План открытого урока «Назначение автоматизированных рабочих мест» по дисциплине: «Системы автоматизированного проектирования»

Предмет: «Системы автоматизированного проектирования»   

Группа: 331    

Дата: 25.11.2011

Тема урока: «Назначение автоматизированных рабочих мест». 1

Тип урока: комбинированный (урок актуализации и закрепления полученных знаний, с применением современных компьютерных технологий).

 

Цели занятия:

учебная:

- обобщение и повторение изученного материала, включение его в систему уже имеющихся знаний.

- стимулирование познавательного интереса студентов к предмету с помощью использования знаний, полученных при  изучении темы «Назначение автоматизированных рабочих мест».

- формирование знаний и умений решать математические задачи в программе MathCad.

развивающая:

- развить навыки реализации теоретических знаний в практической деятельности;

- научить студентов применять современное программное обеспечение в решении стандартных задач;

- развитие логического мышления, умения выражать речью результаты мыслительной деятельности, умения обобщать.

воспитательная:

- развитие познавательного интереса посредством применения информационных технологий;

- развитие способности понимать друг друга;

- воспитание ответственного отношение к учебному труду, культуре мышления и речи;

- привлечение студентов к самостоятельной работе;    

методическая:

- методика эффективности использования технических средств обучения и применения ЭВМ;

- методика организации самостоятельной работы студентов.

 

Обеспечение урока:

• компьютеры;
• проектор;
• интерактивная доска;
• комплект заданий  для теста;
• дидактический материал для самостоятельной работы.

Методы и приёмы обучения:

• методы словесной передачи и слухового восприятия информации (приёмы: беседа, инструктаж);
• методы наглядной передачи и зрительного восприятия информации (приёмы: наблюдение, демонстрация);
• частично-поисковая исследовательская работа (приемы: сообщения студентов);
• методы контроля (приёмы: фронтальный и индивидуальный опрос, компьютерный тест, практическая и самостоятельная работа);
• метод стимулирования и мотивации (приёмы: индивидуальная практическая деятельность; создание ситуации взаимопомощи).

 

Принципы обучения: научность, системность, логичность, наглядность.

План занятия:

I.Организационный момент	2 мин
II. Постановка цели и задач занятия, сообщение порядка его прохождения	3 мин
III. Активизация опорных ЗУН учащихся	10 мин
IV. Объяснение нового материала	7 мин
V. Доклады студентов	18 мин
VI. Практическая часть: инструктаж по технике безопасности на рабочем месте; индивидуальные практические задания за компьютером;	23 мин 3 20
VII. Контроль усвоения знаний: компьютерное тестирование	10 мин
VIII. Выставление оценок	5 мин
IX. Подведение итогов занятия. Рефлексия	5 мин
Х. Домашнее задание	2 мин

 

Ход занятия

 

I. Организационный момент.

1. Приветствие.
2. Определение отсутствующих.
3. Организация внимания.

II. Постановка цели и задач занятия, сообщения порядка его прохождения.

Тема сегодняшнего занятия «Назначение автоматизированных рабочих мест».

Целью урока является изучение автоматизированных рабочих мест, требований, предъявляемых к ним в современном мире, историю развития АРМ, а так же использование их в промышленности, вооруженных силах и в образовании. Кроме этого мы познакомимся с системой автоматизированного проектирования MathCad. Для закрепления изученного материала, вы произведете вычисления функции и построите ее график, С помощью компьютерного тестирования будет произведен контроль усвоения полученных знаний.

Сегодня на занятии вы получите оценку, которая будет складываться из баллов за ваши устные ответы и доклады, выполнение самостоятельной практической работы и теста. Критерии выставления оценки находятся перед вами.

 

III. Активизация опорных ЗУН учащихся.

Для активизации опорных знаний учащихся проводится фронтальный опрос.

1. Лингвистическое обеспечение САПР – это… совокупность языков используемых в процессе разработки и эксплуатации САПР, для обмена информацией между человеком и ЭВМ.

