отоо. «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Галина Борисовна Даныкина Та. Контрольные вопросы по дисцип лине для самопроверки, рекомендации по выполнению самостоятельной практической работы, варианты домашних заданий, дан список литературы
 Скачать 494.64 Kb.
|
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Галина Борисовна Даныкина Татьяна Валентиновна Донцова «Диагностика и надежность автоматизированных систем» Методические указания по самостоятельной работе студентов Красноярск СФУ 2012 2 УДК 621(07) ББК 32.965я73 Составители: Г. Б. Даныкина, Т. В. Донцова Диагностика и надежность автоматизированных систем: методические указа- ния по самостоятельной работе студентов [Текст] / сост. Г. Б. Даныкина, Т. В. Донцова. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. Приведена структура самостоятельной работы, темы для самостоятель- ного изучения теоретического материала, контрольные вопросы по дисцип- лине для самопроверки, рекомендации по выполнению самостоятельной практической работы, варианты домашних заданий, дан список литературы. Для студентов, изучающих дисциплину «Диагностика и надёжность ав- томатизированных систем», направления подготовки 150400.62 – «Металлур- гия», профиля 150400.62.00.03 – «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей», направления подготовки 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств». Методические указания будут полезны для студентов всех направлений, изучающих вопросы надёжности систем и объектов и занимающихся проектированием систем управления раз- личного назначения. УДК 621(07) ББК 32.965я73 © Сибирский федеральный университет, 2012 3 Содержание Общие сведения………………………………………………………………... 4 1. Структура самостоятельной работы……………………………………….. 6 2. Методика реализации самостоятельной работы по изучению теоретического курса………………………………………………………….. 7 3. Методика реализации самостоятельной работы по курсу практических занятий………………………………………………………….. 9 4. Методика проведения текущих и промежуточной аттестаций…………... 36 5. Библиографический список………………………………………………… 40 Приложение 1 График учебного процесса и самостоятельной работы студентов……………………………………………………… 41 Приложение 2 Форма титульного листа……………………………………… 42 Приложение 3 Примеры тестовых заданий…………………………………... 43 4 Общие сведения Современные тенденции организации учебного процесса, нормативно- законодательные документы высшей школы в части плана мероприятий по реализации положений Болонской декларации требуют расширения иннова- ционной деятельности по совершенствованию, планированию и усилению роли самостоятельной работы студентов и оптимизации учебной нагрузки педагогических работников. Дисциплина «Диагностика и надежность автоматизированных систем» входит в основную образовательную программу многоуровневой подготовки по направлению 150400.62 «Металлургия» (профиль 150400.62.00.03 Тепло- физика, автоматизация и экология промышленных печей) укрупненной группы 150000 «Материаловедение, металлургия и машиностроение» и яв- ляется дисциплиной по выбору вуза. Целью создания методических указаний, в которых подробно изложе- на технология обучения по всем видам самостоятельной работы, является представление студенту систематизированного целостного подхода к изуче- нию данной дисциплины. В методических указаниях по самостоятельной работе учтены требо- вания Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) и нормативных документов Министерства образования РФ, регламентирующих многоуровневую подго- товку специалистов по направлению 150400.62 «Металлургия». Самостоятельная работа студента нацелена на: - закрепление, расширение и углубление знаний, умений и навыков сту- дентов, полученных ими во время аудиторных занятий с преподавателями; - ознакомление студентов с дополнительными материалами по изучае- мой дисциплине; - создание системы мотивации студентов для проведения аналитиче- ской работы и самостоятельного научного исследования; - воспитание у студентов организованности, самодисциплины, творче- ской активности и эффективности в работе. Совершенствование существующих и разработка новых технологий требует от бакалавра понимания роли оценки надежности автоматизирован- ных систем в улучшении технико-экономических показателей металлурги- ческого производства. Целью изучения дисциплины «Диагностика и надежность автоматизи- рованных систем» является формирование у студентов знаний об основных принципах обеспечения надежности при разработке, производстве