Рабочая программа учебной дисциплины днм. 04. 01 Теоретические основы и структура процесса проектирования Для специальности (направления) 230100
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа учебной дисциплины днн. 02 Современные научные проблемы автоматизированных, 221.23kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины сд. 07 Автоматизация конструкторского и технологического, 280.56kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины сд. 08 Промышленная логистика Для специальности, 113.31kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины дс. 01 Моделирование систем Для специальности, 157.98kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ен. Р. 01 Оптимизация в сапр для специальности, 198.86kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины сд. 05 Интеллектуальные подсистемы сапр для специальности, 198.1kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины опд. Ф. 12 Сети ЭВМ и телекоммуникации Для специальности, 198.41kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ен. Ф. 01. 04 Математическая логика и теория алгоритмов, 259.76kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины опд. Ф. 09 Организация ЭВМ и систем Для специальности, 240.03kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины опд. Ф. 07 Программирование на языках высокого, 151.67kb.
ГОУ ВПО
«Воронежский государственный технический университет»
«Утверждаю»
Декан ЕГФ
_____________С.М.Пасмурнов
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ДНМ.04.01 Теоретические основы и структура процесса проектирования
Для специальности (направления) 230100- «Информатика и вычислительная техника»
магистерская программа «Методы анализа и синтеза проектных решений»
форма обучения очная
срок обучения нормативный
Воронеж 2009
Дисциплина преподается на основании решения учебно-методического совета факультета.
Составитель программы___________________ к.т.н., доц. А.В. Питолин
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Системы автоматизированного проектирования и информационные системы»
Протокол №___ от _____________ 200 г.
Зав. кафедрой________________проф. каф. САПРИС, д.т.н Я.Е.Львович
Рабочая программа рассмотрена и одобрена методической комиссией ЕГФ _____________ 200 г.
Председатель МК,
доцент, к.т.н. О.Г.Яскевич
СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ,
1. Цель преподавания дисциплины
Основной целью преподавания дисциплины «Теоретические основы и структура процесса проектирования» является изучение теоретических основ процесса построения систем автоматизированного проектирования (САПР), а также получение студентами практических навыков разработки математических моделей анализа и синтеза проектных решений
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- получить знания об особенностях и структуре процесса проектирования автоматизированных систем, классификации моделей и параметров используемых в САПР;
- овладеть приемами формирования основных моделей, алгоритмов построения САПР а также процедур системного анализа ;
- знать математические модели параметрического и структурного анализа и синтеза сложных технических систем;
- получить практические навык использования современных инструментальных средств проектирования систем.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Форма обучения_очная
Срок обучения нормативный
Курс 5
| Вид занятий | Всего часов | Семестры и количество часов | |
| Общая трудоемкость | 80 | 9 | 80 |
| Аудиторные занятия | 38 | 9 | 38 |
| Лекции | 19 | 9 | 19 |
| Практические занятия | 19 | 9 | 19 |
| Самостоятельная работа | 42 | 9 | 42 |
| Работа над темами для самостоятельного изучения | 42 | 9 | 42 |
| Рубежи контроля знаний | зачет | 9 | зачет |
4. Содержание дисциплины
Введение
Роль и место дисциплины в учебном процессе. Предмет автоматизированного проектирования. Основные определения.
Общие принципы и этапы процесса проектирования
Системный подход к проектированию. Понятие инженерного проектирования. Принципы системного подхода Основные понятия системотехники. Структура процесса проектирования. Иерархическая структура проектных спецификаций и иерархические уровни проектирования. Стадии проектирования. Содержание технических заданий на проектирование. Классификация моделей и параметров, используемых при автоматизированном проектировании. Типовые проектные процедуры. Системы автоматизированного проектирования и их место среди других автоматизированных систем. Этапы жизненного цикла промышленных изделий. Структура САПР. Разновидности САПР. Понятие о CALS-технологиях. Особенности проектирования автоматизированных систем. Этапы проектирования. Открытые системы.
