Optymalizacja w budowie maszyn

Mechanika i Budowa Maszyn
Studia pierwszego stopnia
Przedmiot:
Rodzaj przedmiotu:
Kod przedmiotu:
Rok:
Semestr:
Forma studiów:
Rodzaj zajęć i liczba godzin
w semestrze:
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Liczba punktów ECTS:
Sposób zaliczenia:
Język wykładowy:
Optymalizacja w budowie maszyn
Fakultatywny
MBM 1 S 0 6 65-2_1
III
6
Studia stacjonarne
60
30
30
3
zaliczenie
polski
Cel przedmiotu
Przekazanie studentom podstawowej wiedzy o metodach optymalizacji
C1
stosowanych w technice.
Przygotowanie studentów do praktycznego wykorzystania metod
C2
optymalizacyjnych w rozwiązywaniu zagadnień technicznych
1
2
Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji
Student powinien posiadać podstawową wiedzę z zakresu matematyki.
Student powinien posiadać umiejętność obsługi arkusza kalkulacyjnego Excel.
Efekty kształcenia
W zakresie wiedzy:
Student ma podstawową wiedzę w zakresie metod optymalizacji stosowanych
EK 1
w technice
W zakresie umiejętności:
Student potrafi sformułować problem i zastosować metody optymalizacji w
EK 2
rozwiązywaniu zagadnień technicznych.
W zakresie kompetencji społecznych:
Student posiada umiejętność precyzyjnego posługiwania się pojęciami z
EK 3
zakresu optymalizacji
W1
W2
Treści programowe przedmiotu
Forma zajęć – wykłady
Treści programowe
Omówienie literatury obowiązującej i uzupełniającej. Znaczenie
optymalizacji w działalności inżynierskiej. Przykład zastosowania metody
graficznej.
Podstawowe pojęcia i określenia optymalizacji - model matematyczny,
kryteria optymalizacyjne, zmienne decyzyjne, ograniczenia.
W3
W4
W5
W6
W7
W8
W9
W10
W11
W12
W13
W14
W15
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
Ogólny schemat rozwiązywania zadań optymalizacji. Klasyfikacja
problemów optymalizacji. Podział procedur optymalizacji.
Metody graficzne. Przykłady.
Metody analityczne. Metoda szukania minimum funkcji bez ograniczeń.
Metoda szukania minimum funkcji z ograniczeniami równościowymi –
metoda mnożników Lagrange’a. Przykłady.
Metody analityczne. Metoda szukania minimum funkcji z ograniczeniami
nierównościowymi – warunku Kuhna-Tuckera. Przykłady.
Metody programowania matematycznego. Metody wariacyjne. Przykłady.
Metody numeryczne. Metoda systematycznego przeszukiwania. Metoda
Monte Carlo. Przykłady.
Przykład zastosowania metody systematycznego przeszukiwania i Monte
Carlo do wyznaczania równań konstytutywnych.
Metody numeryczne – ogólna charakterystyka metod deterministycznych.
Współczesne procedury optymalizacyjne – algorytmy genetyczne,
symulowane wyżarzanie. Przykłady.
Optymalizacja wielokryterialna – charakterystyka, podstawy matematyczne.
Przykład zastosowania optymalizacji wielokryterialnej w systemie
eksperckim przeznaczonym do projektowania procesów walcowania
poprzeczno-klinowego.
Programowanie optymalizacyjnych badań doświadczalnych w technologii
maszyn. Charakterystyka pomiarów i badań doświadczalnych. Zasady
programowania badań doświadczalnych. Przykłady.
Programy statyczne badań doświadczalnych – programy statyczne
zdeterminowane kompletne, programy statyczne zdeterminowane
selekcyjne, programy statyczne randomizowane. Przykłady.
Programy dynamiczne optymalizacyjne sekwencyjne, gradientowe i
bezgradientowe. Przykłady.
Kolokwium.
Forma zajęć – projekt
Treści programowe
Zastosowanie metody graficznej do optymalizacji zagadnień
konstrukcyjnych w oparciu o program Microsoft Excel.
Metoda szukania minimum funkcji bez ograniczeń – rozwiązywanie zadań.
Zastosowanie metody mnożników Lagrange’a – projektowanie wyrobów
typu pojemnik według kryterium najmniejszego zużycia materiału.
Rozwiązywanie zagadnień optymalizacji z ograniczeniami
nierównościowymi w oparciu o warunki Kuhna-Tuckera.
