Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста



Скачать 162.49 Kb.
Дата15.09.2014
Размер162.49 Kb.
ТипРабочая программа
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 специальности 210601

декан ЭФ проф. В.А. Шпенст


_______________________

Зав.кафедрой ЭС

проф. В.А. Шпенст

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ»


Направление подготовки специалиста
210601 – радиоэлектронные системы и комплексы


Квалификация выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель: доцент каф. ЭС В. В. Винников

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012
Составитель доцент В. В. Винников
Научный редактор профессор В.А. Шпенст


ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И НАДЕЖНОСТИ

ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

1. Цели и задачи дисциплины.

Целью дисциплины является формирование знаний об основных положениях конструирования ЭС (системного подхода к конструированию; математических методов и моделей, используемых при анализе и синтезе конструкций ЭС; анализе состояния научно-технической проблемы на основе подбора и изучения литературных и патентных источников; определении цели и постановки задач проектирования; разработке технических заданий, требований и условий на проектирование отдельных подсистем и устройств; обработки статистических данных и проверки статистических гипотез; планирования эксперимента); теории надежности и обеспечения надежности; оптимизации и эффективности технических систем (на уровне введения в эти теории); роли человека-оператора и его влияние на надежность.


2. Место дисциплины в структуре ООП.

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла С.3 основной образовательной программы подготовки специалистов 210601 «Радиоэлектронные системы и комплексы».

Для освоения этой учебной дисциплины требуется предварительная подготовка в объёме полной средней школы, освоение дисциплин: «Физика», «Математика», «Электроника», «Основы теории цепей».

Дисциплина является предшествующей для освоения отдельных разделов учебных дисциплин «Основы конструирования и технологии производства радиоэлектронных средств», а также для: производственной практики, научно-исследовательской работы и итоговой государственной аттестации.


3. Требования к результатам освоения дисциплины.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:



общекультурных компетенций (ОК):

способностью к восприятию, анализу, обобщению информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

способностью логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10)



профессиональных, в том числе

общепрофессиональных:

способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

проектно-конструкторская деятельность:

способностью осуществлять анализ состояния научно-технической проблемы, определять цели и выполнять постановку задач проектирования (ПК-8);

способностью выбирать оптимальные проектные решения на всех этапах проектного процесса (ПК-11);

способностью проводить схемное и конструкторское проектирование узлов и модулей РЭС различного функционального назначения; осуществлять расчетные работы на различных стадиях проектирования (ПСК-12.2) – в части надежности;



в научно-исследовательской деятельности:

способностью изучать и использовать специальную литературу и другую научно-техническую информацию, отражающую достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области радиотехники (ПК-15);

В результате изучения дисциплины студент должен:

Иметь представление:

- о системном анализе, методах оптимизации и теории эффективности сложных систем;



Знать:

- иерархический принцип построения ЭС, условия эксплуатации и возможные воздействия;

- основные положения планирования эксперимента и обработки статистических данных;

- основы теории надежности, методики расчета показателей надежности и расчетные модели надежности;

- основные этапы проектирования и создания радиоэлектронных средств, принципы выбора конструкторских решений и обеспечения надежности;

Уметь:

- применять полученные знания при решении задач проектирования и технологии радиоэлектронных средств:

- применять методы теории планирования эксперимента для исследования конст-рукций;

- анализировать и составлять техническое задание;

- проводить расчеты надежности, составлять и преобразовывать схемы надежности.

Владеть:


  • методами, необходимыми для выбора элементной базы и конструкторских решений с учетом требований надежности, устойчивости к воздействию окружающей среды, электро-магнитной совместимости и технологичности;

- методами расчета основных показателей надежности ЭС и преобразования схем надежности;

- методами расчета резервированных систем и обеспечения надежности ЭС.


4. Объём дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоёмкость учебной дисциплины составляет 5 зачётных единиц.



