Курсовий проект з РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ ТА КОМПЛЕКСІВ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
|---|---|
| Галузь знань | 12 «Інформаційні технології» |
| Спеціальність | 126 «Інформаційні системи та технології» |
| Освітня програма | Інформаційне забезпечення робототехнічних систем |
| Статус дисципліни | Обов’язкова (нормативна) / цикл професійної підготовки |
| Форма навчання | Очна(денна) |
| Рік підготовки, семестр | 3 курс, весняний семестр |
| Обсяг дисципліни | 1,5 кредити ECTS / 45 годин (самостійна робота студента) |
| Семестровий контроль/ контрольні заходи | залік / захист курсового проекту |
| Розклад занять | не передбачено аудиторних годин |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів |
Лектор: кандидат технічних наук, доцент, Остапченко Костянтин Борисович, okb2003@ukr.net Практичні / Семінарські: - Комп’ютерні практикуми: - |
| Розміщення курсу | https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=5455 |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Силабус освітнього компонента «Курсовий проект з Робототехнічних систем та комплексів» складено відповідно до освітньої програми підготовки бакалаврів «Інформаційне забезпечення робототехнічних систем» спеціальності 126 – Інформаційні системи та технології.
Курс освітнього компонента призначений забезпечити підготовку фахівців у галузі проектування систем організаційно-технічного та виконавчого рівнів управління в комп‘ютеризованому інтегрованому виробництві (КІВ), оснащеного засобами робототехнічних систем та комплексів.
Метою навчальної дисципліни є формування та закріплення у студентів наступних компетентностей (загальних та спеціальних):
КЗ 3 - Здатність до розуміння предметної області та професійної діяльності;
КС 1 - Здатність аналізувати об’єкт проектування або функціонування та його предметну область;
КС 2 - Здатність застосовувати стандарти в області інформаційних систем та технологій при розробці функціональних профілів, побудові та інтеграції систем, продуктів, сервісів і елементів інфраструктури організації;
КС 16 - Здатність розробляти структури робототехнічних систем та проектувати функціональні пристрої роботів та робототехнологічних комплексів.
Предметом навчальної дисципліни є технології, методи та засоби проектування алгоритмічного забезпечення процесів управління гнучкими комп'ютеризованими та робототехнічними системами (ГКС та РТС).
Програмні результати навчання, на формування та покращення яких спрямована дисципліна:
ПРН 8 - Застосовувати правила оформлення проектних матеріалів інформаційних систем та технологій, знати склад та послідовність виконання проектних робіт з урахуванням вимог відповідних нормативно-правових документів для запровадження у професійній діяльності;
ПРН 13 - Визначати склад, структуру та принципи взаємодії компонентів і модулів роботів та робототехнічних систем, вибирати компоненти програмно-апаратної реалізації.
Навчальна дисципліна покликана допомогти студенту отримати -
знання:
- базових понять і термінів проблематики побудови систем організаційно-технічного та виконавчого рівнів управління виробництвом в різних галузях промисловості;
- встановлених рівнів ієрархії управління виробничими процесами та визначення задач на кожному рівні;
- математичного базису застосовних методів та засобів диспетчеризації матеріальних потоків, а також сучасних методів їх верифікації;
- стандартів, принципів побудови та задач систем числового програмного управління (ЧПУ) виконавчого рівня;
уміння:
- на основі опису предметної області та вимог до прикладного програмного забезпечення розробляти ефективне алгоритмічне забезпечення та створювати досконалі програмні системи управління, як окремими елементами, так і всього інтегрованого виробництва;
- на основі алгоритмічного забезпечення прикладної задачі розробляти моделі управління та здійснювати їх верифікацію;
- на основі створюваних моделей управління готувати управляючі програми для устаткування з ЧПУ із застосовуванням систем автоматизованої підготовки
досвід:
- застосування спеціалізованих засобів моделювання процесів диспетчеризації матеріальних потоків;
- застосування спеціалізованих інструментальних засобів програмування програмно-математичного забезпечення систем оперативного управління гнучкими виробничими комплексами та системами (ГВК та ГВС);
- використання спеціалізованих систем підготовки та мов взаємодії з промисловими роботами та верстатами з ЧПУ
Інтегральна компетентність: Здатність розв'язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у галузі проектування і застосування алгоритмічного забезпечення процесів управління гнучкими комп'ютеризованими та робототехнічними системами, що характеризується комплексністю та невизначеністю умов із застосування теорій та методів проектування, впровадження та супроводження інформаційних систем та технологій.
Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Для успішного засвоєння дисципліни студент повинен володіти освітніми компонентами -«Робототехнічні системи та комплекси-3. Алгоритмізація та верифікація управління в РТС» і його пререквізитами: «Спеціальні розділи математики», «Програмування», «Операційні системи», «Теорія і методи оптимізації», «Моделювання технічних систем», «Робототехнічні системи та комплекси-2. Проектування РТС». Компетенції, знання та уміння, одержані в процесі вивчення освітнього компонента є необхідними для подальшого вивчення освітніх компонентів: «Інтелектуальні технології в робототехніці», «Переддипломна практика».
Для успішного засвоєння дисципліни необхідний достатній рівень підготовки базових дисциплін.
Зміст навчальної дисципліни
В дисципліні передбачається виконання та захист курсового проекту за індивідуальним завданням, який ґрунтується на застосуванні знань та навичок, отриманих студентом при вивченні визначених тематичних розділів навчального матеріалу освітнього компоненту «Робототехнічні системи та комплекси-3. Алгоритмізація та верифікація управління в РТС»:
Розділ 2. Алгоритмізація задач організаційно-технічного управління інтегрованим виробництвом
Тема 1. Автоматизоване планування в управлінні інтегрованим виробництвом
Тема 2. Оперативне управління гнучкими виробничими системами (ГВС)
Розділ 3. Моделювання та верифікація матеріально-інформаційних процесів ГВС
Тема 1. Засади моделювання матеріально-інформаційних процесів ГВС
Тема 2. Модифікації сіткових моделей дискретних процесів ГВС
Тема 3. Засоби верифікації та аналізу властивостей сіткових моделей дискретних процесів ГВС
Навчальні матеріали та ресурси
Базова література
1. Гнучкі комп’ютеризовані системи: проектування, моделювання і управління [підручник з грифом МОН України] / Ямпольський Л.С., Мельничук П.П., Самотокін Б.Б., Поліщук М.М., Ткач М.М., Остапченко К.Б., Лісовиченко О.І. – Житомир: ЖДТУ, 2005. – 680 с.
2. Гнучкі комп‘ютерно-інтегровані системи: планування, моделювання, верифікація, управління [підручник з грифом МОН України] / Ямпольський Л.С., Мельничук П.П., Остапченко К.Б., Лісовиченко О.І. – Житомир: ЖДТУ, 2010. – 786 с.
3. Основы автоматизации управления производством/Под ред. И.М.Макарова, -М.:Высш.шк., 1983. -504с.
4. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. -М.: Мир, 1984. - 325с.
5. Сосонкин В.Л. Программное управление технологическим оборудованием.- М.:Высш.шк., 1991.- 512с.
Додаткова література
Д1. Управление дискретными процессами в ГПС/Под ред. Ямпольского Л.С. -К.: Техника, 1992. -251с.
Д2. Управление ГПС: модели и алгоритмы/Под общ. ред. С.В.Емельянова. -М.: Машиностроение, 1987. -368с.
Д3. Робототехника и ГАП. В 9-ти кн. Кн.3. Управление робототехническими системами и гибкими автоматизированными производствами/Под ред. Макарова И.М. -М.:Высш.шк., 1986. -159с.
Д4. Робототехника и ГАП. В 9-ти кн. Кн.5. Моделирование робототехнических систем и гибких автоматизированных производств/Под ред. Макарова И.М. -М.:Высш.шк., 1986. -159с.
Д5. Блехерман М.Х. Оперативно-производственное планирование гибких производственных систем. -М.:Высш.шк., 1989. -95с.
Д6. Васильев В.В., Кузьмук В.В. Сети Петри, параллельные алгоритмы и моделимультипроцессорных систем. –К.: Наукова думка, 1990.- 216с.
Д7. Зайченко Ю.П. Дослiдження операцiй.-Київ : Вища школа, 1988.
Д8. Коровин Б.Г., Прокофьев Г.И., Рассудов Л.Н. Системы программного управления промышленными установками и робототехническими комплексами. –Л.: Энергоатомиздат, 1990. –352с.
Д9. Косовский В.Л., Козырев Ю.Г. Программное управление станками и промышленными роботами.- М.:Высш.шк., 1989.- 287с.