2. Какие компоненты включает в себя лингвистическое обеспечение? Лингвистическое обеспечение состоит из языков программирования, проектирования и управления.

3. Для чего предназначены языки программирования? Языки программирования служат  для разработки и редактирования системного и прикладного ПО САПР. Они базируются на алгоритмических языках, которые представляют собой набор символов и правил, образование конструкций из этих символов для задания алгоритмов решения задачи.

4. Для чего предназначены языки проектирования? Языки проектирования – проблемно-ориентированные языки, которые служат для обмена информацией об объектах и процессе проектирования между пользователем и ЭВМ.

5. Для чего предназначены языки управления? Языки управления служат для формирования команд управления технологического оборудования устройствами документирования, периферийными устройствами ЭВМ.

6. Какие уровни языков программирования вы знаете? Существуют различные уровни языков программирования: высокие, более удобные для пользователя и более низкие, которые близки к машинным языкам.

7. Как называется программа, записанная на некотором языке программирования высокого уровня? Исходной. Прежде, чем исходная программа будет исполнена она должна быть преобразована в машинную форму, соответствующую ЭВМ данного типа.

8. Как называются специальные программы, которые  осуществляют такие преобразования? Языковыми процессорами.

9. Информационное обеспечение – это … совокупность сведений необходимых проектировщику для получения проектных решений с помощью инструментов САПР.

10. Что включает в свой состав информационное обеспечение? Средства для описания и накопление входной и выходной, промежуточной информации необходимой для проектирования.

11. Что относится к средствам описания различных видов информации? Документы на различных видах носителей, описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений и элементов, комплектующих изделий и материалов, справочной литературы, ГОСТы, а так же традиционные средства формирования и обновление информационных массивов, алгоритмы оптимального размещения и поиска информации.

12. Что такое банк данных? Банк данных – это совокупность данных и комплекса языковых, программных средств для хранения, поиска, запросов и выдачи необходимой при проектировании информации многим проектировщикам в режиме коллективного пользования.

13. Что такое база данных? База данных - это независимая от прикладных программ совокупность массивов данных, организуется таким образом, чтобы обеспечить быстрый и удобный поиск или перемещение и корректировку любых данных по запросу охватываемых конкретную предметную область

14. Что располагается в базе данных?

а) административная БД - задание на проектирование, стандарты, ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД; стандарты предприятия, материалы и документы.

б) описание объекта проектирования (нормативная информация) – метод расчета и конструирования, анализа и синтеза, моделирования, классификаторы, таблицы соответствия, правила кодирования и декодирования.

в) рабочая база данных – количественные и не количественные справочные данные, каталоги, типовые решения, аналогии.

г) технологическая БД содержит данные, относящиеся к описанию ТП.

IV. Объяснение нового материала

 

Под автоматизированным рабочим местом (АРМ) понимают совокупность технических и программных средств на базе мини - или микроЭВМ, предназначенных для автоматизации процессов по подготовке, преобразованию и редактированию текстовой и графической информации, операций взаимодействия человека с системой в процессе проектирования, исследования, моделирования и испытаний, а также в составе распределенных автоматизированных систем.

Из определения следует, что АРМ предполагает:

1. Использование ЭВМ на рабочем месте проектировщика;
2. Реализацию программ, позволяющих работать в циклах, а также просматривать варианты решений и вырабатывать концепции;
3. Обеспечение быстрой реакции системы на запросы человека;
4. Возможность прерывания работы с сохранением созданной информации и промежуточных вариантов решения;
5. Оснащение рабочего места проектировщика привычными и удобными средствами машинной графики.

АРМ должны отвечать следующим основным требованиям:

1) обеспечивать реализацию различных фаз проектирования, т. е. одновременную работу нескольких проектировщиков;

2) иметь широкий набор текстовых и графических устройств для выполнения задач машинной графики;

3) обладать достаточно большими объемами оперативной памяти прямого доступа для быстрой реакции системы на запрос пользователя;

4) иметь внешнюю память большого объема для хранения промежуточных и окончательных результатов проектирования;

По мере совершенствования технических средств АРМ прошли следующую эволюцию.

