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 200100 проф. А.И. Потапов Зав. кафедрой приборостроения проф. А.И. Потапов ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Информационные технологии в приборостроении» (наименование по рабочему учебному плану) Направление: 200100 «Приборостроение» Профиль: «Приборы и системы горного и технического надзора и контроля» Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная Составитель: профессор САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 А.И. Потапов РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины «Информационные технологии в приборостроении» Дисциплина «Информационные технологии в приборостроении» является частью профессионального цикла дисциплин подготовки студентов по направлению 200100 –«Приборостроение» по профилю «Приборы и системы горного и технического надзора и контроля», обучение проводится на втором семестре. Общая трудоемкость дисциплины «Информационные технологии в приборостроении» по очной форме подготовки составляет 5 зачетных единиц или 180 часов. Дисциплина реализуется на базе кафедры приборостроения Горного университета. 1. Цели и задачи дисциплины: Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов, способных решать вопросы применения информационных технологий в науке и производстве с позиций системного подхода на основных этапах жизненного цикла приборов и систем, а также: формирование знаний об использовании информационных технологий в науке и производстве приборов, компьютеризированных микропроцессорных приборах и информационно-измерительных устройств контроля природной среды, веществ, материалов и промышленных изделий, принципов, методов и средств измерений с использованием программных продуктов. овладение навыками проведения исследований, обработки и представления экспериментальных данных с использованием информационноизмерительных систем и программных продуктов; освоение информационных технологий в приборостроении; умение выбирать структурные и принципиальные схемы микропроцессорных устройств контроля, рассчитывать или выбирать рабочие режимы контроля; овладение навыками проектирования метрологического обеспечения устройств контроля и аттестации микропроцессорных приборов и измерительных преобразователей. 2. Задачи изучения дисциплины Задачей дисциплины является формирование у студентов знаний и умений по применению программных приложений при решении практических задач. Также к задачам изучения дисциплины в соответствии с требованиями к компетенции направления подготовки бакалавров относятся: получение знаний принципов применения информационных технологий, позволяющих осуществлять целенаправленный синтез схем и конструкций приборов и систем, а также их оптимизацию; формирование умений применять полученные знания к проектированию приборов и систем с позиций системного анализа; овладение современными типовыми методиками проектирования и конструирования приборов и систем с применением информационных технологий. 3. Место дисциплины в учебном процессе: Дисциплина «Информационные технологии в приборостроении» в соответствии с учебным планом направления подготовки магистров 200100.68 «Приборостроение» относится к дисциплинам профессионального цикла подготовки и является базовой для магистров в области приборостроения. Методы и средства, изученные студентами в рамках данной дисциплины, также используются в параллельно изучаемых дисциплинах «Математическое моделирование в приборных системах», «Компьютерные технологии в науке и производстве приборов» и «Методология научных исследований в приборостроении», предусмотренными учебным планом подготовки магистров по направлению «Приборостроение». Для освоения дисциплины необходимо знать: вопросы математического анализа, теорию физических полей, основы метрологии и стандартизации, элементную базу аналоговых и цифровых устройств, электротехнику. В результате изучения дисциплины «Информационные технологии в приборостроении» студент должен знать: • основы системного анализа и теории чувствительности; • методы анализа цепей постоянного и переменного токов; • основные принципы разработки моделей тепловых и механических процессов, надежности и методы их анализа; • алгоритмы схемно-топологического проектирования приборов и систем; • основы CALS-технологий; • типовые программные продукты, ориентированные на решение научных, проектных и технологических, включая информационноизмерительные, задачи приборостроения; уметь: • формализовать физические и технические процессы; • применять численные методы расчета электрических цепей с использованием пакетов прикладных программ; • представлять техническое решение средствами компьютерной графики и геометрического моделирования; .01.2009 • использовать стандартные пакеты прикладных программ для решения практических задач в области