Математическое обеспечение анализа проектных решений Компоненты математического обеспечения. Математический аппарат в моделях разных иерархических уровней. Требования к математическим моделям и численным методам в САПР. Место процедур формирования моделей в маршрутах проектирования. Математические модели в процедурах анализа на макроуровне. Исходные уравнения моделей. Примеры компонентных и топологических уравнений. Представление топологических уравнений. Характеристика методов формирования математических моделей. Узловой метод. Методы и алгоритмы анализа на макроуровне. Многовариантный анализ. Организация вычислительного процесса в универсальных программах анализа на макроуровне. Математические модели на микроуровне. Методы анализа на микроуровне. Математическое обеспечение анализа на функционально-логическом уровне. Моделирование и анализ аналоговых устройств. Математические модели дискретных устройств. Методы логического моделирования. Математическое обеспечение анализа на системном уровне. Основные сведения из теории массового обслуживания. Аналитические модели СМО. Имитационное моделирование СМО. Событийный метод моделирования. Сети Петри. Анализ сетей Петри. Математическое обеспечение подсистем машинной графики и геометрического моделирования. Компоненты математического обеспечения. Геометрические модели. Методы и алгоритмы машинной графики.
Математическое обеспечение синтеза проектных решений. Постановка задач параметрического синтеза. Место процедур синтеза в проектировании. Критерии оптимальности. Задачи оптимизации с учетом допусков. Обзор методов оптимизации. Классификация методов математического программирования. Методы одномерной оптимизации Методы безусловной оптимизации. Необходимые условия экстремума. Методы поиска условных экстремумов. Постановка задач структурного синтеза. Процедуры синтеза проектных решений. Задача принятия решений. Планирование процессов и распределение ресурсов. Методы структурного синтеза в системах автоматизированного проектирования Метод ветвей и границ. Элементы теории сложности. Методы локальной оптимизации и поиска с запретами. Системы искусственного интеллекта. Методы распространения ограничений. Эволюционные методы. Постановка задачи поиска оптимальных решений с помощью генетических алгоритмов.
4.1.Разделы дисциплины и виды занятий(тематический план)
| N n/n | Разделы дисциплины | Лекции (час) | Практ. занят. (час) |
| 1 | Введение | 1 | |
| 2 | Общие принципы и этапы процесса проектирования | 4 | 4 |
| 3 | Математическое обеспечение анализа проектных решений | 8 | 8 |
| 4 | Математическое обеспечение синтеза проектных решений | 6 | 7 |
4.2 Содержание разделов дисциплины.
Раздел 1. Введение (1 час).
Лекция 1 Роль и место дисциплины в учебном процессе. Предмет автоматизированного проектирования. Основные определения.
Раздел 2. Общие принципы и этапы процесса проектирования (4 часа).
Лекция 2. Системный подход к проектированию. Понятие инженерного проектирования. Принципы системного подхода Основные понятия системотехники. Структура процесса проектирования. (2 часа).
Лекция 3.. Иерархическая структура проектных спецификаций и иерархические уровни проектирования. Стадии проектирования. Содержание технических заданий на проектирование. Классификация моделей и параметров, используемых при автоматизированном проектировании. Типовые проектные процедуры. (2 часа).
Самостоятельное изучение. Системы автоматизированного проектирования и их место среди других автоматизированных систем. Этапы жизненного цикла промышленных изделий. Структура САПР. Разновидности САПР. Понятие о CALS-технологиях. Особенности проектирования автоматизированных систем. Этапы проектирования. Открытые системы.
Раздел 3. Математическое обеспечение анализа проектных решений (8 часов).
Лекция 4 Компоненты математического обеспечения. Математический аппарат в моделях разных иерархических уровней. Требования к математическим моделям и численным методам в САПР (2 часа).
Лекция 5 Математические модели в процедурах анализа на макроуровне. Исходные уравнения моделей. Примеры компонентных и топологических уравнений. Представление топологических уравнений. (2 часа).
Лекция 6 Характеристика методов формирования математических моделей. Узловой метод. Математические модели на микроуровне. Методы анализа на микроуровне. Математическое обеспечение анализа на функционально-логическом уровне. (2 часа).
Лекция 7. Моделирование и анализ аналоговых устройств. Математические модели дискретных устройств. Методы логического моделирования (2 часа)
Самостоятельное изучение Методы и алгоритмы анализа на макроуровне. Многовариантный анализ. Организация вычислительного процесса в универсальных программах анализа на макроуровне. Математическое обеспечение анализа на системном уровне Основные сведения из теории массового обслуживания. Аналитические модели СМО. Имитационное моделирование СМО. Событийный метод моделирования. Сети Петри. Анализ сетей Петри. Математическое обеспечение подсистем машинной графики и геометрического моделирования. Компоненты математического обеспечения. Геометрические модели. Методы и алгоритмы машинной графики.