1) Первое поколение АРМ — выполняли простые графические изображения.

2) Второе поколение — работали в интерактивном режиме или с ручным вводом, преобразованием, редактированием, перегруппировкой графических данных, возможность построения разрезов и сечений.

3) Третье поколение — совершенные системы, которые обеспечивают трехмерное моделирование при проектировании сложных объектов конструирования, используют элементы искусственного интеллекта и предназначены для функциональных задач, профессионально-творческих и технических видов работ.

 

V. Доклады студентов

 

«Автоматизированные информационные системы в вооруженных силах РФ»

Савельев Анатолий

 

Сложность современной военной управленческой деятельности настоятельно потребовала автоматизации управления войсками на всех уровнях и информатизации интеллектуальной творческой деятельности должностных лиц органов управления, то есть необходимости создания военных систем информационного обеспечения. Вопросам автоматизации управления войсками уделялось и уделяется внимание и в Вооружённых силах Советского Союза и России. Информационное превосходство предполагает первоочередное развитие средств автоматизации управления, связи, разведки и радиоэлектронной борьбы с целью создания глобальной информационно-управляющей структуры. Такая структура должна обеспечивать автоматизированное управление всеми силами и средствами группировок ВС, начиная со стратегического звена управления и заканчивая отдельным солдатом, практически в реальном масштабе времени. При достаточно большом быстродействии вычислительных средств, когда моделирование военных действий в несколько десятков раз быстрее реального их развития, комплексные математические модели (экспертные системы) возможно применять для управления войсками непосредственно при выполнении боевых задач.  Различают беспилотные летательные аппараты: беспилотные неуправляемые; беспилотные автоматические; беспилотные дистанционно-пилотируемые летательные аппараты. Беспилотные летательные аппараты принято делить по таким взаимосвязанным параметрам, как масса, время, дальность и высота полёта

АИС программ для управления беспилотными средствами Pocket PC, Palm OS  4 торнадо.

С помощью комплекса осуществляется оперативное взаимодействие со средствами огневого поражения ракетная станция залпового огня «Смерч», «Град», ствольной артиллерии, ударных вертолётов в условиях огневого и радиоэлектронного противодействия. Описание Старт осуществляется с помощью двух твёрдотопливных ускорителей с короткой направляющей, размещённой на гусеничном шасси боевой машины десанта. Посадка производится на парашюте с амортизирующим надувным мешком, снижающим ударные перегрузки.

В качестве силовой установки на беспилотнике «Пчела-1» применяется двухтактный двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания П-032. Комплекс «Строй-П» с ДПЛА «Пчела-1Т», созданный в 1990-м ОКБ А.С. Яковлева, предназначен для круглосуточного наблюдения объектов и передачи их телевизионного или телевизионного изображения в реальном масштабе времени на наземный пункт управления. В 1997 году комплекс принят на вооружение Вооружённых сил Российской Федерации.

Ресурс: 5 вылетов. Размах крыла, 3.30 м Длина 2.80 м: Высота 1.12 м: Масса 138кг: Крейсерская скорость 100—180 км/ч. Радиус действия 60км: Продолжительность военной разведки 2 ч: Максимальная высота полета 2000м: Минимальная высота полёта 100м:

Вместе с созданием беспилотного аппарата, был разработан комплекс «Стерх», состоящий из: Беспилотного аппарата «Шмель-1»;станции пуска и управления; передвижной станции технического обслуживания. Станция пуска и управления комплекса «Стерх» обеспечивает проверку аппарата перед стартом, пуск БПЛА, управление, а также обработку получаемых изображений топографической картины на экране в режиме реального времени.

Давайте посмотрим принцип действия «Пчела-1» (Демонстрация фильма).

