Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  ТМС 

 

 

 

«   06   »       06       2017 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Теория планирования многофакторных экспериментов в машиностроении     

 




Направление подготовки

15.04.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств

Профиль подготовки

Квалификация (степень)выпускника

магистр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

1

144 / 4  

16  

 

32  

1,6  

0,25  

49,85  

94,15  

Зач. с оц.  

Итого

144 / 4  

16  

 

32  

1,6  

0,25  

49,85  

94,15  

 

 

Муром, 2017 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: Целями освоения дисциплины «Теория планирования многофакторных экспериментов в машиностроении» являются дать обучающемуся необходимый

минимум знаний по планированию, реализации и анализу результатов инженерного эксперимента, практически, независимо от предметной области

исследования, подготовить магистра, будущего исследователя к выполнению экспериментальных работ, к грамотному анализу результатов

лабораторных исследований и производственных испытаний.

Задачи дисциплины - изучение и практическое освоение основных, общих принципов, подходов и методов реализации экспериментальных работ,

необходимых при решении различных прикладных проблем и научных задач, практическая реализация экспериментальных моделей,

формирование знаний, навыков и системного подхода для применения полученных знаний при выполнении НИОКР, в будущей профессиональной

деятельности.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.03))

Курс базируется на знаниях, полученных магистрами в области естественно-научных и социальных дисциплин. Базовые дисциплины: математика, физика, химия, основы научных исследований. Углубление и расширение вопросов, изложенных в данном курсе, будет осуществляться во время работы студентов над дисциплинами: Методология научных исследований в машиностроении, Нанотехнологии в машиностроении, Надежность и диагностика технических систем и других, а также при написании магистерской работы.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-16 способность проводить научные эксперименты, оценивать результаты исследований, сравнивать новые экспериментальные данные с данными принятых моделей для проверки их адекватности и при необходимости предлагать изменения для улучшения моделей, выполнять математическое моделирование процессов, средств и систем машиностроительных производств с использованием современных технологий проведения научных исследований, разрабатывать теоретические модели, позволяющие исследовать качество выпускаемых изделий, технологических процессов, средств и систем машиностроительных производств.

ПК-17 способность использовать научные результаты и известные научные методы и способы для решения новых научных и технических проблем, проблемно-ориентированные методы анализа, синтеза и оптимизации конструкторско-технологической подготовки машиностроительных производств, разрабатывать их алгоритмическое и программное обеспечение.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

 теоретические аспекты экспериментальных исследований и основные принципы подготовки, планирования, проведения и анализа научного эксперимента (ПК-16, ПК-17).

 особенности и этапы активного эксперимента, исходя из целей и задач исследования (ПК-16, ПК-17).

 основные причины и характер экспериментальных ошибок, методы их анализа и снижения (ПК-16, ПК-17).

 основы математической теории планирования многофакторного эксперимента, методы оптимизации и повышения компактности эксперимента (ПК-16, ПК-17).

 об эксперименте, как предмете исследования, о стратегии и тактике, об основных путях повышения эффективности инженерного эксперимента (ПК-16, ПК-17).

 о стандартных и экспрессных методах обработки и статистического анализа результатов эксперимента, включая дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализ (ПК-16, ПК-17).

 об основных организационных и постановочных аспектах экспериментальной работы, приемах анализа и оформления результатов исследования (ПК-16, ПК-17).

2) Уметь:

 проводить предварительную подготовку к исследованию и априорный анализ доступной информации, составлять план и анализировать результаты эксперимента.(ПК-16, ПК-17).

3) Владеть:

проведением всех этапов активного (планового) эксперимента.(ПК-16, ПК-17).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: высшее.

Срок обучения 2г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Введение. Постановка задачи. Планирование эксперимента как раздел теории эксперимента.

1

2

4

5

устный опрос

2

Факторы. Требования, предъявляемые к факторам.

1

2

4

13

устный опрос

3

Регрессионный анализ как основа планирования эксперимента.

1

2

8

17

устный опрос

4

Теория факторных планов. Факторная модель.

1

2

8

21

устный опрос

5

Планирование отсеивающих экспериментов.

1

2

8

24

устный опрос

6

Планирование эксперимента при изучении механизма явлений.

1

2

11

устный опрос

7

Особенности планирования промышленного эксперимента.

1

2

3,15

устный опрос

8

Заключение. Пути развития идей планирования эксперимента.

1

2

0

устный опрос

Всего за  семестр

144

16

32

94,15

1,6

0,25

Зач. с оц.

Итого   

144

16

32

94,15

1,6

0,25

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 1

Раздел 1. Введение. Постановка задачи. Планирование эксперимента как раздел теории эксперимента.

Лекция 1.

Планирование эксперимента как раздел теории эксперимента (2 часа).

Раздел 2. Факторы. Требования, предъявляемые к факторам.

Лекция 2.

Требования, предъявляемые к факторам. Формализация процесса отбора факторов (2 часа).

Раздел 3. Регрессионный анализ как основа планирования эксперимента.

Лекция 3.

Регрессионный анализ как основа планирования эксперимента. Уравнение регрессии (2 часа).

Раздел 4. Теория факторных планов. Факторная модель.

Лекция 4.

Теория факторных планов. Факторная модель. Полный факторный эксперимент (2 часа).

Раздел 5. Планирование отсеивающих экспериментов.

Лекция 5.

Задача оптимизации. Планирование экспериментов. Однофакторный экспериментальный эксперимент (2 часа).

Раздел 6. Планирование эксперимента при изучении механизма явлений.

Лекция 6.

Планирование эксперимента при изучении механизма явлений (2 часа).

Раздел 7. Особенности планирования промышленного эксперимента.

Лекция 7.

Планирование эксперимента в условиях неоднородностей. Классификация планов дисперсного анализа (2 часа).

