Информационные технологии в металлургии: Рабочая программа, задание на контрольную работу, методические указания к выполнению контрольной работы

Министерство образования Российской Федерации Северо - Западный государственный заочный технический университет Кафедра металлургии и литейного производства

Информационные технологии в металлургии

Рабочая программа Задание на контрольную работу Методические указания к выполнению контрольной работы Факультет технологии веществ и материалов Направление и специальность подготовки дипломированных специалистов: 651300 – металлургия, 110400 – литейное производство чёрных и цветных металлов. Специализация 110409 − литейное производство и экономика металлургии. Направление подготовки бакалавров 550500 − металлургия

Санкт-Петербург 2003

2

Утверждено редакционно – издательским советом университета УДК 512/972 Информационные технологии в металлургии: Рабочая программа, задание на контрольную работу, методические указания к выполнению контрольной работы. – СПб.: СЗТУ, 2003.-13 c. Библиогр. 4. Дисциплина “Информационные технологии в металлургии” посвящена теоретическим и практическим проблемам компьютерной переработки инженерно - экономической информации на различных этапах литейного производства на предмет исследования, моделирования, оптимизации, управления и повышения его эффективности. Рабочая программа разработана в соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 651300 (специальность 110400 - литейное производство чёрных и цветных металлов, специализация 110409 - литейное производство и экономика металлургии) и направлению подготовки бакалавров 521500 – металлургия. Рассмотрено на заседании кафедры металлургии и литейного производства, протокол № 5 от 13.01.2003 г., одобрено методической комиссией факультета технологии веществ и материалов 16.01.2003 г. (протокол № 3). Рецензенты: кафедра металлургии и литейного производства СЗТУ (заведующий кафедрой А.А.Яценко, канд. техн. наук, доц.), Н.А.Хлямков, ст. научн.сотр. ЦНИИ КМ «ПРОМЕТЕЙ», канд. техн. наук. Составитель: В.В.Дембовский, канд. техн. наук, проф.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2003

3

Предисловие Цель изучения настоящей дисциплины заключается в приобретении студентом знания теоретических основ и практических навыков осуществления процессов переработки информации с помощью современных персональных компьютеров в конкретной области – металлургии и литейном производстве. Задачи изучаемой дисциплины состоят в овладении приемами использования общего и специального программного обеспечения персональных компьютеров для выполнения различных инженерных и экономических расчетов, анализа производственной деятельности литейного предприятия, прогнозирования дальнейшего развития производства в направлении повышения производительности и снижения себестоимости продукции. Для изучения настоящей дисциплины необходимо знать высшую и вычислительную математику, а также – информатику.

4

1. Содержание дисциплины 1.1. Рабочая программа ( объём курса 100ч.) Введение (2 ч.) [1], с. 3 … 5 Краткий исторический обзор развития и современного состояния аппаратных и программных средств вычислительной техники. Значение персональных компьютеров и их программного обеспечения в повышении эффективности производственных процессов в металлургии. Особенности применения информационных технологий в металлургической сфере. 1.1.1. Общая характеристика информационных потоков в металлургии (10 ч.) [1], с. 5 …18 Основные сведения о структуре металлургического производства. Источники информации о технологической подготовке производства и ходе технологических процессов на различных этапах металлургического передела. Общая схема материальных и информационных потоков на металлургическом (литейном) предприятии. Технические средства получения, передачи и преобразования информации. Выбор оптимального периода опроса датчиков. Централизованный сбор информации и его анализ на предмет выявления скрытых резервов производства, прогнозирования и предупреждения брака продукции и дальнейшего подъема технического и экономического уровня металлургического (литейного) производства. Понятие о количестве информации, её качестве (точности), энтропии и информационной способности системы контроля и управления металлургическими процессами.

5

1.1.2. Информационная связь между металлургическими объектами (14 ч.) [1], с. 18…28 Современные компьютерные средства связи. Локальные вычислительные сети и их аппаратное обеспечение. Корпоративные, региональные и глобальные (на примере Internet) вычислительные сети и средства их реализации. Программное обеспечение вычислительных сетей. Программа Internet Explorer, её возможности и особенности использования. Электронная почта. 1.1.3. Антивирусные средства и их применения для защиты информации (4 ч) [1], с. 29 … 32 Сущность компьютерных вирусов. Возможность передачи вирусов через Internet, электронную почту и характер повреждения информации. Антивирусные программы и их особенности. Сравнение антивирусных программ российских и зарубежных разработок. 1.1.4. Организация документооборота на металлургическом предприятии (4 ч.) [1], с. 33…63 Характер служебной документации производственного и экономического содержания при бумажной технологии. Переход к безбумажной технологии на основе компьютерных систем и соответствующего аппаратного − программного обеспечения. Средства создания и редактирования документов с применением текстовых процессоров WORD, TEX и их сравнительная характеристика. Понятие о постоянном и переменном текстах. Практика разработки бланков служебной документации.