приборостроения, в том числе анализировать тепловой и механический режимы работы приборов и систем; • осуществлять анализ показателей безотказности приборов и систем; • выполнять трассировку печатных плат при помощи стандартных пакетов прикладных программ и систем; • вести электронный архив; • разрабатывать и применять ИЭТР; владеть: • численными методами решения систем дифференциальных и алгебраических уравнений; • методами и компьютерными системами проектирования и исследования приборов и систем, а также методами информационно-измерительных технологий; • методами проведения исследований, включая применение готовых методик. обладать следующими компетенциями: Дисциплина нацелена на формирование ряда общекультурных: (ОК-1), (ОК-2), (ОК-3) и профессиональных компетенций выпускника: (ПК-1-5), (ПК-7-19), (ПК-21-24), (ПК-27-31), обозначенных в ООП «Приборостроение». Виды учебной работы – лекции, лабораторные работы, практические занятия. Изучение дисциплины заканчивается во втором семестре экзаменом. 4. Объём дисциплины и виды учебной работы Общая трудоёмкость дисциплины составляет 6 зачётных единиц. Всего часов Семестр 44 44 Лекции 11 11 Практические занятия (ПЗ) 33 33 Семинары (С) - - Лабораторные работы (ЛР) - - Самостоятельная работа (всего) 136 136 - - Вид учебной работы Аудиторные занятия (всего) 2 В том числе: В том числе: Курсовой проект (работа) Расчётно-графические работы - - 180 180 Реферат Другие виды самостоятельной работы: Работа с литературой Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен) Общая трудоёмкость час зач. ед. 5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины № п/п 1 2 Наименование раздела дисциплины Раздел 1. Характеристика измерительной информации Раздел 2. Информация и информационные технологии и системы Содержание раздела Определение измерения и измерительной информации. Неизбежность погрешности измерения. Физическая величина, измерение физической величины, система единиц измерения. Методы и виды измерения. Прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения. Средства информационно – измерительной техники и их классификация, математические модели и структуры средств измерений. Измерительные цепи, их свойства, классификация. Цепи прямого и уравновешивающего преобразования. Сигнал – носитель информации, параметры сигналов, модели сигналов. Непрерывные и дискретные, аналоговые и цифровые сигналы. Квантование по времени и уровню. Спектральные характеристики сигналов. Помехи и помехоустойчивость, согласование помехи и сигнала. Кодирование сигналов. Коды двоичные, шестнадцатеричные, двоичнодесятичные, параллельные, последовательные. Коды избыточные, помехоустойчивые, корректирующие. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования. Понятие информации, её основные функции и свойства Понятие и свойства информационных технологий. Этапы развития и современное состояние информационных технологий. Классификация информационных технологий. Основные элементы теории информации, энтропия и количество информации понятие о теореме Шеннона, кодирование информации, единицы количества информации, понятие алгоритма, краткие сведения о программировании. Понятие информационной системы. Этапы развития информационных систем. Основные задачи информационных систем. Основные свойства и процессы в информационных системах. Пользователи информационных систем. Структура информационной системы. Принципы и методы создания ИС. Методы и концепции создания ИС. Классификация информаци- 3 Раздел 3 Технологии информационной поддержки жизненного цикла ПС 4 Раздел 4 Информационная теория измерения 5 Раздел 5 Принципы обработки данных и планирования многофакторного эксперимента. онных систем. Основы функционирования автоматизированных. информационно-поисковых систем. Состав и структура автоматизированных информационно-поисковых систем. Структура и свойства информационно-поисковых языков. Системы индексирования. Эффективность поиска автоматизированных. информационно-поисковых систем. Особенности функционирования документальных ИС. Особенности функционирования фактографических ИС. Интеллектуальные информационные системы. Понятие искусственного интеллекта и интеллектуальной ИС. Области применения интеллектуальных ИС. Экспертные системы. Основы CALSтехнологий. Концепция единого информационного пространства. Методические основы CALS-технологий. Концептуальная модель единого информационного пространства. Компоненты CALS-технологий. Вопросы защиты информации. Электронная цифровая подпись. Нормативная база CALS-технологий Обзор международных стандартов. Стандарт ISO 10303 STEP. Язык Express. Интегрированная информационная модель изделия. Прикладные протоколы. PDM-технология и интерактивные электронные технические руководства Основные принципы технологии управления данными на всех этапах