ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

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 направлению 151000
д.т.н. проф. В.В. Габов
______________________
Зав. кафедрой АТПП
доц. А.А. Кульчицкий
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ»
Направление подготовки:151000 Технологические машины и оборудование
Профиль подготовки: Оборудование нефтегазопереработки
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составители:
Профессор каф. АТПП Ю.В. Шариков
Ассистент каф. АТПП П.А. Петров
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины – освоение студентами, обучающимися по профилю
«Оборудование нефтегазопереработки», практических навыков по использованию
компьютерных методов проектирования оборудования, технологических схем цепей
аппаратов и предприятий нефтегазопереработки.
Задачи дисциплины – дать студентам знания по применению компьютерных методов
проектирования оборудования, технологических схем цепей аппаратов и предприятий
нефтегазопереработки.
2. Место дисциплины в структуре ООП: Данная учебная дисциплина относится к
вариативной части профессионального цикла для подготовки по профилю «Оборудование
нефтегазопереработки».
Для успешного усвоения дисциплины приобретения необходимых знаний, умений
и компетенций к началу изучения дисциплины «Основы проектирования» студент
должен обладать соответствующими знаниями, умениями и компетенциями,
полученными им при освоении Учебных дисциплин: Математики, Физики, Химии,
Информационных технологий, Экологии, Теоретической механики, Компьютерной
графики, Гидравлики, Моделирования процессов и объектов в химических технологиях,
Теплотехники и нагревательных устройств, Инженерной графики, Технической
механики, Материаловедения, Метрологии, стандартизации и сертификации,
Электротехники и электроники, Основ технологии машиностроения, Конструирование и
расчет аппаратов отрасли, Технология нефтегазопереработки и нефтехимического
синтеза.
Учебная дисциплина «Основы проектирования» является предшествующей для
ряда учебных дисциплин по направлению подготовки 151000 «Технологические машины
и оборудование», профилю подготовки «Оборудование нефтегазопереработки» и на
основе знаний, умений и компетенций, приобретенных студентом в процессе ее освоения
формируются соответствующие знания, умения и компетенции для последующих
учебных дисциплин. К таким дисциплинам относятся: Основы научных исследований,
Управление техническими системами, Моделирование процессов и объектов в
химических технологиях.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
- способность на научной основе организовывать свой труд, оценивать с
большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владеть
навыками самостоятельной работы (ОК-6);
- способность самостоятельно применять методы и средства познания, обучения
и самоконтроля, выстраивание и реализация перспективных линий интеллектуального,
культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и
самосовершенствования, способность с помощью коллег критически оценить свои
достоинства и недостатки с необходимыми выводами (ОК-8);
- обладание навыками работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);
- умение подготавливать исходные данные для выбора и обоснования научнотехнических и организационных решений на основе экономических расчетов (ПК-14);
2
- способность к систематическому изучению научно-технической информации,
отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки (ПК17);
- способность участвовать в работе над инновационными проектами, используя
базовые методы исследовательской деятельности (ПК-20);
- способность разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию,
оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия
разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим
условиям и другим нормативным документам (ПК-23);
- понимание основных тенденций развития соответственно - металлургических
машин и оборудования, оборудования нефтегазопереработки и торфяных машин и
оборудования (ПКД-1);
- владение
методами конструктивных решений при проектировании
соответственно - металлургических машин и оборудования, оборудования
нефтегазопереработки и торфяных машин и комплексов с учетом условий эксплуатации
(ПКД-2);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 Назначение и принципы организации систем автоматизированного проектирования.
 Характеристики и свойства применяемых программных средств построения
автоматизированных систем проектирования.
Уметь:
 Производить структурный анализ и синтез сложных процессов, протекающих в
аппаратах различных типов.
 Создавать геометрические модели технических объектов и оформлять на их основе
проектную документацию.
Владеть:
 Методами проектирования оборудования, технологических схем процесса.
 Методами
проектирования
систем
контроля
и
управления
процессами
нефтегазопереработки.
 Понятийно- терминологическим аппаратом в области нефтегазопереработки.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц.
Всего часов
Вид учебной работы
Семестры
6
Аудиторные занятия (всего)
90
В том числе:
90
-
-
Лекции
36
36
Практические занятия (ПЗ)
54
54
3
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
90
В том числе:
90
-
-
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
60
60
Реферат
10
10
Другие виды самостоятельной работы
20
20
Домашнее задание
20
20
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
зачет
180
180
6
6
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1.
2.
Наименование раздела
дисциплины
Введение. Понятие о
сложных системах,
системном анализе и
синтезе
технологических
объектов.
Информационные
ресурсы и системы в
проектировании.
Содержание раздела
Сложная система. Цель, структура и элементный состав
системы.
Системный анализ. Выделение относительно автономных
частей системы. Установление связей с другими частями.
Декомпозиция системы на составные части. Выделение
блоков системы.
Описание состава и функционирования выделенных
блоков - подсистем и элементов системы.