6

1.1.5. Компьютер в экономике металлургического производства (4 ч.) [1], с. 64…73 Система электронных таблиц Excel и развития навыков её применения для решения инженерных и экономических задач. Практика использования Excel на примере расчёта себестоимости 1 т стали. Особенности заполнения таблиц текстовой, числовой, формульной информацией и последующих вычислений. 1.1.6. Статистический анализ металлургических процессов (14 ч.) [1], с. 76…95 Разновидности статистического анализа данных: корреляционный, регрессионный, дисперсионный, кластерный и их основные цели. Возможности электронных таблиц Excel для решения инженерно – экономических задач в области металлургического (литейного) производства. Принципы стохастического моделирования инженерно - экономических систем в среде Excel на основе пассивного и активного эксперимента. Оценка полученных при этом математических моделей и выявление тренда. 1.1.7. Решение оптимизационных задач на основе принципов математического программирования в среде Excel (12 ч.) [1], с. 119…124. Методы исследование операций. Линейное, нелинейное и стохастическое программирование. Математическая формулировка и возможности их реализации с помощью встроенных в Excel функций. Транспортная задача как пример оптимизационной задачи, решаемой методом линейного программирования. Постановка задачи в сбалансированном и несбалансированном вариантах. Методика решения транспортной задачи с помощью персонального компьютера.

7

1.1.8. Применение специализированных пакетов прикладных компьютерных программ при выполнении математических расчётов (12 ч.) [2], с. 6 … 45 [5], с. 184 … 196 Структура существующих пакетов математических расчётов и их сравнительная характеристика. Пакет Mathcad. Входной язык и методика постановки задач на экране монитора. Выполнение алгебраических операций. Работа с матрицами. Дифференцирование и интегрирование. Решение дифференциальных уравнений. Графическое отображение результатов вычислений. 1.1.9. Принципы программирования средствами Visual Basic (12 ч.) [2], с. 46 … 71 Достоинства современных визуальных языков программирования. Версии Visual Basic. Особенности версии Visual Basic for Application (VBA), встроенной в систему электронных таблиц Excel. Методика разработки проекта. Формы, коды и модули. Программирование вычислительного процесса. Полная версия Visual Basic (VB). Вычисления и построение графиков. Примеры VBA − и VB − проектов общего и специального (для металлургии) плана. 1.2. Тематический план лекций для студентов очно-заочной формы обучения (16 ч.) № № 1.

2.

Тема Введение. Характеристика информационных потоков на металлургическом предприятии. Свойства информации, энтропия и информационная способность систем Вычислительные сети. Internet, электронная почта и методика пользования ими. Защита информации

Кол-во часов

2 2

8

Продолжение тем. плана лекций 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Средства и методика разработки производственной документации на литейном заводе Анализ металлургической информации с помощью персонального компьютера Методы оптимизации металлургических процессов Специализированные пакеты прикладных программ для выполнения математических расчётов Усечённый вариант Visual Basic и его возможности Полный вариант Visual Basic и его использование при программировании задач металлургического (литейного) производства

2 2 2 2 2 2

1.3. Перечень тем лабораторных работ (12 ч) № № 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Тема Поиск информации в Интернете и обмен информацией с помощью электронной почты. Защита информации Принципы работы в среде редактора TEX Статистический анализ металлургических процессов в среде Excel Методы использования Excel для решения оптимизационных задач Расчёты в среде Mathcad Основы программирования в среде Visual Basic

Кол-во часов 2 2 2 2 2 2

2. Литература Основная 1. Дембовский В.В. Компьютерные технологии в металлургии и литейном производстве: Учеб. пособие в 2 – х ч. Ч. 1 – СПб.: СЗТУ, 2003. – 144 с., илл., табл. 2. Дембовский В.В. Компьютерные технологии в металлургии и литейном производстве: Учеб. пособие в 2 – х ч. Ч. 2. – СПб.: СЗТУ, 2003. – 144 с., илл., табл. Дополнительная 3. Дембовский В.В. Автоматизация литейных процессов. – Л.: Машиностроение, 1989. – 264 с., илл., табл.

9

4. Курицкий Б.Я. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7.0 в примерах. – СПб.: BHV, 1997. – 386 с., илл., табл. 5. Основы современных компьютерных технологий: Учеб. пособие. − СПб.: КОРОНА принт, 1998. − 446 с., илл., табл.