Вид учебной работы

Семестр

5

Всего

180

Аудиторные занятия: в том числе

72

Лекции

40

Практические занятия (ПЗ), в том числе в интерактивной форме:

16

Лабораторные работы

16

Самостоятельная работа: в том числе

108

Контрольные работы




Курсовая работа

27

Другие виды самостоятельной работы




Подготовка к лекциям, практическим, лабораторным работам

20

Работа с литературой

25

Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен)

Экзамен

Общая трудоёмкость час.

зач. ед.



180

5


5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины


п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1

2

3

1


ОСНОВЫ КОНСТРУИ-РОВАНИЯ ЭС

Общая характеристика современных ЭС. Классифи-кация ЭС, иерархический принцип их построения и структурные уровни. Конструктивно-технологические и эксплуатационные требования к конструкции ЭС. Техническое задание (ТЗ) и технические требования (ТТ). Структура ТТ. Условия эксплуатации и дестаби-лизирующие факторы, действующие на ЭС. Харак-теристики основных видов воздействий. Защита от воздействий окружающей среды. Снижение массы и габаритов. Технологичность конструкций. Стандар-тизация и унификация. Электромагнитная совмес-тимость. Патентная чистота. Надежность изделия. Эргономика и техническая эстетика. Компоновка РЭС. Методы компоновки: аналитические и модельные. Функционально-узловой метод конструирования. Особенности деления РЭС на приборы.

Основы системного подхода. Физическая и мате-матическая суть системного подхода. Понятие систе-мы, входные и выходные воздействия. Основные поло-жения системного подхода. Системный подход к про-ектированию и созданию ЭС.

Модели ЭС. Понятия моделирования и модели. Физическое и математическое моделирование. Фор-мальные и физические математические модели (элек-трические, физико-топологические и технологичес-кие). Математические модели электронных схем ЭС. Математические модели монтажного пространства. Требования, предъявляемые к математическим моде-лям. Общие сведения о формальном проектировании.

Обработка статистических данных и проверка ста-тистических гипотез. Критерии согласия. Проверка исходных данных на однородность. Выявление закона распределения наработки при испытаниях. Оценка принадлежности двух выборок одной генеральной совокупности. Определение диапазона изменения параметра, в котором он будет находиться с доверительной вероятностью. Определение величины коэффициента корреляции.

Планирование эксперимента при решении конст-рукторских задач. Основные понятия и определения. Полный и дробный факторные эксперименты. Опре-деляющий контраст и генерирующее соотношение. Использование критериев Стьюдента и Фишера при обработке статистических опытных данных.

2

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

Основные термины и определения. Основные сторо-ны (показатели) надежности: безотказность, долговеч-ность, ремонтопригодность, сохраняемость. Понятие отказа. Виды отказов. Кривая зависимости интенсив-ности отказов от времени. Общие принципы обеспече-ния надежности при конструировании, производстве и эксплуатации. Законы распределения отказов и их основные характеристики: биномиальный, Пуассона, экспоненциальный, Вейбулла, нормальное распреде-ление.

Показатели надежности неремонтируемых и ремон-тируемых изделий. Общие рекомендации по выбору показателей надежности. Группы надежности. Влияние внешних воздействий и электрической нагрузки на без-отказность изделия. Элементы теории восстановления. Показатели надежности при хранении информации.

Структурные модели надежности. Последовательная и параллельная модели. Резервирование. Виды резер-вирования. Общее, поэлементное, смешанное и мажо-ритарное резервирование и их сравнительная эффек-тивность. Надежность ЭС при нагруженном и ненагру-женном резервировании. Структурные преобразования в расчетах надежности. Преобразование структуры ти-па "треугольник" в структуру типа "звезда".

Обеспечение надежности ЭС. Общие принципы обес-печения надежности при проектировании, особенности обеспечения надежности цифровой аппаратуры, надежность программного обеспечения. Выбор мето-дов обеспечения надежности: резервирование, умень-шение интенсивности отказов системы, сокращение времени непрерывной работы аппаратуры, умень-шение времени восстановления. Эффективность раз-личных методов повышения надежности.