и экс- плуатации систем управления технологическими процессами в металлургии. Целью самостоятельной работы является систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний и практических навыков при решении 5 конкретных задач по оценке и диагностике надежности автоматизированных ситем в металлургии. Задачей выполнения самостоятельной работы является формирование умения самостоятельно анализировать и оценивать надежность работы ав- томатизированной системы. Самостоятельная работа студентов регламентируется данными мето- дическими указаниями, учебным планом и графиком самостоятельной рабо- ты студентов (СРС). Трудоемкость самостоятельной работы приведена в табл. 1. Студент должен выполнить объем самостоятельной работы, преду- смотренный рабочим учебным планом, максимально используя возможности индивидуального, творческого и научного потенциала для освоения образова- тельной программы в целом. Табл. 1. Трудоемкость СРС, в зачетных единицах (в часах) Раздел дисциплины Изучение теоретического материала Подготовка к практическим занятиям Подготовка к текущему контролю Всего Раздел 1 0,11 (4) – – 0,11 (4) Раздел 2 0,11 (4) 0,08 (3) 0,03 (1) 0,22 (8) Раздел 3 0,05 (2) 0,05 (2) – 0,10 (4) Раздел 4 0,18 (6) 0,7 (25) 0,02 (1) 0,90 (32) Раздел 5 0,05 (2) 0,07 (2) 0,05 (2) 0,17 (6) Итого 0,5 (18) 0,9 (32) 0,1 (4) 1,5 (54) В результате проведения самостоятельной работы у студента форми- руются следующие компетенции: - общекультурные (ОК): - владение культурой мышления, имение обобщать и анализировать информацию, ставить цель и выбирать пути ее достижения (ОК-1); - самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-4); - имение оформлять, представлять и докладывать результаты выпол- ненной работы (ОК-13); - профессиональных (ПК): - уметь использовать фундаментальные общеинженерные знания (ПК-1); - умение осознавать социальную значимость своей будущей профессии (ПК-3); - уметь сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПК-4); - умение следовать метрологическим нормам и правилам, выполнять требования национальных и международных стандартов в области профес- сиональной деятельности (ПК-8); 6 - умение оценивать риски и определять меры по обеспечению безопас- ности технологических процессов (ПК-13); - умение выбирать и применять соответствующие методы моделирова- ния физических, химических и технологических процессов (ПК-22); - умение выполнять элементы проектов (ПК-23); - умение обосновывать выбор оборудования для осуществления техно- логических процессов (ПК-25). 1. Структура самостоятельной работы Самостоятельная работа студента предусматривает: - самостоятельное изучение теоретического материала. Используются конспект лекций и рекомендуемая литература [1-12]. Способствует овладе- нию культурой мышления, обобщению и умению анализировать информа- цию, ставить цель и выбирать пути ее достижения; умению осознавать соци- альную значимость своей будущей профессии, оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности технологических процессов, выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов (0,5 (18 час.)); - оформление отчетов и подготовка к защите практических заданий. Используются конспект лекций, методические указания к практическим заня- тиям, рекомендуемая литература. Этот вид самостоятельной работы способ- ствует развитию умения оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы; умения использовать фундаментальные общеинженер- ные знания, выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических и технологических процессов (0,5 (18 час.)); - выполнение расчетно-графической работы. Используются конспект лекций, методические указания к практическим работам, рекомендуемая ли- тература. Этот вид самостоятельной работы способствует развитию умения оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы; умения следовать метрологическим нормам и правилам, выполнять требова- ния национальных и международных стандартов в области профессиональной деятельности; умения выполнять элементы проектов и обосновывать выбор оборудования для осуществления технологических процессов (0,4 (14 час.)); - подготовка к текущему и промежуточному (зачет) контролю знаний. Используются конспект лекций и рекомендуемая литература; расчетные до- машние задания; примеры тестовых заданий, разработанные в электронном виде; электронный вариант вопросов для зачетных билетов. Способствует раз- витию умения представлять и докладывать результаты выполненной работы; владения культурой мышления, обобщать и анализировать информацию, ста- вить цель и выбирать пути ее достижения (0,1 (4 час.)). 