Програмування і комп'ютерні технології у виробництві
Спеціальність: Машини і технології паковання
Код дисципліни: 7.131.04.O.003
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Робототехніка та інтегровані технології машинобудування
Лектор: Магерус Надія Іванівна
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей у відповідності до Стандарту вищої освіти за спеціальністю 131 «Прикладна механіка» Прикладна механіка для другого (магістерського) рівня вищої освіти (Наказ МОН України № 742 від 30.06.2021 року):
Інтегральна компетентність (ІНТ): Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі прикладної механіки, науково-практичного застосування технологій пакування та пакувального обладнання для різноманітної продукції, тари та пакувальних матеріалів, автоматів та автоматичних ліній пакування оснащених сучасними системами керування або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів застосовуваних у процесі пакування продукції та створення пакувального обладнання і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов.
Загальні компетентності (ЗК):
ЗК2. Здатність здійснювати пошук та аналізувати різні джерел інформації, використовуючи сучасні інформаційні технології.
ЗК9. Знання та розуміння предметної області та розуміння фаху.
Спеціальні (фахові, предметні) компетентності (ФК):
ФК3. Здатність застосовувати професійно-профільовані знання, практичні навики, відповідні методи і ресурси сучасної інженерії для знаходження оптимальних рішень широкого кола інженерних задач в галузі пакування із застосуванням сучасних підходів, методів прогнозування, інформаційних технологій та з урахуванням наявних обмежень за умов неповної інформації та суперечливих вимог.
ФК8. Здатність здійснювати наукові дослідження, аналізувати отримані результати, перевіряти їх адекватність, виконувати математичне моделювання процесів та систем пакувального виробництва із застосуванням сучасних експериментальних технологій наукових досліджень; створювати теоретичні моделі для дослідження якості упаковок, технологічних процесів пакування та пакувального обладнання, використовувати методи аналізу, синтезу і оптимізації складових пакувального виробництва, здійснювати алгоритмічне та програмне забезпечення.
ФК10. Здатність застосовувати сучасні методи і засоби визначення експлуатаційних характеристик та залишкового ресурсу конструкцій пакувального обладнання, вибирати методи і засоби вимірювання, приймати участь в організації діагностики процесів та обладнання, засобів і систем керування пакувального виробництва.
Фахові компетентності професійного спрямування (професійна лінія «Машини і технології пакування») (ФКС):
ФКС.1.2. Здатність проектувати пакувальне обладнання для штучних виробів, сипких матеріалів, в’язких речовин та рідин різного рівня автоматизації з використанням різних зразків тари та пакувальних матеріалів.
ФКС.1.4. Здатність розробляти компонування автоматичних ліній паку-вання різноманітної продукції на основі сучасних зразків пакувальної техніки та засобів автоматизації виробничих процесів.
ФКС.1.5. Здатність проводити наукові дослідження, аналізувати отримані результати, перевіряти їх адекватність, виконувати математичне моделювання процесів та систем пакувального виробництва із застосуванням сучасних експериментальних технологій наукових досліджень.
ФКС.2.2. Здатність створювати зразки пакувального обладнання для різноманітної продукції різного рівня автоматизації з використанням сучасної тари та пакувальних матеріалів, самостійно застосовувати та освоювати сучасні обчислювальні методи, нові системи комп’ютерного проектування та інженірінгу (CAD, CAE- системи).
ФКС.2.4. Здатність компонувати автоматичні та автоматизовані лінії паку-вання продукції на основі сучасних зразків пакувальної техніки та засобів автоматизації виробничих процесів.
ФКС.2.5. Здатність проводити теоретичні та експериментальні дослідження, моделювати технологічні процеси пакування та роботу елементів пакувального обладнання, використовувати методи аналізу, синтезу і оптимізації складових пакувального виробництва, використовуючи сучасне програмне забезпечення.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі загальні результати навчання (РН):
РН4. Розуміти принципи планування і організації інноваційної діяльності; методик здійснення техніко-економічного обґрунтування впровадження на підприємстві науково-технічних, технологічних, конструкторських проектів
РН5. Розуміти системи організації та управління виробничими процесами виготовлення упаковки та пакувального обладнання відповідної якості; методик статистичного опрацювання результатів контролю та застосування отриманих результатів для управління технологічними процесами виготовлення упаковок та пакувального обладнання; вимог стандартів із оформлення документації технічного контролю при реалізації технологічної підготовки виробництва.