Раздел 4. Математическое обеспечение синтеза проектных решений. (6 часов).
Лекция 8 Постановка задач параметрического синтеза. Место процедур синтеза в проектировании. (2 часа).
Лекция 9 Критерии оптимальности. Задачи оптимизации с учетом допусков. Обзор методов оптимизации. Классификация методов математического программирования. (2 часа).
Лекция 10 Постановка задач структурного синтеза. Процедуры синтеза проектных решений. Задача принятия решений. (2 часа)
Самостоятельное изучение. Методы одномерной оптимизации Методы безусловной оптимизации. Необходимые условия экстремума. Методы поиска условных экстремумов. Планирование процессов и распределение ресурсов. Методы структурного синтеза в системах автоматизированного проектирования. Метод ветвей и границ. Элементы теории сложности. Методы локальной оптимизации и поиска с запретами. Системы искусственного интеллекта. Методы распространения ограничений. Эволюционные методы. Постановка задачи поиска оптимальных решений с помощью генетических алгоритмов.
5.Практические занятия
| N n/n | Тематика практических занятий работы | Кол-во часов |
| 1 | Этапы жизненного цикла промышленных изделий. Понятие о CALS-технологиях. | 2 |
| 2 | Математическое обеспечение анализа на системном уровне Основные сведения из теории массового обслуживания. Аналитические модели СМО. Имитационное моделирование СМО | 3 |
| 3 | Событийный метод моделирования. Сети Петри. Анализ сетей Петри. | 2 |
| 4 | Математическое обеспечение подсистем машинной графики и геометрического моделирования. Компоненты математического обеспечения. Геометрические модели. Методы и алгоритмы машинной графики. | 2 |
| 5 | Методы одномерной оптимизации Методы безусловной оптимизации. | 2 |
| 6 | Необходимые условия экстремума. Методы поиска условных экстремумов. | 2 |
| 7 | Методы структурного синтеза в системах автоматизированного проектирования. Метод ветвей и границ. | 2 |
| 8 | Системы искусственного интеллекта. Методы распространения ограничений. Эволюционные методы. | 2 |
| 9 | Постановка задачи поиска оптимальных решений с помощью генетических алгоритмов. | 2 |
6.Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
6.1. Рекомендуемая литература
а) основная литература
- Норенков И.П Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002
- Советов Б.Я., Цехановский В.В Информационные технологии
М.: Высшая школа, 2005
- О.В. Алексеев, А.А. Головков, И.Ю. Пивоваров и др. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств М.: Высшая школа, 2000
- Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ:Уч. пособие.М.: Высш. школа,2001.367 с.
- Калянов Г.Н. Структурный системный анализ. М.: Лори, 2006
б) дополнительная литература
- Ушаков Д. Введение в математические основы САПР. М.: Ледас, 2008.
- Калянов Г.К. CASE-структурный системный анализ.- М.: Лори, 2000
- Автоматизированное проектирование узлов и блоков РЭС средствами современных САП : учеб. пособие / Под ред. И.Г. Мироненко. - М.: Высш. шк., 2002. – 391 с.
- Автоматизированный синтез и оптимизация линейных электронных схем: Учеб. пособие / Я.Е. Львович и др. - Воронеж: ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет", 2006. - 106 с.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.
Среда визуального программирования Delphi 6.0,
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Лаборатории «Информационных технологий» 217/3, 212/3
ЭВМ Pentium IV- 9 шт.
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
8.1. Методические рекомендации для преподавателя
Работа преподавателя по организации изучению дисциплины заключается в чтении лекций в соответствии с рабочей программой, проведении лабораторных занятий и их прием у студентов, проведение промежуточных мероприятий по проверке знаний, проведение итогового контроля в виде экзамена и проведение контроля остаточных знаний. Самостоятельное изучение отдельных разделов дисциплины преподаватель должен организовать в соответствии с планом-графиком самостоятельной работы студентов. В рамках практических занятий ставится цель получение практических навыков по теоретической проработке и практической реализации математических моделей и алгоритмов проектирования информационных систем и процессов.