7 Защиту практических работ, текущий и промежуточный контроль зна- ний осуществляют преподаватели, выполняющие эту нагрузку в соответствии с графиком учебного процесса (приложение 1). Задание на самостоятельную работу и методические материалы для ее выполнения следует получить у преподавателя, читающего курс лекций по дисциплине. Проверка и сдача заданий производится лектору в ходе текущего и промежуточного контроля с помощью тестов и вопросов для зачета, и пре- подавателю, ведущему практические занятия. 2. Методика реализации самостоятельной работы по изучению теоретического курса При изучении теоретического материала дисциплины «Диагностика и надежность автоматизированных систем» в процессе самостоятельной подго- товки для систематизации, закрепления и расширения теоретических знаний, а также подготовки к проверке знаний необходимо следующее: – чтение конспекта лекций с регулярным повторением пройденных тем; – изучение теоретической части при подготовке к проведению и защите практических работ; – изучение теоретического материала с помощью основной и дополни- тельной литературы и информационных ресурсов. Самостоятельная проработка текущего материала по конспектам лек- ций и рекомендуемой литературе [1-14] способствует развитию общекуль- турной компетенции, в частности, самостоятельному приобретению новых знаний с использованием современных информационных технологий; про- фессиональной компетенции – находить и перерабатывать информацию, уме- нию осуществлять литературный и патентный поиск в данной области зна- ний. Самостоятельная работа по освоению теоретического материала в рам- ках тем и вопросов, освещаемых в процессе лекций, предполагает время, от- водимое на эту работу. В соответствии с рабочей программой дисциплины объемом 3 зачетных единицы предусматривается 18 часов (0,5 зачет. едини- цы) для самостоятельного изучению теоретического материала. Ниже приведен перечень вопросов по каждому разделу дисциплины для самостоятельного изучения теоретического материала. Раздел 1. Основные понятия и составляющие надежности. Надежность АСУ ТП (0,11 зач. ед. – 4 часа). История развития теории надежности. Факторы, влияющие на надежность АСУ. Классификация ошибок оперативного персонала. При освоении темы рекомендуется использовать конспект 1 и 2 лекций и рекомендуемую литературу [1-4, 6, 11, 12]. 8 Раздел 2. Показатели надежности невосстанавливаемых систем (0,11 зач. ед. – 4 часа). Виды испытаний на надежность. Методы теории вероятности, математической статистики и теории слу- чайных процессов, используемые в теории надежности. Дискретные распределения случайных величин в теории надежности (биномиальное, Пуассона, Паскаля, логарифмическое). Непрерывные распределения случайных величин в теории надежности ( χ 2 -распределение, Стьюдента, Коши, Парето, равномерное). При освоении темы рекомендуется использовать конспект 3 и 4 лекций и рекомендуемую литературу [1, 2, 4-6, 8, 14]. Раздел 3. Расчет надежности восстанавливаемых систем (0,05 зач. ед. – 2 часа). Особенности расчета надежности при учете восстановления и различ- ной глубины контроля работоспособности элементов в системе. Расчет надежности резервированных систем с восстановлением. При освоении темы рекомендуется использовать конспект 5 лекции и рекомендуемую литературу [1, 2, 4-6]. Раздел 4. Методы расчета надежности невосстанавливаемых систем (0,18 зач. ед. – 6 часов). Расчет надежности систем при скользящем резервировании и учете по- следействия отказов. Методы моделирования надежности сложных систем. Сокращение времени непрерывной работы и восстановления с целью повышения надежности системы. Влияние периодичности и объема профилактических мероприятий на надежность систем. При освоении темы рекомендуется использовать конспект 6, 7 и 8 лек- ций и рекомендуемую литературу [1, 2, 4-7, 9, 11-15]. Раздел 5. Надежность и качество программного обеспечения (0,05 зач. ед. – 2 часа). Динамические (модели Шумана, Джелинского-Моранды) модели на- дёжности программного обеспечения. Статические (модели Миллса, интуитивная и эмпирическая) модели на- дёжности программного обеспечения. При освоении темы рекомендуется использовать конспект 9 лекции и рекомендуемую литературу [8, 10, 13, 15, 16]. 