3

НАДЕЖНОСТЬ ОПЕРА-ТОРА СИСТЕМ «ЧЕЛО-ВЕК-ТЕХНИКА»

Человек-оператор как звено системы «человек-машина-среда». Структурная схема системы «человек-машина». Понятие эргономики. Эргатичес-кие системы и их классификация. Основные категории «человека-оператора». Роль человеко-машинного ин-терфейса. Распределение функций управления между человеком и автоматикой.

Надежность человека-оператора. Надежный оператор и надежность работы человека-оператора (процессуальный и прагматический подходы). Надежность, эффективность и качество функционирования. Отказ и ошибки человека-оператора.

4

ВВЕДЕНИЕ В ОПТИМИ-ЗАЦИЮ И ЭФФЕКТИВ-НОСТЬ ЭС

Введение в оптимизацию ЭС. Методы оптимизации. Необходимые и достаточные условия существования безусловного экстремума. Общая характеристика задач проектирования. Выбор критериев оптимизации. Обос-нование исходных данных для синтеза. Общая харак-теристика задачи векторного синтеза. Сущность мето-дов сведения векторного синтеза к скалярному. Опти-мизация показателей надежности.

Введение в эффективность ЭС. Эффективность опе-раций в технике. Основные положения теории эффек-тивности: понятие операции, управление, цель управ-ления, эффективность операции. Связь эффективности с надежностью. Факторы, определяющие эффектив-ность операций: устойчивость, помехоустойчивость, управляемость, способность, самоорганизация. Поня-тия показателя эффективности и критерия эффектив-ности; концепции рационального поведения системы: пригодности, оптимизации и адаптивизации.

Основные принципы исследования эффективности в технике. Принципы усложняющегося поведения сис-тем: вещественно-энергетического баланса, гомеоста-зиса, выбора решений, перспективной активности и рефлексии. Методологические уровни анализа системы: «состав-свойства», «структура-функции», «организация-поведение», «метасистема (глобальная система)-деятельность». Принципы системных иссле-дований эффективности: теорема Геделя, принцип внешнего дополнения, принцип декомпозиции систем. Особенности исследования эффективности технических систем на этапах жизненного цикла: жизненный цикл технической системы, внешнее и внутреннее проектирование, их стадии.



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


п/п

Наименование обеспечиваемой (последующей) дисциплины

Номера разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечи-ваемой (последующей) дисциплины

1

2

3

4

1.

Основы конструирования и технологии производства радиоэлектронных средств

+

+

+

+

2.

Производственная практика




+

+




3.

Научно-исследовательская работа

+

+




+

4

Итоговая государственная аттестация




+

+

+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий


п/п

Наименование раздела дисцип-лины

Лекц.

Практ.

зан.

Лабор. работы

КР

СРС

Всего

час.

1.

Основы конструирования ЭС

12

-

16

12

32

72

2.

Основы теории надежности

12

16

-

15

28

71

3.

Надежность оператора систем «че-ловек-техника»

4

-

-

-

4

8

4.

Введение в оптимизацию и эффек-тивность ЭС

10

-

-

-

19

29

Примечание: СРС – самостоятельная работа студентов; КР – курсовая работа

6. Лабораторный практикум



п/п

раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

1.

Раздел 1. Основы конструирования ЭС( введение в конструирование)

1. Исследование экспериментальных методов определения отклонений значений выходных параметров ЭС

2.

Раздел 1. Основы конструирования ЭС( введение в конструирование)

2. Исследование методов статистического планирования эксперимента

3.

Раздел 1. Основы конструирования ЭС( введение в конструирование)

3. Определение коэффициентов влияния отклонений значений элементов ЭС методом статистического планирования эксперимента



7. Практические занятия


п/п

раздела дисциплины

Тематика практических занятий

Трудо-емкость

(час.)

1.

2. Основы те-ории надеж-ности

Расчеты показателей надежности последовательной и параллельной моделей надежности

6

2.

2. Основы те-ории надеж-ности

Расчеты показателей надежности при преобразовании структурных схем надежности

6

3.

