методы и средства исследования 8 Многомерный анализ экспериментальных данных.

8.1. Методы многомерного статистического анализа.

9 Результативность научных исследований 9.1. Оценка эффективности научных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

И ПОДГОТОВКА К ЕЕ ПРОВЕДЕНИЮ.

Тема 1.1. Виды и этапы научно-исследовательской работы в текстильной промышленности. Предмет и задачи дисциплины. Структура, объем дисциплины. Основные составляющие дисциплины. Научно-исследовательская работа и подготовка к ее проведению. Виды НИР в текстильной промышленности. Этапы НИР. Составление отчета по НИР. Значение курса в подготовке инженеров-технологов для текстильной отрасли промышленности.

РАЗДЕЛ 2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Тема 2.1. Подготовка и проведение предварительного эксперимента. Организационные и технические мероприятия при подготовке к предварительному эксперименту. Лабораторный и производственный эксперимент. Выбор оборудования и сырья.

Тема 2.2. Определение основных числовых характеристик совокупности случайных величин, их точности и надежности. Сравнение числовых характеристик по выборочным данным. Виды случайных величин. Исключение резко выделяющихся данных и восстановление пропущенных наблюдений. Определение основных числовых характеристик совокупности случайных величин, их точности и надежности.

Тема 2.3. Проверка воспроизводимости процесса. Проверка стационарности процесса. Анализ закона распределения случайной величины. Проверка воспроизводимости процесса при различном объеме выборки. Проверка стационарности процесса различными методами. Анализ закона распределения случайной величины при малом и большом объеме испытаний.

РАЗДЕЛ 3. СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Тема 3.1. Использование современных программных средств статистической обработки данных. Основные сведения о пакете «STATISTICA for WINDOWS». Организация файла, ввод и редактирование исходных данных.

Экспорт и импорт данных. Описание основных процедур «STATISTICA for WINDOWS». Построение и редактирование графиков, вывод информации на печать. Использование командных файлов для организации автоматизированных исследовательских комплексов.

РАЗДЕЛ 4. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Тема 4.1. Математическое описание технологических процессов. Классификация математических моделей. Методы получения математических моделей. Виды математических моделей применяемых при корреляционном и регрессионном анализах.

Тема 4.2. Пассивный и активный эксперимент. Основные этапы статистического исследования зависимостей. Изучение принципов проведения пассивного и активного экспериментов. Основные этапы статистического исследования зависимостей, возможности их использования при проведении пассивного и активного экспериментов.

РАЗДЕЛ 5. ПАССИВНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Тема 5.1. Корреляционный анализ. Коэффициент корреляции. Корреляционная матрица. Анализ парных связей. Анализ частных связей. Анализ множественных связей. Ранговая корреляция. Анализ множественных ранговых связей. Канонический корреляционный анализ Тема 5.2. Разработка корреляционных моделей. Определение корреляционных однофакторных и многофакторных моделей по данным пассивного эксперимента. Оценка точности моделей. Анализ моделей

РАЗДЕЛ 6. АКТИВНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Тема 6.1. Регрессионный анализ. Основные понятия регрессионного анализа. Выбор общего вида функции регрессии. Предварительный анализ геометрической структуры исходных данных. Отбор наиболее информативных предсказывающих переменных. Вычисление оценок коэффициентов модели.

Анализ точности модели. Разработка линейной регрессионной однофакторной модели.

Тема 6.2. Планирование активного эксперимента. Экстремальная и интерполяционная задачи. Факторное пространство и поверхность отклика. Входные и выходные параметры. Выбор значений основных уровней факторов и интервалов их варьирования..

Тема 6.3. Планирование экстремальных экспериментов. Планы первого порядка. Полный факторный эксперимент. Дробный факторный эксперимент. Составление матрицы планирования эксперимента.

Тема 6.4. Второй этап планирования экстремальных экспериментов..

Планы второго порядка. Разработка регрессионной модели второго порядка.