РН10. Застосовувати способи і методики математичного моделювання процесів у технологічних системах пакування, функціонування інструментів, оснащення та пакувального обладнання при виготовленні упаковки, побудови математичних моделей, їх аналіз, оцінювання і використання для оптимізації технологічного процесу пакування виробів, конструкцій пакувального обладнання та компонування автоматичних ліній пакування.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Автоматизоване проектування технологічного обладнання
Комп’ютерне моделювання процесів та систем
Короткий зміст навчальної програми: Під час вивчення навчальної дисципліни «Програмування і комп’ютерні технології у виробництві» студент набуває теоретичних та практичних знань і навиків побудови алгоритмів і складання блок-схем для розв’язання різноманітних задач механіки пакувального обладнання, які пов’язані з необхідністю використання матричного, диференціального та інтегрального числення. У процесі опанування матеріалу дисципліни студенту надаються знання особливостей програмування вказаних алгоритмів та реалізації блок-схем у спеціалізованих комп’ютерних програмах; детально розглядаються можливості моделювання технічних систем з використанням операційного середовища MatLab; розглядаються реальні приклади використання прикладного пакету програм MatLab Simulink у процесі моделювання процесів та систем механіки пакувального та іншого обладнання. Весь комплекс поданої в курсі інформації відповідає вимогам чинних норм та стандартів, а набуті знання можуть бути використані підчас удосконалення виробничих і технологічних процесів машинобудівних підприємств різних галузей промисловості (харчової, переробної, фармацевтичної, хімічної, легкої тощо), де використовується пакувальне обладнання.
Опис: Лекція . 1. Вступ до системи MATLAB.
• Призначення і сфера застосування математичного пакета MATLAB.
• Знайомство з інтерфейсом системи.
Лекція 2. Операційне середовище MATLAB і основні команди.
• Основні пункти меню системи, інструментальна панель і опції MATLAB.
• Вікно управління редактора М-файлів.
• Управління командним вікном.
• MATLAB у ролі калькулятора. Вихід із системи.
Лекція 3. Типи даних та побудова виразів.
• Типи даних, які використовуються в MATLAB.
• Константи, змінні, імена спеціальних змінних.
• Побудова виразів.
Лекція 4. Основні дії лінійної алгебри.
• Робота з матрицями, матричний аналіз, власні числа.
• Поліноми та дії над ними.
• Аналіз даних.
Лекція 5. Наближені обчислення засобами MATLAB.
• Чисельне інтегрування, диференціювання, мінімізація функцій і знаходження коренів, апроксимація та інтерполяція даних.
• Розв’язання задачі Коші для звичайних диференціальних рівнянь.
Лекція 6. Основи побудови графіків.
• Побудова графіків функції на площині.
• Побудова графіків функції в тривимірному просторі.
Лекція 7. Мова програмування і побудова М-файлів.
• Основні структури керування алгоритмічної мови MATLAB.
• Ланцюг команд.
• Розгалуження.
• Оператори циклу. Оператори введення, виведення.
• Опис функції. Локальні та глобальні змінні. М-сценарії та їх виклик.
Лекція 8. Пакет розширення SIMULINK.
• Загальні відомості. Запуск SIMULINK.
• Огляд розділів бібліотеки SIMULINK.
• Створення моделі. Вікно моделі. Основні прийоми підготовки і редагування моделі.
• Установка параметрів розрахунку і його виконання. Завершення роботи.
• Приклади застосування SIMULINK.
Лекція 9. Моделювання фізичних процесів у програмних продуктах SimScape, MapleSim, SystemModeler
• Особливості інтерфейсу програмних продуктів MathWorks Simscape, Maplesoft MapleSim та Wolfram SystemModeler.
• Блоки моделювання базових елементів механічних систем.
• Приклади імітаційного моделювання механічних систем.
Лабораторне заняття 1. Обчислення за допомогою пакета MATLAB. Робота із засобами графіки пакета MATLAB.