 

«Системы автоматизированного проектирования в промышленности»

Агаджанян Серго.

 

Автоматизированные системы управления техническим процессом, разработанные на основе SCADA КРУГ-2000, успешно эксплуатируются на множестве предприятий по переработке нефти и газа, в энергетике, химической промышленности машиностроении, стройиндустрии и многих других отраслях производства.

SCADA КРУГ-2000 является одной из старейших и наиболее функциональных отечественных SCADA-систем. Отличительными чертами САПР  КРУГ-2000 является высокая надежность, модульность, глубокая интеграция SCADA и среды программирования контроллеров, мощный инструментарий, обеспечивающий удобство создания и отладки проектов пользователя.

Модульность SCADA КРУГ-2000 – это возможность легко построить автоматизированную систему с заданной функциональностью и архитектурой например:

· Локальная система на одном компьютере или

· Система, построенная по технологии клиент-сервер SCADA-система, используемая в опасных отраслях, помимо качественной работы от версии к версии, должна отвечать таким требованиям, как:

· Разграничение прав доступа

· Поддержка горячего резервирования

· Развитая система сигнализаций.

SCADA КРУГ-2000 обеспечивает множество дополнительных средств увеличения отказоустойчивости. Например, в процессе эксплуатации передача данных происходит с использованием специализированных отказоустойчивых протоколов обмена.

Открытость этой системы  дает возможность легко подключить произвольное устройство и передать информацию – это является одним из ключевых моментов для большинства пользователей. Поддержка SCADA КРУГ-2000 стандартизованных и инновационных методов организации информационного обмена обеспечивает возможность как горизонтального, так и вертикального обмена данными между подсистемами предприятия. Таким образом, SCADA КРУГ-2000 может легко интегрироваться в единое информационное пространство управления производством.

Например, с помощью этой системы  автоматически управляется  нефтебаза, которая предназначена для оперативно-диспетчерского контроля и управления процессами хранения и слива нефтепродуктов, а также обеспечения требуемых технологических блокировок и противоаварийных защит.

Функции системы КРУГ 2000 - обеспечивают формирование экранных изображений и выходных форм вычислительных задач по запросам оператора например:

• сбор и обработку информации о состоянии технологических параметров
• обнаружение, сигнализацию и регистрацию аварийных ситуаций
• контроль доступа в основные помещения нефтебазы
• формирование и выдачу оперативных и архивных данных персоналу.

• противоаварийные защиты и блокировки
• дистанционное управление насосными агрегатами

Внедрения системы круг 2000 обеспечивает:

• Уменьшение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования нефтебазы
• Защита оборудования и окружающей среды
• Повышение надежности эксплуатации  оборудования нефтебазы
• Обеспечение контроля доступа в основные помещения нефтебазы

Возможность расширения: подключение дополнительных датчиков и исполнительных механизмов к контроллеру, увеличение количества автоматизированных рабочих мест.

 

 «Автоматизированные информационные системы в образовании»

Рябов Павел

 

Автоматизация образовательных учреждений является одним из приоритетных направлений национального проекта «Образование», федеральной целевой программы «Развития образования» и многих других проектов модернизации отечественного образования. В рамках основного направления деятельности ФЦПРО «Совершенствование системы управления образованием на основе эффективного использования информационно-коммуникационных технологий в рамках единого образовательного пространства» к 2010 году удельный вес численности ОУ начального, среднего и высшего профессионального образования, использующих информационные системы в управлении, должен достичь 40%, 60% и 90% соответственно.

На сайте Федерального агентства по образованию сформулированы требования к системе управления ОУ, важнейшими составляющими которых являются интегрированность, адаптируемость, распределенность, масштабируемость и качество.

Для поддержки процесса конструирования используется программный комплекс, задействующий самые современные информационные технологии, что делает процесс конструирования более эффективным, а результат — более качественным.