Zastosowanie metody systematycznego przeszukiwania do wyznaczania
równań konstytutywnych w oparciu o niekomercyjny program Syst_P
Zastosowanie metody Monte Carlo do wyznaczania równań
konstytutywnych w oparciu o niekomercyjny program Krzywe Umocnienia.
Optymalizacja zagadnień planowania produkcji z wykorzystaniem dodatku
Solver w programie Microsoft Excel.
Zastosowanie optymalizacji wielokryterialnej – przykład projektowania belki
wspornikowej.
Kolokwium
Metody dydaktyczne
1
2
Wykład konwencjonalny, wykład z prezentacją multimedialną.
Stanowisko komputerowe z oprogramowaniem Excel i niekomercyjnym Syst_P i
Krzywe Umocnienia.
Obciążenie pracą studenta
Średnia liczba godzin na zrealizowanie
Forma aktywności
aktywności
Godziny kontaktowe z wykładowcą,
64
w tym:
Udział w wykładach i zajęciach
60
projektowych
4
konsultacje
26
Praca własna studenta, w tym:
13
Przygotowanie się do zajęć projektowych
13
Przygotowanie się do zaliczenia
90
Łączny czas pracy studenta
Sumaryczna liczba punktów ECTS dla
3
przedmiotu:
Liczba punktów ECTS w ramach zajęć
1
o charakterze praktycznym (ćwiczenia,
laboratoria, projekty)
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
7
Literatura podstawowa
M. Ostwald: Podstawy optymalizacji konstrukcji. Wydawnictwo Politechniki
Poznańskiej, Poznań 2003.
A. Stachurski, A.P. Wierzbicki: Podstawy optymalizacji. Oficyna Wydawnicza
Politechniki Warszawskiej, W-wa 1999.
Z. Polański: Metody optymalizacji w technologii maszyn. PWN, W-wa 1977.
B. Bochenek, J. Krużelecki: Optymalizacja stateczności konstruckji.
Współczesne problemy. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2007.
J. Kusiak. A. Danieleska-Tułecka, P. Oprocha: Optymalizacja. Wybrane
przykłady z przykładami zastosowań. PWN, Warszawa 2009.
J. Stadnicki: Teoria i praktyka rozwiązywania zadań optymalizacji z przykładami
zastosowań technicznych. WNT, Warszawa 2006.
Literatura uzupełniająca
Z. Osiński, J. Wróbel: Teoria konstrukcji maszyn. PWN, W-wa 1982.
M. Korzyński: Doświadczalna optymalizacja technologii. Wydawnictwa
Uczelniane Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1991.
E. Pająk, K. Wieczorowski: Podstawy optymalizacji operacji technologicznych w
przykładach. PWN, Warszawa – Poznań 1982.
M. Brdyś, A. Ruszczyński: Metody optymalizacji w zadaniach. WNT, W-wa
1985.
S. Sieniutycz, Z. Szwast: Praktyka obliczeń optymalizacyjnych. WNT, W-wa
1982.
Z. Pater, A. Gontarz, W.S. Weroński: Wybrane zagadnienia z teorii i technologii
walcowania poprzeczno-klinowego, LTN, Lublin 2001.
J. Kusiak: Zastosowanie technik optymalizacyjnych w symulacji procesów
plastycznej przeróbki metali. Wydawnictwa AGH, Kraków 1995.
8
W. Pogorzelski: Optymalizacja układów technicznych w przykładach. WNT,
Warszawa 1978.
Macierz efektów kształcenia
Efekt
kształcenia
EK 1
EK 2
EK 3
Odniesienie
danego efektu
kształcenia do
efektów
zdefiniowanych
dla całego
programu (PEK)
MBM1A_W01 ++
MBM1A_W09 +
MBM1A_U01 ++
MBM1A_U02 ++
MBM1A_U07 ++
MBM1A_U19 ++
MBM1A_K01 +
MBM1A_K06 +
Cele
Treści
Metody
przedmiotu programowe dydaktyczne
Metody
oceny
C1
W1÷W15
1
O2
C1, C2
W1÷W15,
L1÷L8
1, 2
O1, O2
C1, C2
W1÷W15,
L1÷L8
1, 2
O1, O2
Metody i kryteria oceny
Symbol
metody
oceny
O1
O2
Opis metody oceny
Zaliczenie pisemne oraz ocena z projektu
Zaliczenie z wykładu
Autor
programu:
Adres e-mail:
Jednostka
organizacyjna:
Próg zaliczeniowy
50%
50%
Dr hab. inż. Andrzej Gontarz, prof. PL
[email protected]
Katedra Komputerowego Modelowania i Technologii Obróbki
Plastycznej