Д10. Котов В.Е. Сети Петри. -М.: Наука, 1984. - 245с.
Д11. Лазарев В.Г., Пийль Е.И. Синтез управляющих автоматов. -М.: Энергоатомиздат, 1989. -328с.
Д12. Лысенко Э.В. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами.- М.:Радио и связь, 1987.- 272с.
Д13. Слепцов А.И., Юрасов А.А. Автоматизация проектирования управляющих систем гибких автоматизированных производств. -К.: Техника, 1986. -110с.
Д14. Соломенцев Ю.М., Сосонкин В.Л. Управление гибкими производственными системами.- М.:Машиностроение, 1988.- 352с.
Д15. Юдицкий С.А., Магергут В.З. Логическое управление дискретными процессами. Модели, анализ, синтез. -М.: Машиностроение, 1987. -176с.
Д16. Шкурба В.В. Задачи календарного планирования и методы их решения.- К.:Наукова думка, 1966
Д17. Ямпольский Л.С., Банашак З. Автоматизация проектирования и управления в гибком производстве. -К.: Техника, Варшава: Научно-техническое издательство, 1989. -268с.
Інформаційні ресурси
1. ecampus.kpi.ua – електронний кампус університету
2. ist.kpi.ua – сайт кафедри
3. do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=5455 – дистанційний курс на платформі дистанційного навчання «Сікорський» університету
Обов‘язковим для вивчення є базова література, а додаткова для розширеного пізнання окремих тем і питань розділів навчальної дисципліни. Електронні версії підручників базової літератури знаходяться у системі дистанційного навчання університету. Наведену літературу слід використовувати у тій послідовності, яка забезпечить вивчення та засвоєння тем розділів начальної дисципліни.
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
У курсі навчальної дисципліни не передбачаються такі види навчальних занять – лекції, комп’ютерні практикуми, семінарські (практичні) заняття, а тільки самостійна робота студента за індивідуальним завданням.
Обсяг годин, відведений на самостійну роботу студента, пов’язану із підготовкою, виконанням завдання та захистом курсового проекту, складає 45 годин.
Цілями самостійної роботи є практичне застосування студентами знань з тем розділів кредитного модуля та їх закріплення, а також розвиток у студентів навичок самостійної роботи із проектування та алгоритмізації задач управління виробничих та робототехнічних систем у межах основних тем курсового проектування.
Індивідуальне завдання
Індивідуальні завдання самостійної роботи складаються з практичних завдань, які виносяться на самостійну підготовку згідно з розподілом навчального часу, і включають:
- поглиблене вивчення основного матеріалу;
- виконання індивідуального завдання курсового проекту.
Індивідуальним завданням курсового проектування є створення алгоритмічного та програмного забезпечення елементів системи оперативного управління гнучким автоматизованим підрозділом (ГАП) в складі основного технологічного, складського і транспортного (робототехнічного) устаткування. За змістом завдання постає як комплексне за рахунок послідовного розв`язання взаємопов`язаних задач з розробки елементів підсистем оперативно-календарного планування для організаційного рівня, оперативно-диспетчерського управління для технологічного рівня виробництва та оперативного контролю і моделювання роботи виробничої системи для економічного рівня прогнозування ефективності роботи підрозділу в цілому.