жизненного цикла ПС. PDM-технология. Интерактивные технические руководства (ИЭТР). Методология функционального моделирования. Обобщенные структуры электронного (виртуального) КБ и предприятия. Внедрение CALSтехнологий на промышленных предприятиях. Создание единого информационного пространства на основе PDM-системы. Основные понятия теории информации. Непрерывные и дискретные сообщения. Измерение информации, связь количества информации и энтропии, единицы измерения. Передача информации, канал передачи, скорость передачи информации, пропускная способность канала. Помехи, их влияние и средства подавления или снижения. Случайные погрешности и их законы распределения. Связь между результатами измерений и числовыми характеристиками законов распределения. Понятия доверительного интервала и доверительной вероятности. Структурные методы уменьшения погрешностей. Синтез измерительных каналов с использованием результатов анализа характеристик идеального прибора. Основные понятия, термины и определения. Статистические математические модели. Проверка статистических гипотез. Регрессионный, дисперсионный и корреляционный анализ. Статистический анализ и интерпретация результатов. Однофакторные и многофакторные эксперименты. Классификация планов. Блочные планы. Полный и дробный факторные эксперименты. Планирование экстремальных экспериментов. 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № Наименование обеспечиваемых п/п (последующих) дисциплин 1 Выпускная квалификационная работа № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин 1 2 3 4 5 – – – - - 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий № Наименование раздела дисциплины п/п 1 2 3 4 5 Раздел 1. Характеристика измерительной информации Раздел 2. Информация и информационные технологии и системы Раздел 3 Технологии информационной поддержки жизненного цикла ПС Раздел 4 Информационная теория измерения Раздел 5 Принципы обработки данных и планирования многофакторного эксперимента. Итого Лекции Прак. Лаб. зан. зан. Семин. СРС Всего час. 2 5 - - 14 21 3 5 - - 48 56 2 5 - - 24 31 2 8 - - 32 42 2 10 - - 18 30 11 33 - - 136 180 6. Лабораторный практикум: не предусмотрен. 7. Практические занятия (семинары): предусмотрено 33 час. 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ): не предусмотрены. 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины: Основная 1. 8. Норенков, И. П. Информационные технологии в образовании /И. П. Норенков, А. М. Зимин. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. –352 с. 2. Н.А. Виноградова, Я.И. Листратов, Е.В. Свиридов. «Разработка прикладного программного обеспечения в среде LabVIEW». Учебное пособие – М.: Издательство МЭИ, 2005. 3. Компьютерные технологии в приборостроении. Основы математического и методического обеспечения : учеб. пособие / А. В. Сарафанов, С. И. Трегубов, К. Н. Захарьин, Н. М. Егоров. – Красноярск : И ПК С ФУ, 2008. – 204 с. 4. Компьютерные технологии в приборостроении : лаб. практикум /В.А. Комаров, А. В. Сарафанов, С. И. Трегубов и др. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – 203 с. 5. Гольдин, В. В. Информационная поддержка жизненного цикла электронных средств : монография / В. В. Гольдин, В. Г. Журавский, Ю. Н. Кофанов, А. В. Сарафанов. – М.: Радио и связь, 2002. – 386 с. Дополнительная 6. Норенков, И. П. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии / И. П. Норенков, П. К. Кузьмик. − М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. − 320 с. : ил. 7. Влах, И. Машинные методы проектирования электронных схем : пер. с англ. / И. Влах, К. Сингхал. − М. : Радио и связь, 1988. − 560 с. 8. Хайнеман, Р. Моделирование работы электронных схем : пер. с нем. / Р. Хайнеман. – М. : ДМК Пресс, 2005. – 336 с. 9. Яцюк, О. Г. Компьютерные технологии в дизайне. Эффективная реклама: науч. изд. / О. Г. Яцюк, Э. Т. Романычева. – СПб. : БХВ–Петербург, 2004. – 432 c. 10. ГОСТ Р ИСО 10303-1–99. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Ч. 1. Общие представления и основополагающие принципы. – М.: Госстандарт России, 1999. 11. ГОСТ Р ИСО 10303-21-99. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. – М.: Госстандарт России, 1999. 12. ГОСТ Р ИСО 10303-31-2002. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. – М.: Госстандарт России, 2002. интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. – М.: Госстандарт России, 1999. 13. ГОСТ 2.052-2006. Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. – М.: Госстандарт России, 2006. 14. Долгих Э. А. Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении : учеб. пособие / Э. А. Долгих, А. В. Сарафанов, С. И. Трегубов. – Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2005. – 130 с. _____________________________________________________________________________ Разработчики: кафедра ПС профессор А.И. Потапов