Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента



Скачать 84.05 Kb.
Дата07.07.2013
Размер84.05 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 221700

проф. Б.Я. Литвинов




Зав. кафедрой М и УК

проф. Б.Я. Литвинов



РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины

Планирование и организация эксперимента
Направление подготовки: 221700 – Стандартизация и метрология

Профиль подготовки: Метрология и метрологическое обеспечение

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Санкт-Петербург

2012

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины

«Планирование и организация эксперимента»

Общая трудоемкость дисциплины «Планирование и организация эксперимента» составляет 5 зачетных единиц или 180 часов.
Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины - подготовка к научно-технической и организационно-методической деятельности, связанной с проведением экспериментальных исследований: выбор и составление плана эксперимента; организация эксперимента и проведение измерений отклика объекта исследований; анализ результатов исследований, включая построение математических моделей объекта исследований, определение оптимальных условий, поиск экстремума функции (поверхности) отклика.

Основная задача дисциплины получение теоретических знаний и практических навыков по выполнению научных и промышленных экспериментальных исследований.
В результате изучения дисциплины «Планирование и организация эксперимента» студент должен:


  • Знать и уметь использовать:

    • основные понятия и принципы планирования эксперимента; критерии оптимальности, разновидности и правила построения планов эксперимента; методы расчета параметров математической модели объекта исследований, оценки их значимости, а также адекватности полученной модели; методы поиска оптимальных условий и экстремума функции отклика

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями: ПК1, ПК10.


Виды учебной работы:

Лекции;

Практические занятия;

Контрольная работа.
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
Основные дидактические единицы (модули):

Дисциплина «Планирование и организация эксперимента» состоит из следующих разделов:

ВВЕДЕНИЕ

[1], c. 3 … 13; [3], с. 7 … 27

Объекты изучения, цель и основные задачи дисциплины «Планирование и организация эксперимента». Роль планирования эксперимента в технологических и научных исследованиях. Основные особенности эксперимента на современном этапе развития науки и техники. Общие закономерности проведения эксперимента в различных областях знаний. Основные типовые задачи, решаемые при проведении эксперимента.

Структура курса, его роль и место в подготовке инженера-метролога, связь с другими дисциплинами. Организация изучения предмета.

  1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРИНЦИПЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

[1], c. 12 … 25, 41 … 43; [12], с. 5 … 23

Основные понятия теории планирования эксперимента. Объект исследования, его представление в виде "черного ящика". Виды входных и выходных переменных. Факторы, общая характеристика факторов, факторное пространство. Выходные показатели, характеристика исследуемых свойств или качеств – отклик, функция отклика, поверхность отклика. Эксперимент как система операций, воздействий и (или) наблюдений, направленных на получение информации об объекте при исследовательских испытаниях. Опыт как отдельная элементарная часть эксперимента. План эксперимента – совокупность данных, определяющих число, условия и порядок реализации опытов. Планирование эксперимента как совокупность действий, направленных на разработку стратегии экспериментирования от начальных до заключительных этапов изучения объекта исследования (от получения априорной информации до создания работоспособной математической модели или определения оптимальных условий). Точка плана – упорядоченная совокупность численных значений факторов, соответствующая условиям проведения опыта. Уровень фактора – фиксированное значение фактора. Шаг варьирования фактора, нормирование значений факторов. Задание плана эксперимента в виде матрицы плана либо совокупности матрицы спектра плана и матрицы дублирования.

Основные принципы планирования эксперимента, обеспечивающие получение максимума информации при минимуме опытов. Отказ от полного перебора возможных входных состояний. Выбор числа уровней варьирования по каждому фактору на основании вида аппроксимации функции отклика. Принцип последовательного планирования, предусматривающий получение простейшей математической модели на основании небольшого числа опытов и, если полученная модель не удовлетворяет исследователя, постепенное усложнение математической модели на основе проведения новых (дополнительных) опытов до тех пор, пока не будет получена модель, которую исследователь признает достаточно хорошей. Принцип сопоставимости с шумом. При построении модели ее точность должна соответствовать уровню (интенсивности) случайной помехи с тем, чтобы ошибка аппроксимации функции отклика оказалась бы сопоставимой с величиной шумового поля. Принцип рандомизации, предусматривающий такую организацию эксперимента, которая позволяет сделать случайными (рандомизировать) систематически действующие переменные, не поддающиеся или поддающиеся с трудом учету и контролю, для того чтобы можно было рассматривать их как случайные величины и, следовательно, учитывать статистически. Принцип оптимальности планирования эксперимента. План эксперимента должен обладать некоторыми оптимальными свойствами в соответствии с определенным, заранее выбранным, критерием оптимальности плана или совокупности подобных критериев.