Построение поверхности отклика зависимости выходных параметров от входных факторов. Описание области оптимума Тема 6.5.Планы активных экспериментов. Центральные композиционные планы. Ортогональные и ротатабельные планы. Некомпозиционные планы.

D-оптимальные планы.

Тема 6.6. Оптимизация на основе симплекс-планов. Использование симплекс-метода при оптимизации механико-технологических процессов. Оптимизация состава смесей с использованием симплекс-планов.

Тема 6.7. Многофакторное планирование. Отсеивающие эксперименты.

Дисперсионный анализ.

РАЗДЕЛ 7. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ

ПРОДУКТОВ

Тема 7.1. Сущность неровноты. Значение исследования неровноты текстильных материалов. Неровнота и ее виды. Индекс неровноты и уровень неровноты.

Тема 7.2. Методы и средства исследования неровноты. Корреляционный и спектральный анализ неровноты. Градиент неровноты и методы его определения. Современные технические средства, используемые при организации научных исследований в текстильной отрасли. Постоянный и периодический контроль физико-механических свойств продукта. Автоматизированные лабораторные комплексы, их состав и технические характеристики.

РАЗДЕЛ 8. МНОГОМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ДАННЫХ

Тема 8.1. Методы многомерного статистического анализа. Снижение размерности и выявление наиболее информативных признаков. Агрегирование признаков. Факторный анализ. Интерпретация результатов факторного анализа. Классификация многомерных наблюдений. Прогнозирование на основе дискриминантного анализа.

РАЗДЕЛ 9. РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Тема 9.1. Оценка эффективности научных исследований. Внедрение результатов НИР. Мировой опыт поддержки инновационно-технической инициативы. Основы современных правовых отношений производителей и потребителей научной продукции.

ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механикотехнологических процессов текстильной промышленности: Учебник для вузов текст. пром-сти. / Севостьянов А.Г. – М.: МГТУ им.А.Н.Косыгина, ООО «Совъяж Бево», 2007. – 648 с.

2. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности». Ч.1 /ВГТУ; Сост.С.М.Литовский. - Витебск, 1996. - 3. Статистические методы в экспериментальных исследованиях (руководство по использованию «STATISTICA for WINDOWS»): Учебное пособие / ВГТУ,. Сост.С.М.Литовский. - Витебск, 1996. - 63 с.

4. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. - М.: Машиностроение, 1981. – 154 с.

1. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных /Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д.- М.:Финансы и статистика, 1983. – 471 с.

2. Прикладная статистика=Applied statistics : Исследование зависимостей.

Справ. изд. / Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. - М.: Финансы и статистика, 1985. – 487 с.

3. Справочник по прикладной статистике: В 2-х т., Т. 2: Пер. с англ. / Под ред. Э. Ллойда, У. Ледермана, С.А. Айвазяна, Ю.Н. Тюрина. - М.: Финансы и статистика, 1990. – 525 с.

4. Маркетинговые исследования / Д.А.Аакер, В.Кумар, Дэй Дж.; пер. с англ.

А.Шалек; под ред. С.Божук. – 7-е изд. – Санкт-Петербург : Питер, 2004. – 5. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ / Ким Дж.-О., Мьюллер Ч.У., Клекка У.Р.,и др.; Под ред. И.С.Енюкова. - М.: Финансы и статистика, 1989. -215 с.

6. Статистический анализ: Учебное пособие / В.В.Глинский, В.Г.Ионин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Филинъ, 1998. – 264 с.

7. Математические методы и модели в планировании : Учеб. пособие для экон. вузов / А.И.Карасев, Н.Ш.Кремер, Т.И.Савельева; Под ред.

А.И.Карасева. – М.: Экономика, 1987. -240 с.

8. Дубров А.М. Многомерные статистические методы: Учебник для экономистов и менеджеров /А.М.Дубров, В.С.Мхитарян, Л.И.Трошин. – М.:Финансы и статистика, 1998. -352 с.

1. Материалы сайта: Режим доступа - www.textileclub.ru 2. Материалы сайта: Режим доступа - www.uster.com 3. Материалы сайта: Режим доступа - www.Statsoft.