litceysel.ru 1

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ




МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»





Согласовано

Утверждаю

Руководитель ООП
по направлению 150100,
декан МФ проф.


______________Е.И. Пряхин

«31» августа 2012 г.

Зав. кафедрой МиТХИ, проф.

__________ Е.И. Пряхин

«31» августа 2012 г.



РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Планирование эксперимента»


Направление: 150100 «материаловедение и технология новых материалов»

Профиль: «Материаловедение и технологии новых материалов»


Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная


Составитель: доцент А.В. Сивенков


Санкт-Петербург

2012

1. Цели и задачи дисциплины

Целью изучения данной дисциплины является выработка у студентов навыков организации и проведения научных исследований, выявления информации, необходимой для построения факторного эксперимента при оптимизации различных процессов. Получив эту информацию, он сможет выбрать нужный план опытов, построить математическое описание процесса в области экспериментирования, провести статистический анализ результатов эксперимента и правильно интерпретировать полученные результаты.



2. Место дисциплины в структуре ООП

При изучении дисциплины "Планирование эксперимента" используются знания студентов по следующим дисциплинам: "Математика", "Теория строения материалов", "Информатика", "Основы научных исследований".

Отдельные разделы дисциплины в соответствии с положением о непрерывной научно-исследовательской подготовке студентов могут использоваться во всех последующих профилирующих дисциплинах данного направления, а также при дипломном проектировании.


3. Требования к результатам освоения дисциплины:


    Процесс изучения дисциплины направлен на формирование компетенции ПК15.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать: научный подход к решению инженерных задач; оценку их актуальности в развитии народного хозяйства; методику планирования экспериментальных исследований; статистические методы обработки результатов эксперимента; методику планирования эксперимента; методологию построения планов эксперимента; методики статистического анализа экспериментальных данных (корреляционный, дисперсионный, регрессионный анализы); методику выявления бракованных результатов.

уметь: применить методы планирования эксперимента при оптимизации многофакторных процессов; выбрать параметр оптимизации; выбрать уровни факторов и интервалы их варьирования; построить полный факторный эксперимент и дробные реплики от него; получить уравнение регрессии; провести статистический анализ уравнения регрессии; провести содержательную интерпретацию уравнения регрессии.

Владеть: методиками постановки, проведения и обработки результатов многофакторных экспериментов.


4. Объём дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоёмкость дисциплины составляет 3 зачётные единицы.

Вид учебной работы


Всего часов

Семестры

7

Аудиторные занятия (всего)

51

51

В том числе:







Лекции

17

17

Практические занятия (ПЗ)

17

17

Семинары (С)





Лабораторные работы (ЛР)

17

17

Самостоятельная работа (всего)

57

57

В том числе:







Курсовой проект (работа)





Расчётно-графические работы





Реферат




Другие виды самостоятельной работы:








Подготовка отчета по практическим занятиям

10

10

Подготовка отчета по лабораторным работам

10

10

Защита лабораторных работ

10

10

Работа с литературой

27

27

Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен)




Зачёт

Общая трудоёмкость час

зач. ед.

108

108

3

3


5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела



Параметр оптимизации

Общие принципы проведения экспериментальных исследований. Понятие планирования эксперимента, цели и задачи оптимизации. Основные определения и понятия. Виды параметров оптимизации. Требования, предъявляемые к параметру оптимизации. Понятие эффективности параметра оптимизации в статистическом и физическом смысле.




Факторы

Виды факторов. Состав и количество факторов. Условие необходимости и достаточности при определении факторов. Зависимость числа опытов от числа факторов. Опасность пропуска значимого фактора. Принципы учета качественных факторов. Требования к факторам. Требования к совокупности факторов. Управляемость, однозначность, совместимость и отсутствие корреляции, точность фиксации факторов.