9 3. Методика реализации самостоятельной работы по курсу практических занятий Реализация в образовательном процессе компетентностного подхода, с его практико-ориентированностью, делает особо значимыми практические занятия, вовлекающие студентов в активные формы взаимодействия по ос- воению учебного материала. В связи с этим особую значимость приобретает самостоятельная работа студентов по подготовке к практическому занятию, главной целью которого является формирование общекультурных и профес- сиональных компетенций. Для оформления отчетов, подготовки к практическим занятиям и их защите используются конспект лекций, методические указания к практиче- ским занятиям и рекомендуемая литература [1-14]. Этот вид самостоятельной работы способствует развитию общекультурной компетенции – умению изла- гать изученный материал в лаконичном виде в форме отчетов, представлять и докладывать результаты работы; профессиональной компетенции – умению проводить расчеты и делать выводы, уметь оценивать риски и определять ме- ры по обеспечению безопасности технологических процессов. На 36 часов практических занятий предусматривается реализовать 18 часов (0,5 зачет. единиц) самостоятельной работы по этой форме. Время распределяется соответственно объему аудиторных работ по часам. Задание на практическую работу студент получает на каждом текущем аудиторном занятии у преподавателя. На практических занятиях по темам 1, 3, 4, 6-9 решаются задачи и само- стоятельно выполняются домашние задания для подготовки к контрольным работам для проведения текущей аттестации. К практическим работам 2, 5, 10 и 11 готовятся «Отчеты о практиче- ской работе». По теме практической работы 9 выполняется расчетно-графическое за- дание, на которое предусмотрено дополнительное время самостоятельной ра- боты – 14 часов (0,4 зачет. ед.). Этот вид самостоятельной работы способст- вует развитию умения оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы; умения следовать метрологическим нормам и прави- лам, выполнять требования национальных и международных стандартов в области профессиональной деятельности; умения выполнять элементы проек- тов и обосновывать выбор оборудования для осуществления технологических процессов. Результаты работ 2, 5, 10 и 11, и расчетной работы оформляются в виде отчетов. При подготовке к защите отчетов студент должен изучить теорети- ческую часть методических указаний и ответить на контрольные вопросы, приведенные в методических указаниях для каждого практического задания. 10 Ниже приведен перечень практических работ, предусмотренных учебной программой дисциплины «Диагностика и надежность автоматизированных систем», время самостоятельной работы, отводимой на подготовку к работам, в часах и зачетных единицах, краткое содержание работ, а также вопросы и за- дания для самостоятельной подготовки к контрольным работам и защите прак- тических работ преподавателю, ведущему практические занятия. Теоретические сведения, порядок и примеры расчета приведены в ме- тодических указаниях к практическим занятиям. Практическая работа 1 Расчет количественных показателей надежности по статистиче- ским данным об отказах (1 час. – 0,02 зач. ед.). Содержание работы: 1) изучить количественные показатели оценки надежности системы по результатам испытаний на надежность; 2) рассчитать показатели надежности на основе данных об испытаниях невосстанавливаемых объектов. Контрольные вопросы и задания 1. Назовите единичные показатели безотказности объектов. 2. Дайте статистическое определение интенсивности отказов. 3. Дайте статистическое определение вероятности безотказной работы. 4. Дайте статистическое определение вероятности отказа. 5. Дайте статистическое определение плотности распределения отказов. 6. Как определяется средняя наработка до отказа по статистическим данным? 7. На испытание поставлено 100 однотипных изделий. За 4000 ч. отка- зало 50 изделий. За интервал времени 4000-4100 ч. отказало ещё 20 изделий. Требуется определить ) ( t f и ) ( t λ при t=4000 ч. 8. На испытание поставлено 45 изделий. За время t=60 час. вышло из строя 35 штук изделий. За последующий интервал времени 60-65 час. вышло из строя еще 3 изделия. Необходимо вычислить ) ( t р при t=60 час. и t=65 час.; а также ) ( t f и ) ( t λ при t =60 час. 9. Определите среднюю наработку до отказа ) ( t τ , дисперсию ] [ T D и среднеквадратическое отклонение ] [ T σ наработки до отказа по результатам испытаний шести невосстанавливаемых систем. Наработка до отказа каждой системы приведена в таблице (в часах). t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 10300 8500 11400 6900 8300 9400 11 |