2. Основы те-ории надеж-ности

Выдача задания на курсовую работу

4



8. Примерная тематика курсовых работ.

Учебным планом предусмотрено выполнение курсовой работы на тему «Разработка ТЗ и расчет показателей надежности изделия».




9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
ЛИТЕРАТУРА

9.1. Основная литература:

1. Громов, Ю. Ю. Надежность информационных систем: учеб. пособие/ Ю. Ю. Громов, О. Г. Иванова, Н. Г. Мосягина, К. А. Набатов. – Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. – 157 с.

2. Половко, А. М. Основы теории надежности / А. М. Половко, С. В. Гуров. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008. – 704 с.

3. Острейковский, В.А. Теория надежности: учебник для вузов / В. А. Острейковский. – М.: Высш. шк., 2003. – 463 с.

4. Винников, В.В. Конструирование и надежность радиоэлектронных средств. Надежность РЭС: учеб. пособие/ В. В. Винников, В. Н. Воронцов. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005. -107 с.

5. Винников, В. В. Основы конструирования и надежности электронных средств. Введение в оптимизацию и эффективность радиоэлектронных средств. Основы конструирования: учеб. пособие /В. В. Винников. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008. – 228 с.



9.2. Дополнительная литература:

1. Надежность и эффективность в технике: справ.: в 10 т. / ред. совет: В. С. Авдуевский (пред.) [и др.]. Т. 3. Эффективность технических систем / под общ. ред. В. Ф. Уткина, Ю. В. Крючкова. – М.: Машиностроение, 1988. – 328 с.

2. Надежность и эффективность в технике: справ.: в 10 т. / ред. совет: В. С. Авдуевский (пред.) [и др.]. Т. 5. Проектный анализ надежности / под ред. В. И. Патрушева, А. И. Рембезы. – М.: Машиностроение, 1988. – 316 с.

3. Баканов, Г. Ф. Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств: учеб. пособие / Г. Ф. Баканов, С. С. Соколов, В. Ю. Суходольский; под ред. И. Г. Мироненко. – М.: Академия, 2007. –

4. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппа-ратуры: учебник / под ред. В. А. Шахнова. – М.: Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2002. – 528 с.

5. http://www.technosphera.ru


9.3. Доступ к полнотекстовым базам данных из сети Интранет СПГГУ:

- БД JSTOR полнотекстовая база англоязычных научных журналов www.jstor.org

- Научная электронная библиотека www.eLibrary.ru (доступ к полным текстам ряда научных журналов с 2007 по 2011 г. )


9.4. Электронные ресурсы других библиотек:

  1. Российская государственная библиотека http://www.rsl.ru

  2. Российская национальная библиотека http://www.nlr.ru

  3. Всероссийская государственная библиотека иностранной литературы им. М.И.Рудомино http://www.libfl.ru

  4. Библиотека Академии Наук http://www.rasl.ru

  5. Библиотека РАН по естественным наукам http://www.benran.ru

  6. Государственная публичная научно-техническая библиотека http://www.gpntb.ru

  7. Государственная публичная научно-техническая библиотека Сибирского отделения РАН http://www.spsl.nsc.ru/

  8. Центральная научная библиотека Дальневосточного отделения РАН http://lib.febras.ru

  9. Центральная научная библиотека Уральского отделения РАН http://www.uran.ru

  10. Библиотека Конгресса http://www.loc.gov/index.html

  11. Британская национальная библиотека http://www.bl.uk

  12. Французская национальная библиотека http://www.bnf.fr

  13. Немецкая национальная библиотека http://www.ddb.de

  14. Библиотечная сеть учреждений науки и образования RUSLANet http://www.ruslan.ru:8001/rus/rcls/resources

  15. Центральная городская универсальная библиотека им. В.Маяковского http://www.pl.spb.ru

  16. Научная библиотека им. М.Горького Санкт-Петербургского Государственного университета (СПбГУ) http://www.lib.pu.ru

17. Фундаментальная библиотека Санкт-Петербургского Государственного Политехнического университета (СПбГПУ) http://www.unilib.neva.ru/rus/lib/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для презентаций лекций, видеофайлов практических занятий.