Основной учебный материал занесён в систему дистанционного обучения Афина.
8.2. Методические рекомендации для студентов
Студенты очной формы обучения в магистратуре изучают дисциплину " Теоретические основы и структура процесса проектирования" в течение 9 семестра. Виды и объем учебных занятий, формы контроля знаний приведены в табл. 1. Темы и разделы рабочей программы, количество лекционных часов и количество часов самостоятельной работы студентов на каждую из тем приведены в табл. 2. В первой колонке этой таблицы указаны номера тем согласно разделу 4.
Самостоятельная работа студентов в ходе изучения лекционного материала заключается в проработке каждой темы в соответствии с методическими указаниями , а также в выполнении домашних заданий, которые выдаются преподавателем на лекционных занятиях. Необходимым условием успешного освоения дисциплины является строгое соблюдение графика учебного процесса по учебным группам в соответствии с расписанием.
Приложение 1.
Календарный план чтения лекций.
| Номер и краткое название темы (лекции) | Дата NN недель | Примечание |
| Лекция 1 Роль и место дисциплины в учебном процессе. Предмет автоматизированного проектирования. Основные определения. | 1 | |
| Лекция 2. Системный подход к проектированию. Понятие инженерного проектирования. Принципы системного подхода Основные понятия системотехники. Структура процесса проектирования. | 2 | |
| Лекция 3 Иерархическая структура проектных спецификаций и иерархические уровни проектирования. Стадии проектирования. Содержание технических заданий на проектирование. Классификация моделей и параметров, используемых при автоматизированном проектировании. Типовые проектные процедуры. | 3 | |
| Лекция 4 Компоненты математического обеспечения. Математический аппарат в моделях разных иерархических уровней. Требования к математическим моделям и численным методам в САПР | 4 | |
| Лекция 5 Математические модели в процедурах анализа на макроуровне. Исходные уравнения моделей. Примеры компонентных и топологических уравнений. Представление топологических уравнений | 5 | |
| Лекция 6 Характеристика методов формирования математических моделей. Узловой метод. Математические модели на микроуровне. Методы анализа на микроуровне. Математическое обеспечение анализа на функционально-логическом уровне. | 6 | |
| Лекция 7. Моделирование и анализ аналоговых устройств. Математические модели дискретных устройств. Методы логического моделирования | 7 | |
| Лекция 8 Постановка задач параметрического синтеза. Место процедур синтеза в проектировании. | 8 | |
| Лекция 9 Критерии оптимальности. Задачи оптимизации с учетом допусков. Обзор методов оптимизации. Классификация методов математического программирования. | 9 | |
| Лекция 10 Постановка задач структурного синтеза. Процедуры синтеза проектных решений. Задача принятия решений. | 10 | |
Приложение 2.
План-график самостоятельной работы
| N Недели | Вид работы | Норматив час/задание | Объем (кол-во заданий) | Всего за неделю (час) |
| 2 | Системы автоматизированного проектирования и их место среди других автоматизированных систем. Этапы жизненного цикла промышленных изделий. Структура САПР. Разновидности САПР. | 2 | 2 | 4 |
| 4 | Понятие о CALS-технологиях. Особенности проектирования автоматизированных систем. Этапы проектирования. Открытые системы. | 2 | 3 | 6 |
| 6 | Методы и алгоритмы анализа на макроуровне. Многовариантный анализ. Организация вычислительного процесса в универсальных программах анализа на макроуровне | 2 | 3 | 6 |
| 8 | Основные сведения из теории массового обслуживания. Аналитические модели СМО. Имитационное моделирование СМО. | 2 | 3 | 6 |
| 10 | Событийный метод моделирования. Сети Петри. Анализ сетей Петри. | 2 | 4 | 8 |
| 12 | Методы одномерной оптимизации Методы безусловной оптимизации. Необходимые условия экстремума. Методы поиска условных экстремумов. | 2 | 4 | 8 |
| 14 | Системы искусственного интеллекта. Методы распространения ограничений. Эволюционные методы. Постановка задачи поиска оптимальных решений с помощью генетических алгоритмов. | 2 | 2 | 4 |