Системный синтез. Составление модели сложного
технологического объекта как сложной системы на
основе системного анализа и синтеза.
Системный подход к проектированию. Основные
понятия системотехники. Понятия автоматизации
проектирования
и
системы
автоматизированного
проектирования
(САПР).
Структура
процесса
проектирования. Иерархические уровни и стадийность
проектирования.
Понятие
модели
объекта
проектирования (ОП). Классификация моделей. Понятие
о структурном и параметрическом синтезе ОП. Понятие
об анализе синтезированного объекта.
САПР как информационная система. Техническое,
математическое,
программное,
информационное,
лингвистическое, методическое и организационное
обеспечение САПР. Классификация САПР. Функции
САПР. Понятие о комплексной системе автоматизации
как надсистеме САПР. ПО для автоматизированного
4
3.
Информационномоделирующие
программы для
проектирования
химикотехнологических
проектирования (CAD), подготовки производства (CAM)
и инженерного анализа (CAE).
Методологические основы машинной графики как
подсистемы САПР.
Растровая и векторная графика. Понятие анимации.
Графический редактор САПР. Система координат.
Проекция. Двумерные и трехмерные модели. Единицы
измерения. Масштабы модели, изображения, чертежа.
Двумерная
инженерная
графика.
Графические
примитивы. Команды создания, изменения и удаления
примитивов. Вспомогательные средства черчения.
Понятие
объектной
привязки.
Параметризация
примитивов.
Объединение примитивов в блоки. Штриховка. Надписи.
Размеры. Структурирование информации по слоям.
Управление слоями. Композиции. Пространства модели
и листа. Именованные видовые экраны.
Создание атрибутов. Связывание графических объектов с
базой данных. Генерация спецификаций. Применение
шаблонов. Внешние ссылки. Вывод чертёжной
документации на устройство печати. Организация
разработки и выпуска чертежной документации.
Трехмерное моделирование. Создание и редактирование
поверхностей. Примитивы трехмерного моделирования.
Команды
создания
примитивов.
Команды
редактирования твердых тел. Построение сечений.
Понятие сцены. Источники света. Материалы.
Тонирование.
Получение
двумерных
чертежей
трехмерной модели.
САПР технологических установок и процессов. Этапы
моделирования. Работа с номенклатурной базой изделий
и оборудования. Моделирование несущих конструкций.
Расстановка аппаратов. Трассировка трубопроводов.
Локализация коллизий трехмерной модели. Разработка
изометрических чертежей установки.
Применение САПР в проектных организациях и на
производстве. Обзор промышленных систем.
Система автоматизированного проектирования объектов
нефтяной, нефтехимической, газовой, химической
промышленности, а также для проектирования других
объектов с разветвленной сетью трубопроводов PLANT4D. Модули PLANT-4D: управление проектом (4D
Explorer), модуль "Схемы","Трубопроводы" (Pipe),
"Конструктор", модуль "Пакетный генератор чертежей",
модули
PLANT-4D
для
проектирования
металлоконструкций.
Использование
информационно-моделирующих
программных продуктов для проектирования ХТС. Aspen
Plus, HySys и др.
Способы задания аппаратов и схемы соединения
аппаратов
в
информационно-моделирующих
программах. Задание информации о потоках и аппаратах
5
систем.
4.
Информационные
технологии в
управлении проектами.
5.
Интегрированные
системы
проектирования и
управления
производством.
технологической схемы. Выбор методов расчета физикохимических свойств компонентов. Представление
фракций в виде псевдокомпонентов.
Включение собственных модулей элементов ХТС в
информационно-моделирующие программы.
Анализ
действующих
химико-технологических
производств с помощью информационно-моделирующих
программ.
Проектирование оптимальных ХТС с помощью
информационно- моделирующих программ.
Документальное оформление проекта ХТС и аппаратов.
Состав и последовательность разработки проектносметной документации. Состав документов внутреннего
информационного обмена в проекте ХТС.
Система планирования инвестиционных проектов
PROJECT EXPERT. Моделирование операционной и
инвестиционной деятельности организации. Анализ
экономической
эффективности
инвестиционного
проекта.
Система контроля стоимости проектов COBRA. Понятие
о международных стандартах отчетности о ходе
выполнения проекта.
Глобализация систем управления проектами. Развитие
распределенных систем управления проектами. Пути
построения междисциплинарных систем управления,
включающих функции управления проектами.
Система планирования ресурсов производства (ERPсистемы) ("PROTEAN", "Опти-Мет").
Бизнес уровень иерархии управления. Планирование
производства,
поставки,
бухгалтерия,
финансы,
маркетинг,
склад, сбыт, учет производства. MRPсистемы. (Галактика, Парус, SAP R/3).
Административный уровень иерархии управления.
Системы управления производством (MES-системы )(PI
System, Орбита, Plant2Business, Simatic PCS7,T-Factory
6). Функции MES-систем: контроль состояния и
распределение ресурсов (RAS). Оперативное/Детальное
планирование.
Диспетчеризация
производства.