Раздел 8. Заключение. Пути развития идей планирования эксперимента.

Лекция 8.

Заключение. Пути развития идей планирования эксперимента (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 1

Раздел 1. Введение. Постановка задачи. Планирование эксперимента как раздел теории эксперимента.

Лабораторная 1.

Статистические основы планирования и организации эксперимента (4 часа).

Раздел 2. Факторы. Требования, предъявляемые к факторам.

Лабораторная 2.

Основы корреляционного и регрессионного анализа (4 часа).

Раздел 3. Регрессионный анализ как основа планирования эксперимента.

Лабораторная 3.

Однофактроный регрессионный анализ (4 часа).

Лабораторная 4.

Двухфакторный дисперсионный анализ (4 часа).

Раздел 4. Теория факторных планов. Факторная модель.

Лабораторная 5.

Планирование эксперимента по схеме латинского квадрата (4 часа).

Лабораторная 6.

Основы планирования полного факторного эксперимента (4 часа).

Раздел 5. Планирование отсеивающих экспериментов.

Лабораторная 7.

Основы планирования дробного факторного эксперимента (4 часа).

Лабораторная 8.

Планирование эксперимента второго порядка (4 часа).

 

https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=1165

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Значение эксперимента в исследовательской работе. Роль системного подхода.

2. Факторное пространство и поверхность (функция) отклика.

3. Интервал неопределенности (доверительный интервал).

4. Полный факторный эксперимент (ПФЭ). Планы первого порядка (линейная модель).

5. Причины и источники ошибок. Неопределенность результатов измерения.

6. Методы отсеивающего активного эксперимента. Ранжирование факторов.

7. Планы второго порядка. Использование ортогональных двухуровневых планов в качестве ядра.

8. Применение и возможности диаграмм различного типа (столбиковая, ленточная, секторная).

9. Нулевая и альтернативная гипотезы.

10. Понятие многофакторного дисперсионного анализа.

11. Основные предпосылки регрессионного анализа.

12. Доверительный интервал (коридор ошибок) для линии регрессии.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

 

5. Образовательные технологии

При освоении дисциплины используются сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности бакалавров для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций. Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

 изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

 самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических

разработок, специальной учебной и научной литературы;

 закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ с использованием учебного и научного оборудования и приборов, выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Теория планирования многофакторных экспериментов в машиностроении

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Скворцова Л.М. Методология научных исследований [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Скворцова Л.М.— Электрон. текстовые данные.— М.: Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2014.— 79 c. - http://www.iprbookshop.ru/27036

2. Корзун Н.Л. Сбор, обработка и анализ научно-технической информации [Электронный ресурс]: учебное пособие для практических занятий магистрантов специальности 270800 «Строительство», магистерской программы «Прогнозирование характеристик систем жизнеобеспечения» (ТВм)/ Корзун Н.Л.— Электрон. текстовые данные.— Саратов: Вузовское образование, 2014.— 55 c. - http://www.iprbookshop.ru/20412

3. Клименко И.С. Методология системного исследования [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Клименко И.С.— Электрон. текстовые данные.— Саратов: Вузовское образование, 2014.— 207 c. - http://www.iprbookshop.ru/20358

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Основы математической обработки информации [Электронный ресурс]: учебное пособие для организации самостоятельной деятельности студентов/ И.Н. Власова [и др.].— Электрон. текстовые данные.— Пермь: Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, 2013.— 115 c - http://www.iprbookshop.ru/32076

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

«www.exponenta.ru»

«www.wolframalpha.com»

Программное обеспечение:

Компьютерный класс

Microsoft Windows 7 Professional (подписка DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal, договор №453 от 16.12.2014 года)

Kaspersky Endpoint Security для бизнеса – Стандартный Russian Edition (Договор №436 от 11.11.2014 года )

Компьютерный класс

Microsoft Windows XP Professional SP3 (подписка DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal, договор №453 от 16.12.2014 года)

Kaspersky Endpoint Security для бизнеса – Стандартный Russian Edition (Договор №436 от 11.11.2014 года )

Microsoft Office Professional Plus 2013 (Договор поставки №Сч-С-4278 от 06.10.2014 года)

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Компьютерный класс

ЭВМ Intel Core i5-4570 3.2 ГГц – 10 шт.; ЭВМ Intel Core i7-4790 3.6 ГГц – 2 шт

Компьютерный класс

ЭВМ Intel Core 2 E4400 2,0 ГГц – 9 шт.; ЭВМ Intel Core 2 E5500 2,8 ГГц – 3 шт.; Сканер Epson GT 15000

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу компьютерного моделирования в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – зачет с оценкой. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Теория планирования многофакторных экспериментов в машиностроении»

по направлению подготовки 15.04.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств

 

Рабочая программа дисциплины «Теория планирования многофакторных экспериментов в машиностроении» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 15.04.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 144 час. (4 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет с оценкой .

Цель дисциплины: Целями освоения дисциплины «Теория планирования многофакторных экспериментов в машиностроении» являются дать обучающемуся необходимый

минимум знаний по планированию, реализации и анализу результатов инженерного эксперимента, практически, независимо от предметной области

исследования, подготовить магистра, будущего исследователя к выполнению экспериментальных работ, к грамотному анализу результатов

лабораторных исследований и производственных испытаний.

Задачи дисциплины - изучение и практическое освоение основных, общих принципов, подходов и методов реализации экспериментальных работ,

необходимых при решении различных прикладных проблем и научных задач, практическая реализация экспериментальных моделей,

формирование знаний, навыков и системного подхода для применения полученных знаний при выполнении НИОКР, в будущей профессиональной

деятельности.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Теория планирования многофакторных экспериментов в машиностроении» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 15.04.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств.

 

06.06.2017 г.