  1. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ И РЕГРЕССИОННЫЙ АНАЛИЗ

[1], c. 99 … 129; [2], с. 19 … 37

Вероятностная взаимосвязь между различными переменными. Выборочный коэффициент корреляции. Линейная регрессия. Метод наименьших квадратов. Расчет коэффициентов уравнения регрессии (параметров математической модели объекта исследования). Проверка значимости коэффициентов уравнения регрессии. Проверка адекватности математической модели объекта исследования. Метод множественной корреляции. Простейшие случаи нелинейной корреляции. Метод линеаризации.

3. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ПЛАНА. КРИТЕРИИ ОПТИМАЛЬНОГО ПЛАНА

[1], c. 129 … 136; [2], с. 39 … 59

Разновидности планов эксперимента. Основы построения математических моделей планов экспериментов. Их характеристики. Критерии оптимальности планов экспериментов.

Критерии оптимальности, связанные с точностью оценок коэффициентов уравнения регрессии (математической модели объекта исследования). Критерии D-, A-, E- оптимальности и ортогональности.

Критерии оптимальности, связанные с точностью получения оценок отклика. Критерии G- оптимальности, ротатабельности и униформности планирования.

Ортогонализация планов экспериментов. Построение планов близких к оптимальному по нескольким критериям.

4. ПЛАНЫ МНОГОФАКТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

[1], c. 136 … 150; [2], с. 39 … 59

Полный факторный план (ПФП) и его характеристика. Кодирование факторов. Составление ПФП эксперимента. Организация проведения эксперимента по ПФП, обработка и анализ его результатов.

Дробный факторный план (ДФП). Основная идея ДФП. ДФП для моделей с взаимодействием. Операция смешивания оценок коэффициентов уравнения регрессии. Понятия генерирующих соотношений и определяющих контрастов. Сравнительная оценка дробных реплик. Разрешающая способность реплики. Организация проведения эксперимента по ДФП, обработка и анализ его результатов.

Ротатабельное планирование. Реализация принципа последовательного планирования эксперимента. Составление плана эксперимента второго порядка, обработка и анализ его результатов. Многоуровневые факторные планы.

  1. ПЛАНЫ ПОИСКА ЭКСТРЕМУМА ФУНКЦИИ ОТКЛИКА

[1], c. 160 … 167; [2], с. 82 … 92

Оптимизация объектов исследования. Постановка задачи оптимизации. Методы оптимизации однофакторных объектов. Поиск экстремума функции отклика на основании использования метода золотого сечения и чисел Фибоначчи. Особенности планирования при оптимизации сложных объектов. Понятие о методах условной оптимизации. Особенности оптимизации при наличии нескольких экстремумов.

  1. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ МНОГОФАКТОРНЫХ ОБЪЕКТОВ

[1], c. 167 … 186

Последовательные методы поиска оптимальных решений. Метод Гаусса-Зейделя. Метод случайного поиска. Метод градиента. Метод крутого восхождения (метод Бокса-Уилсона). Симплексный метод оптимизации объектов. Симплекс и его последовательное смещение в направлении к оптимуму. Критерии окончания процесса оптимизации.

Особенности планирования и организации эксперимента при использовании различных методов оптимизации. Принцип последовательного планирования при оптимизации объектов исследования.

  1. ВЫДЕЛЕНИЕ СУЩЕСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ

[2], c. 62 … 77; [10], с. 163 … 174

Методы выделения существенных факторов. Планирование отсеивающих экспериментов. Использование метода случайного баланса при составлении плана отсеивающего эксперимента. Организация, проведение и методы анализа результатов отсеивающих экспериментов.

Дисперсионный анализ. Однофакторная классификация. Дисперсионный анализ при трехфакторной и четырехфакторной классификации.

8. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТОВ В УСЛОВИЯХ ДРЕЙФА ИХ ХАРАКТЕРИСТИК

[2], c. 89 … 92; [4], c. 265 … 276; [11], c. 278 … 316

Постановка задачи. Метод проверки условий отсутствия дрейфа характеристик объекта. Построение математических моделей в условиях аддитивного дрейфа. Адаптивный метод построения математической модели в условиях неаддитивного случайного дрейфа.

  1. ПЛАНИРОВАНИЕ ПРИ ВЫБОРОЧНОМ КОНТРОЛЕ

[9], c. 235 … 286; [13], c. 55 … 84

Планы выборочного контроля. Одноступенчатый, двухступенчатый и многоступенчатый планы выборочного контроля. Параметры планов выборочного контроля, правила принятия решения. Усеченный выборочный контроль.

Адаптация планов выборочного контроля к динамике производства. Способы и правила корректировки планов выборочного контроля. Ослабленный и усиленный планы выборочного контроля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

[2], c. 95 … 102; [10], c. 192 … 200

Краткое обобщение основных вопросов курса. Состояние и перспективы развития теории планирования эксперимента. Направления дальнейшей работы над углублением и расширением полученных знаний в области организации и планирования эксперимента. Практическое использование полученных знаний в учебной и производственной деятельности.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная литература:

  1. Белай Г.Е., Дембовский В.В., Соценко О.В. Организация металлургического эксперимента: Учеб. пособие. -М.: Металлургия, 1993.

  2. Романов В.Н. Планирование эксперимента: Учебное пособие. -Л.: СЗПИ, 1992.

Дополнительная литература:

  1. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. -М.: Металлургия, 1967.

  2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. –М.: Наука, 1971.

  3. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. -М.: Радио и связь, 1983.

  4. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. -М.: Мир, 1981.

  5. Математическая теория планирования эксперимента / Под ред. С.М.Ермакова.-М.: Наука, 1983.

  6. Михайлов В.И., Федосов К.М. Планирование эксперимента в судостроении. Л.: Судостроение, 1978.

  7. Назаров Н.Г. Измерения: планирование и обработка результатов. –М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000

  8. Налимов В.В. Теория эксперимента. –М.: Мир, 1967.

  9. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. –М.: Мир, 1977.

  10. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента. -М.: Мир, 1967.

  11. Богатырев А.А., Филиппов Ю.Д. Стандартизация статистических методов управления качеством. –М.: Изд-во стандартов, 1989.

  12. Практикум по вероятностным методам в измерительной технике: Учеб. пособие для вузов / В.В.Алексеев, Р.В.Долидзе, Д.Д.Недосекин, Е.А.Чернявский. -СПб.: Энергоатомиздат, 1993.


Похожие:

Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа дисциплины «Прикладная статистика и планирование эксперимента»
Рабочая программа составлена на основании паспорта научной специальности 05. 23. 05 – Строительные материалы и изделия, с учетом...
Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа учебной дисциплины " Приборы и техника эксперимента " Цикл: общенаучный
Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез
Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа дисциплины «Алгебра»
Рабочая программа дисциплины «Дополнительные Главы Алгебры» [Текст]/Сост. Рудаков А. Н.; Гу-вшэ.– Москва.– 2010.– 9 с
Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа учебной дисциплины «история медицины»
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части профессионального цикла студентам очной формы обучения...
Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа дисциплины Специальность 032301. 65 «Регионоведение»
Этнология изучаемого региона [Текст]: Рабочая программа дисциплины для студентов очной и заочной форм обучения. Тюмень: гаоу впо...
Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа дисциплины Специальность 032301. 65 «Регионоведение»
Содружество независимых государств (снг) [Текст]: Рабочая программа дисциплины для студентов очной и заочной форм обучения. Тюмень:...
Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа дисциплины деловой иностранный язык
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части профессионального цикла студентами очной формы обучения...
Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа дисциплины иностранный язык
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части профессионального цикла студентами очной формы обучения...
Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа дисциплины деловой иностранный язык
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части профессионального цикла студентами очной формы обучения...
Рабочая программа дисциплины Планирование и организация эксперимента iconРабочая программа дисциплины «Геометрия» Направление: 010100. 62 «Математика» Подготовка
Рабочая программа дисциплины «Геометрия» [Текст]/Сост. Артамкин И. В, Бурман Ю. М гу-вшэ.–Москва.–2009.–14 с
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


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