Эффективное управление базой данных студентов невозможно без системы автоматизации. Информационная система «Деканат» предназначена для ведения личных дел студентов и может работать отдельно или в составе ИС «Электронные ведомости».Информационная система «Деканат» предназначена для ведения базы данных контингента студентов. Она позволяет автоматизировать:

- управление учебными группами и специальностями, включая создание отдельных списков групп на каждый учебный год;

- создание электронных личных дел студентов;

- перевод студентов в другую группу, зачисление, отчисление и восстановление, перевод в академический отпуск и т.д.;

- импорт списка групп, сформированного из ИС «Планы»;

- зачисление студентов из ИС «Приемная комиссия» и распределение по учебным группам;

- расчет итогового рейтинга студентов за определенный период времени;

- поиск студентов в базе данных;

- получение сводных данных по контингенту студентов и формирование отчетов;

- склонение ФИО студентов по падежам;

- создание собственных отчетов в Microsoft Office и добавление их в программу

Для повышения гибкости и учета требований образовательного учреждения программа поддерживает создание пользователями отчетов в Microsoft Word и Excel. Также в готовых отчетах можно изменять структуру отчета, форматирование текста, добавлять или удалять атрибуты отчета.

Среди часто используемых отчетов, входящих в программу, такие как:

- справка студента;

- справка для военкомата;

- личная карточка студента;

- список группы;

- экзаменационная ведомость;

- зачетная ведомость.

Программа позволяет осуществлять перевод одного или нескольких студентов одновременно из группы в группу, проводить отчисление и восстановление с хранением атрибутов приказов в истории перемещения студента.

Комплекс приложений для работников деканата содержит:

1. Приложения для методистов - автоматизированное рабочее место методиста с такими административными функциями, как учет студенческого контингента; подготовка, проведение и учет приказов, проходящих по деканату; учет договоров для студентов, обучающихся по контракту; подготовка рабочих, отчетных и справочных документов; учет оплаты договоров;

2. Для декана и заместители декана - приложение для работы с учебными планами, в функции которого входят подготовка и ведение учебных планов; формирование графиков работ; формирование учебных поручений для кафедр;

3. Для кураторов групп - приложение для сбора и обновления информации о студенческом составе.

Таким образом, деканат или учебная часть является одним из структурных подразделений учебного заведения, требующих автоматизации. ИС «Деканат» позволяет привести процессы управления деятельностью учебного заведения в соответствие с существующими нормативно-правовыми актами, обеспечить единый механизм хранения, передачи и обработки информации.

В нашем учебном заведении внедрена и успешна работает АИС КиберДиплом, которая предназначена для быстрого и точного заполнения следующих документов:

• Диплом о высшем и неполном высшем образовании
• Диплом о среднем и начальном профессиональном образовании нового образца 2010 года
• Свидетельство об уровне квалификации нового образца
• Приложения к дипломам о высшем, неполном высшем, среднем и начальном профессиональном образовании нового образца
• Академическую справку ВПО, СПО и НПО нового образца

Программа разработана с учётом требований действующих инструкций по заполнению документов об образовании государственного образца.

Программа "Экспресс-расписание", которой так же пользуется наша учебная часть, предназначена для автоматизации составления учебного расписания в колледжах, техникумах, училищах. Она позволяет:

• Автоматически составлять основное расписание с возможностью корректировки.

• Ведение ежедневных изменений с заменой занятий, учителей, аудиторий.

• Учет и планирование выполнения нагрузки.

• Распечатка расписания, табеля, отчетности в Excel.

Программа зарегистрирована в Министерстве образования, получила рекомендации Департамента образования, внедрена более чем в 3000 учебных заведениях, в том числе и в ГТМАУ.

 
 

«Система автоматизированного проектирования Mathcad»

Горяинов Андрей

 

Mathcad — система компьютерной алгебры из класса САПР, ориентированная на подготовку интерактивных документов с вычислениями и визуальным сопровождением, отличается легкостью использования и применения для коллективной работы.

Mathcad был задуман и первоначально написан Алленом Раздовом из Массачусетского технологического института (MIT), соучредителем компании Mathsoft.