Лабораторне заняття 2. Редагування та налаштування М-файлів у MATLAB.
Лабораторне заняття 3. Робота з демонстраційними моделями у MATLAB.
Лабораторне заняття 4. Вивчення блоків бібліотеки SIMULINK. Створення моделей. Основні прийоми підготовки та редагування моделі.
Лабораторне заняття 5. Розв’язування алгебраїчних та диференційних рівнянь за допомогою ПК з використанням SIMULINK.
Лабораторна робота № 6. Моделювання механічної системи за допомогою SIMULINK.
Лабораторна робота № 7. Створення та дослідження моделі кінцевого автомата.
Лабораторна робота № 8. Моделювання випадкових подій.
Методи та критерії оцінювання: 1. Захист результатів лабораторних робіт. Проводиться в усній формі шляхом опитування за темою, методикою проведення та основними результатами, отриманими у ході виконання роботи.
2. Екзамен за результатами вивчення дисципліни. Письмова компонента складається з теоретично-практичних завдань і проводиться у Віртуальному начальному середовищі. Усна компонента проводиться за результатами письмової компоненти для ґрунтовнішого оцінювання знань.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (ПК) -- Захист звітів до лабораторних робіт в усній формі шляхом опитування теоретичного матеріалу за темою роботи (30 балів);
Екзаменаційний контроль - 60 балів;
Усна компонента - 10 балів;
Разом за дисципліну - 100 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова
1. Гаєв Є.О. Універсальний математичний пакет MatLab і типові задачі обчислювальної математики: навч. посіб. / Є.О. Гаєв, Б.М. Нестеренко. – К.: НАУ, 2004. – 175 с.
2. Лазарєв Ю.Ф. Моделювання динамічних систем у MatLAB: навч. посіб / Ю.Ф. Лазарєв. – К.: НТУУ "КПІ", 2011. – 421 с.
3. Моделювання систем у середовищі MATLAB: навч. посіб. / С.С. Забара [та ін.]. – К.: Ун-т «Україна», 2011. – 137 с.
4. Левтеров А.І. Практичні основи роботи в системі MATLAB+Simulink: навч. посіб. / А.І. Левтеров [и др.]. – Х.: ХНАДУ, 2006. – 216 c.
5. Струтинський В.Б. Математичне моделювання процесів та систем механіки: підручник / В.Б. Струтинський. – Житомир: ЖІТІ, 2001. – 612 с.
Допоміжна
1. Ануфриев И.Е. MATLAB 7 / И.Е.Ануфриев, А.Б.Смирнов, Е.Н.Смирнова. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 1104 с.
2. Гультяев А.Р. Визуальное моделирование в среде MATLAB: Учебн. курс / А.Р. Гультяев. – СПб: Питер, 2000. – 432 с.
3. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5. Основы применения / В.П. Дьяконов. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 768 с.
4. Кетков Ю.Л. MATLAB 7: программирование, численные методы / Ю.Л. Кетков, А.Ю.Кетков, М.М.Шульц. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 752 с.
5. Корн Г. Справочник по математике. Для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. – М.: Наука, 1973. – 832 с.
6. Кривилев А.В. Основы компьютерной математики с использованием системы MATLAB / А.В.Кривилев. – М.: Лекс-Книга, 2005. – 496 с.
7. Лазарев Ю.Ф. Моделирование процессов и систем в MATLAB / Ю.Ф. Лазарев. – К.: Издательская группа BHV, 2005. – 512 с.
8. Лазарев Ю.Ф. Начала программирования в среде MatLAB: Учебное пособие / Ю.Ф. Лазарев. – К.: НТУУ "КПИ", 2003. – 424 с.
9. Мартынов Н.Н. Введение в MATLAB 6 / Н.Н.Мартынов. – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2002. – 352 с.
10. Половко А.М. MATLAB для студента / А.М. Половко, П.Н. Бутусов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 320 с.
11. Потемкин В.Г. Вычисления в среде MATLAB / В.Г. Потемкин. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2004. – 714 с.
12. MATLAB в инженерных и научных расчетах / А.Ф. Дащенко [и др.]. – Одесса: Астропринт, 2003. – 210 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).