Управление документами. Сбор и хранение данных,
Управление
персоналом,
Управление
качеством
продукции, Управление производственными процессами,
Управление
производственными
фондами
(техобслуживание), Отслеживание истории продукта,
Анализ производительности.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
6
№ п/п
Наименование обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
1.
Основы научных исследований
2.
3.
№ № разделов данной дисциплины,
необходимых для изучения
обеспечиваемых (последующих)
дисциплин
1
2
3
4
5
-
+
+
-
-
+
-
+
-
+
-
+
+
+
-
Лекц. Практ. Лаб.
зан.
зан.
Семин
Управление техническими
системами
Моделирование процессов и
объектов в химических
технологиях
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
Введение. Понятие о сложных
системах, системном анализе и
синтезе технологических объектов.
Информационные ресурсы и системы
в проектировании.
Информационно-моделирующие
программы для проектирования
химико-технологических систем.
Информационные технологии в
управлении проектами.
Интегрированные системы
проектирования и управления
производством.
Итого:
6
СРС
15
Всего
час.
21
6
12
18
36
8
16
20
44
8
14
20
42
8
12
17
37
36
54
90
180
6. Лабораторный практикум
Лабораторный практикум не предусматривается
7. Практические занятия (семинары)
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1.
2
2.
3
3
Тематика практических занятий (семинаров)
Инструментальные средства AutoCAD. Двухмерное и
трехмерное моделирование.
Проектирование оптимальных ХТС с помощью
информационно- моделирующих программ (HySys).
Проектирование энергосберегающих систем
ректификации в системе Aspen.
7
Трудоемкость
(час.)
12
8
8
4.
4
5.
5
Декомпозиция работ и календарно-сетевое
планирование.
Организация программной системы управления
производством "Орбита"
14
12
Итого:
54
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Не предусмотрены.
Примерные темы рефератов:
1. Анализ действующих химико-технологических производств с помощью информационномоделирующих программ.
2. Способы задания аппаратов и схемы соединения аппаратов в информационномоделирующих программах.
3. САПР технологических установок и процессов. Этапы моделирования.
4. Применение САПР в проектных организациях и на производстве.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Ахметов С.А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа:
Учебное пособие / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов; под ред.
С.А. Ахметова. – СПб.: Недра, 2006. – 868 с.
2. Машков С.В. Программа Autodesk AutoCAD 2008. Учебное пособие по
автоматизированному проектированию. М., Альянс-пресс, 2007 – 448с.
3. Романков, П. Г. Методы расчёта процессов и аппаратов химической технологии
(примеры и задачи) : учебное пособие для вузов / П. Г. Романков, В. Ф. Фролов, О. М.
Флисюк. - СПб. : Химиздат, 2010 – 544 с.
б) дополнительная литература
1. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химии и химической технологии.
М., Химия, 1985 г.
2. Андреев Е.Б.,
Попадько В.Е.
Программные
средства
систем
управления
технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности: Учебное
пособие. М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005.
3. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и
аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: учебник для вузов. – 3-е изд., перераб.
И доп. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. – 677 с.
4. Котов К.И. Средства измерения, контроля и автоматизации технологических
процессов. Вычислительная и микропроцессорная техника./ Шершевер М.А. М.:
Металлургия, 1989 – 496 с.
5. Основы теории автоматического регулирования./ под ред. В.И. Крутова, М,
Машиностроение, 1984 – 368 с.
в) программное обеспечение:
1. Windows XP.
2. Microsoft Office.
3. Autodesk AutoCad.
8
3. Программный комплекс AspenHYSYS.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Занятия по дисциплине проводятся в специально оборудованных аудиториях и с
применением персональных компьютеров.
Компьютерный класс – ауд. 6502. В компьютерном классе установлены 12
компьютеров P4, лазерный принтер. На стенах вывешены наглядные пособия с
основными программами по специальным дисциплинам. В классе проводятся занятия в
соответствии с расписанием, а также выполняются курсовые и дипломные проекты по
направлению подготовки 151000 «Технологические машины и оборудование». В классе
одновременно могут заниматься до 18 человек, из них 12 человек непосредственно за
компьютерами.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Для успешного изучения дисциплины студент должен посещать все занятия.
Лекции читаются с использованием интерактивных средств обучения, практические
работы выполняются на персональных компьютерах. В случае возникновения
недопонимания материала, студент может воспользоваться методическими пособиями как
по лекционному материалу, так и по практическим занятиям, а также посещать
консультации преподавателей.
Задания студент выполняет самостоятельно на практических занятиях или дома.
Следующее задание выдается только после защиты предыдущего. С целью
промежуточной проверки знаний проводится контрольная работа. Студенты,
пропускающие занятия, получают дополнительные домашние задания и пишут реферат.
Разработчики:
Горный университет
Профессор
каф. АТПП
Ю.В. Шариков
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
Горный университет
Ассистент
каф. АТПП
П.А. Петров
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
Эксперты:
Горный университет
и.о зав. каф.АТПП
А.А. Кульчицкий
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
9