Mathcad имеет простой и интуитивный для использования интерфейс пользователя. Для ввода формул и данных можно использовать как клавиатуру, так и специальные панели инструментов.

Работа осуществляется в пределах рабочего листа, на котором уравнения и выражения отображаются графически, в противовес текстовой записи в языках программирования. При создании документов-приложений используется принцип «что видишь, то и получаешь».

Mathcad содержит сотни операторов и встроенных функций для решения различных технических задач. Программа позволяет выполнять численные и символьные вычисления, производить операции с скалярными величинами, векторами и матрицами, автоматически переводить одни единицы измерения в другие.

Среди возможностей Mathcad можно выделить:

· Решение дифференциальных уравнений, в том числе и численными методами

· Построение двумерных и трёхмерных графиков функций (в разных системах координат, контурные, векторные и т. д.)

· Использование греческого алфавита как в уравнениях, так и в тексте

· Выполнение вычислений в символьном режиме

· Выполнение операций с векторами и матрицами

· Символьное решение систем уравнений

· Аппроксимация кривых

· Выполнение подпрограмм

· Поиск корней многочленов и функций

· Проведение статистических расчётов и работа с распределением вероятностей

· Поиск собственных чисел и векторов

· Вычисления с единицами измерения

· Интеграция с САПР системами, использование результатов вычислений в качестве управляющих параметров

 

VI. Практическая часть:

1. Инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

При работе за компьютером строго запрещается:

• работать влажными и грязными руками;

• заходить в рабочую зону (за компьютеры);

• трогать разъемы соединительных кабелей;

• прикасаться к питающим проводам и устройствам заземления;

• прикасаться к экрану и к тыльной стороне монитора, клавиатуры;

• включать и отключать аппаратуру без указания преподавателя;

• самостоятельно устранять неисправности в работе аппаратуры.

 

2. Индивидуальные практические задания за компьютером: нахождение корней уравнения в программе MathCad с использованием встроенной функции root согласно вариантам.

 

VII. Контроль усвоения знаний: компьютерное тестирование 

 

VIII. Выставление оценок

Этапы занятия	Максимально возможное количество баллов
Фронтальный опрос, защита доклада	3
Выполнение практического задания	3
Тест	10
Всего	16

Критерии выставления оценки 

Оценка «3» соответствует 9-11 баллам

 «4»                          12-14 баллам

 «5»                          15-16 баллам

 

IХ. Подведение итогов занятия. Рефлексия

Сегодня мы познакомились с понятием и назначением автоматизированных рабочих мест, узнали, как используются САПР и АИС в промышленности, закрепили умение производить вычисления корней уравнения и построение графика функции. Главный результат – это ваше умение применить ранее полученные знания на практике, т.е. вы показали свою компетентность. Конечно она у всех индивидуальная, но в основном вы со своей задачей справились.

 

Рефлексия

Уважаемые студенты, а теперь вы оцените нашу совместную деятельность, настроение и психологический климат, в котором мы работали.

Что было самое интересное?

Понравилось ли вам производить вычисления в программы MathCad?

Сможете ли вы применять свои знания при вычислениях на других предметах?

 

Х. Домашнее задание

Найти корни уравнения в соответствии с вашим вариантом, используя функциюpolyroots.

 

Литература:

1. В. Н. Малюх. Введение в современные САПР: Курс лекций. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 192 с. стр.157-160.

2. А.Л. Ездаков. Экспертные системы САПР: Учебное пособие. – М.: ИД «ФОРУМ», 2009. - 160 с.

3. В.А. Гвоздеева, И.Ю. Лаврентьева. Основы построения автоматизированных информационных систем: учебник. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2007. - 320 с.

4. Л.Г. Гагарина, Д.В. Кисилев, Е.Л. Федотова. Разработка и эксплуатация автоматизированных информационных систем: учебное пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2007. - 384 с.

5. Интернет ресурс.