3. Задание на контрольную работу В процессе изучения настоящей дисциплины студенты выполняют одну контрольную работу, содержащую две задачи: одну задачу описательного характера и одну – расчетного характера. При подготовке к выполнению контрольной работы следует изучить рекомендованную литературу согласно приведенной выше рабочей программе. Контрольную работу выполняют в тетради. Вариант работы, тему и значения исходных данных приводить обязательно. Этапы решения задач сопровождать подробными пояснениями и при необходимости − расчётными зависимостями. Выполненную контрольную работу сдают на рецензирование. При наличии положительной оценки работы и проверенного руководителем отчёта о выполненных лабораторных работах студент допускается к сдаче зачёта. Задача №1 Номер варианта задачи (табл.1) описательного характера соответствует последней цифре шифра студента. Таблица 1 К задаче №1 контрольной работы Вариант 1 2

Тема Описать сущность и область применения локальных вычислительных сетей в металлургии (литейном производстве) Привести важнейшие черты глобальной вычислительной сети Internet и основы её использования на металлургическом заводе

10

Продолжение табл.1 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9. 0.

Охарактеризовать принцип действия электронной почты Сравнить возможности защиты информации с помощью программы AVP и на базе других антивирусных программ Дать сравнительное описание текстовых процессоров WORD и TEX Перечислить и охарактеризовать методы статистического анализа металлургических (литейных) процессов, возможные к реализации в среде Excel с использованием встроенного математического аппарата Как определяются коэффициенты регрессионной зависимости при анализе данных в среде Excel? Что представляет собой критерий R² при статистическом анализе данных и как он определяется при использовании Excel? Какова математическая постановка транспортной задачи в её сбалансированном варианте? Описать несбалансированный вариант транспортной задачи и его отличие от сбалансированного

Указания к поиску ответа на поставленные вопросы: исходный материал содержится в литературе [1]. Задача №2 Дано: Имеется n = 5 складов с запасами однородных материалов (табл.2). Эти материалы согласно поступившим заказам требуется перевезти к m = 3 заказчикам (табл. 3). Стоимость перевозки единицы количества материалов с i – го склада к j – му заказчику составляет Cij (табл.4). Найти: Оптимальный план перевозок материалов со складов к потребителям средствами заводского транспорта, минимизирующий их суммарную стоимость.

11

Таблица 2 Запасы материалов, т на складах ai, i = 1 … 5 № склада

1

2

3

1 2 3 4 5

25 13 8 10 20

16 14 10 6 18

19 16 9 8 28

последняя цифра шифра 4 5 6 7 8 27 21 13 14 40

31 15 22 13 44

11 33 24 29 37

14 19 36 12 6

32 22 14 7 17

9

0

24 30 21 9 19

18 16 6 14 20

Таблица 3 Заказы на материалы bj, j = 1 … 3, т номер заказчика

предпоследняя цифра шифра чётная нечётная

1 2 3

23 18 35

27 16 33

Таблица 4 Цены Cij перевозок от i – го склада к j - му заказчику, тыс. руб / т

1

Заявки ( j ) 2

3

2 6 1 5 1

0 2 4 0 8

3 4 6 8 4

Склады i 1 2 3 4 5

На основании расчета привести сводную таблицу оптимальных объёмов перевозок, т от i - го склада к j -му заказчику (например, по образцу [1], с.124, табл. 14.3) и суммарную стоимость перевозок, тыс. руб. Указания к решению задачи: использовать сбалансированный вариант согласно его описанию в литературе [1], с.119 …124.

12

При этом рекомендуется решить задачу с помощью персонального компьютера при прохождении лабораторного практикума.

Содержание Предисловие 1 Содержание дисциплины Введение 1.1 Рабочая программа 1.1.1. Общая характеристика информационных потоков в металлургии 1.1.2. Информационная связь между металлургическими объектами 1.1.3. Антивирусные средства и их применение для защиты информации 1.1.4. Организация документооборота на металлургическом предприятии 1.1.5. Компьютер в экономике металлургического производства 1.1.6. Статистический анализ металлургических процессов 1.1.7. Решение оптимизационных задач на основе принципов математического программирования в среде Excel 1.1.8. Применение специализированных пакетов прикладных компьютерных программ при выполнении математических расчётов 1.1.9. Принципы программирования средствами Visual Basic 1.2 Тематический план лекций для студентов очно - заочной формы обучения 1.3 Перечень тем лабораторных работ 2 Литература 3 Задание на контрольную работу

с. 3 4 4 4 5 5 5 5 6 6 7 7 7 8 8 9

13

Сводный темплан 2003 г. Лицензия ЛР №020308 от 14.02.97

Редактор И.Н.Садчикова Подписано в печать Формат 60х84 1/16 Б.Кн.- журн. Пл. 0,812 Б.л. 0,406 РТП РИО СЗТУ Тираж Заказ Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5