Проведение лабораторных занятий требует наличия специализированных учебных аудиторий по заявленной номенклатуре лабораторных работ, оснащённых современной контрольно-измерительной аппаратурой.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПООП ВПО по направлению подготовки специалиста 210601- «Радиоэлектронные системы и комплексы».


11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Изучение дисциплины производится в тематической последовательности. Студенты очной формы обучения работают в соответствии с временным режимом, установленным учебным рабочим планом. Преподаватель дает указания по организации самостоятельной работы студентов, срокам сдачи курсовой работы, выполнения лабораторных работ и проведения тестирования.

Дисциплина «Основы конструирования и надежности электронных средств», как указывалось выше, является дисциплиной вариативной части профессионального цикла С3. В связи с этим, приступая к ее изучению, необходимо восстановить в памяти основные сведения из курса общей физики, математики, электроники и основы теории цепей.

Методика и последовательность изучения дисциплины соответствуют перечню содержания разделов дисциплины. Материал каждой темы насыщен математическими соотношениями, физическая интерпретация которых зачастую достаточно сложна, поэтому изучение материала требует серьезной, вдумчивой работы.



Изучать дисциплину рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них по программе учебной дисциплины. При первом чтении следует стремиться к получению общего представления об изучаемых вопросах, а также отметить трудные и неясные моменты. При повторном изучении темы необходимо освоить все теоретические положения, математические зависимости и выводы. Для более эффективного запоминания и усвоения изучаемого материала, полезно иметь рабочую тетрадь (можно использовать лекционный конспект) и заносить в нее формулировки законов и основных понятий, новые незнакомые термины и названия, формулы, уравнения, математические зависимости и их выводы, так как при записи материал значительно лучше усваивается и запоминается. Целесообразно систематизировать изучаемый материал, проводить обобщения разнообразных фактов, сводить их в таблицы.
Разработал:

доцент кафедры электронных систем В. В. Винников

Похожие:

Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconРабочая программа дисциплины «основы теории цепей» Направление подготовки специалиста
Дисциплина относится к базовой (общепрофессиональной) части подготовки профессионального цикла С. 3 основной образовательной программы...
Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconРабочая программа дисциплины «Введение в направление» Направление подготовки специалиста
«Введение в направление» являются: ознакомление студентов с особенностями и характером деятельности радиоинженера, принципами построения...
Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconРабочая программа дисциплины Основы теории управления (Наименование дисциплины) Направление подготовки

Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconРабочая программа дисциплины «Информационные технологии» Направление подготовки специалиста
Цель преподавания дисциплины заключается в подготовке инженера-конструктора-технолога эс для работы в современной проектной среде...
Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconПримерная программа дисциплины детали машин и основы конструирования
Предмет дисциплины теоретические основы расчета, конструирования и надежной эксплуатации изделий машиностроения общетехнического...
Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconРабочая программа дисциплины философия и методология науки Направление подготовки 111500 Промышленное рыболовство
Цель освоения дисциплины – базовая общетеоретическая подготовка специалиста-учёного к научной и практической деятельности в области...
Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconРабочая программа учебной дисциплинЫ «Теоретические основы электротехники» Направление подготовки бакалавра
«Метрология», «Основы электротехнологий», «Электрический привод», «Электротехническое и конструкционное материаловеденье», «Общая...
Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconРабочая программа дисциплины математика Направление подготовки 080200. 62 Менеджмент Профиль подготовки
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины математика базовой части математического и естественнонаучного цикла...
Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconРабочая программа дисциплины Корпоративный менеджмент Направление подготовки 080200 Менеджмент Профиль подготовки
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины по выбору профессионального цикла ( В. Дв. 1) студентам очной и заочной...
Рабочая программа дисциплины «основы конструирования и надежности электронных средств» Направление подготовки специалиста iconРабочая программа дисциплины (модуля) Основы биогеографии Направление подготовки
Министерство природных ресурсов рф, другие природоохранные ведомства и учреждения
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org