Выбор модели

Виды моделей. Функция отклика. Поверхность отклика. Назначение модели. Шаговый принцип. Свойства поверхности отклика. Принципы выбора модели. Способы описания моделей. Полиноминальные модели



Полный факторный эксперимент

Принципы выбора области эксперимента. Априорная информация – за и против. Выбор основного уровня. Определение интервалов варьирования. Точность фиксирования факторов. Полный факторный эксперимент. Принципы построения плана 2k. Свойства полного факторного эксперимента 2k. Математическая модель. Определение коэффициентов линейной модели



Дробный факторный эксперимент

Минимизация числа опытов. Дробная реплика. Обобщающий определяющий контраст. Реплики большой дробности.



Проведение и обработка результатов эксперимента.

Заключение

Реализация плана эксперимента. Ошибки параллельных опытов. Дисперсия параметра оптимизации. Проверка однородности дисперсий. Рандомизация. Разбиение матрицы на блоки. Метод наименьших квадратов. Регрессионный анализ. Проверка адекватности модели. Проверка значимости коэффициентов. Интерпретация полученных результатов.



5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

5

6

1

Машиностроительные материалы

+

+

+

+

+

+

2

Физико-химические основы нанотехнологии

+

+

+

+

+

+

3

Основы лазерной обработки

+

+

+

+

+

+

4

Теория пластичности

+

+


+

+

+

+

5

Технология материалов и покрытий

+

+

+

+

+

+

6

Управление качеством

+

+

+

+

+

+

7

Инструментальные материалы

+

+

+

+

+

+

8

Высокопрочные материалы

+

+

+

+

+

+

9

Технологические основы производства порошковых материалов

+

+

+

+

+

+

10

Технологические основы производства композиционных материалов

+

+


+

+

+

+

11

Теория обработки металлов давлением

+

+

+

+

+

+


5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекции

Прак.

зан.

Лаб.

зан.

Семин.

СРС

Всего

час.




ВСЕГО

17

17

34




57

108

1

Параметр оптимизации

1

5

-




5

11

2

Факторы

3

-

4


10


17

3

Выбор модели

5

-

5




15

25

4

Полный факторный эксперимент

3

-

8




10

21

5

Дробный факторный эксперимент

4

10

-




12

26

6

Проведение и обработка результатов эксперимента. Заключение

1

2

-




5

8


6. Лабораторный практикум:

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудо-ёмкость

(час.)

1

4,6

Оптимизация режимов термической обработки на твердость (HRC) стали 4Х5МФС полным факторным экспериментом.


17


7. Практические занятия (семинары):

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование практических занятий

Трудо-ёмкость

(час.)

1

4

Составление полного факторного эксперимента оптимизации режимов термической обработки на твердость (HRC) стали 4Х5МФС

12

2

6

Крутое восхождение по поверхности отклика факторного эксперимента оптимизации режимов термической обработки на твердость (HRC) стали 4Х5МФС

5


8. Примерная тематика курсовых проектов (работ): не предусмотрены.


9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

1. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий./ Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский.- М.: изд-во "Наука", 1971. – 288 с.


б) дополнительная литература

2. Математическая статистика: учеб. для вузов / В.Б. Горянов и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. - 423 с.

3. Горский, В.Г. Планирование промышленных экспериментов / В.Г. Горский, Ю.П.Адлер. - М.: Наука, 1974. - 268 с.

4. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов: Учебник для вузов / В.Г. Блохин, О.П. Глудкин , А.И. Гуров, М.А.Ханин;      Под ред. О.П. Глудкина. -М.: Радио и связь,1997.-229с.

5. Захарцев, С.Н. Математическая статистика и планирование эксперимента в технологии машиностроения: Учеб. пособие / С.Н. Захарцев.-М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 4.1. – 1991. – 49с.



в) программное обеспечение: Microsoft Office, Statistica.

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: ресурсы Интернет.


10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

а) Специализированные аудитории, оснащённые стендовым материалом, образцами технических средств обучения и расходными материалами;

б) кафедральный компьютерный центр.

_____________________________________________________________________________

Разработчики:

кафедра МиТХИ доцент А.В. Сивенков