Розв’язання індивідуального завдання курсового проектування передбачає виконання таких задач за варіантами вихідних даних:
| № | Тема та зміст задач індивідуального завдання | Література |
|---|---|---|
| 1 | Розробка підсистеми оперативного обліку ГАП. Створити інформаційну базу даних з нормативно-технологічних показників подання матеріальних, інформаційних процесів і об‘єктів ГАП. |
1, 2, 3, Д2 |
| 2 | Розробка підсистеми оперативного планування ГАП. За визначеним критерієм ефективності роботи автоматизованого підрозділу скласти розклад роботи технологічного устаткування по виготовленню встановленої номенклатури продукції за оперативний інтервал часу – зміну (добу). |
1, 2, Д3, Д5, Д7, Д16 |
| 3 | Розробка підсистеми оперативно-диспетчерського управління ГАП. Розробити алгоритм організації транспортного обслуговування змінного завдання за рахунок забезпечення мінімальних відхилень від термінів завершення виконання технологічних операцій згідно з побудованого розкладу роботи технологічного устаткування. |
1, 2, Д1, Д2, Д16 |
| 4 | Розробка підсистеми імітаційного моделювання ГАП. Виконати якісний аналіз коректності розробленого алгоритму транспортного обслуговування за рахунок проектування його сіткової дискретно-подійної моделі. |
4, Д1, Д4, Д13 |
Календарний план виконання індивідуального завдання курсового проектування:
| № п/п | Назва етапу курсового проекту | Термін виконання етапу (тиждень навчання) |
|---|---|---|
| 1 | Отримання технічних умов на проектування підсистем ГАП | 2 тижд. |
| 2 | Визначення параметрів ГАП, як об`єкта управління | 4 тижд. |
| 3 | Постановка задач проектування СОУ ГАП та вибір методів їх дослідження | 6 тижд. |
| 4 | Розробка інформаційних структур даних підсистем ГАП | 8 тижд. |
| 5 | Складання розкладу роботи технологічного устаткування ГАП | 10 тижд. |
| 6 | Розробка алгоритму транспортного обслуговування ГВМ | 12 тижд. |
| 7 | Синтез та аналіз сіткової моделі функціонування устаткування ГАП | 14 тижд. |
| 8 | Розробка програмного забезпечення підсистем СОУ ГАП | 16 тижд. |
| 9 | Розробка пояснювальної записки та технічної документації до проекту | 17 тижд. |
| 10 | Здавання курсового проекту | 18 тижд. |
Самостійна робота
№ з/п |
Вид самостійної роботи | Кількість годин СРС |
|---|---|---|
| 1 | Підготовка технічних умов завдання на проектування підсистем ГАП | 5 |
| 2 | Постановка задач проектування, вибір методів їх дослідження, визначення параметрів ГАП | 5 |
| 3 | Розробка алгоритмів роботи та моделей функціонування устаткування ГАП | 10 |
| 4 | Розробка програмного забезпечення | 15 |
| 5 | Розробка пояснювальної записки та технічної документації | 10 |
| Всього | 45 | |
Політика та контроль
Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Система вимог, яка ставиться перед студентом, вимагає виконання наступних положень:
правила виконання завдання – обов’язковим є звітування за результатами виконання етапів календарного плану курсового проектування, у встановлені терміни календарного плану здійснюється підготовка і подання протоколів виконання етапів індивідуального завдання курсового проекту на оцінювання, пропущені етапи відпрацьовуються індивідуально з наданням результатів їх виконання на наступних етапах;
правила захисту курсового проекту – захист проекту відбувається у формі опитування студента особисто відповідно до розкладу проведення семестрового контролю, допуск до захисту надається після виконання вимог рейтингової системи оцінювання результатів навчання, не приймаються і не допускаються до захисту курсові проекти, які мають ознаки клонування, співпадіння текстів із роботами інших студентів, та роботи, які не відповідають індивідуальному завданню курсового проектування;
політика дедлайнів та перескладань – за невчасне звітування за результатами етапів курсового проектування (пізніше ніж 2 тижня від терміну виконання етапу) кількість балів зменшується (у воєнний час не застосовується), допускається 1 спроба звітування за етапами проектування та 1 спроба захисту курсового проекту;
політика щодо академічної доброчесності – Кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» https://kpi.ua/files/honorcode.pdf встановлює загальні моральні принципи, правила етичної поведінки осіб та передбачає політику академічної доброчесності для осіб, що працюють і навчаються в університеті, якими вони мають керуватись у своїй діяльності, в тому числі при вивченні та складанні контрольних заходів з навчальної дисципліни;
при використанні цифрових засобів зв’язку з викладачем (мобільний зв’язок, електронна пошта, переписка на форумах та у соцмережах тощо) необхідно дотримуватись загальноприйнятих етичних норм, зокрема бути ввічливим та обмежувати спілкування робочим часом викладача.
Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Поточний контроль: перевірка виконання етапів календарного плану курсового проектування у формі тестування або опитування.
Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.
Семестровий контроль: залік у формі захисту курсового проекту.
1) Рейтингова оцінка з курсового проекту має дві складові. Перша (стартова) характеризує роботу студента з курсового проектування та її результат – якість пояснювальної записки та графічного матеріалу. Друга складова характеризує якість захисту студентом курсового проекту. Розмір шкали стартової складової дорівнює 40 балів, а складової захисту – 60 балів.
2) Критерії нарахування балів.
А. Стартова складова:
Ваговий бал – 40.
Складається з оцінювання показника роботи студента над проектом:
- виконання календарного плану етапів проектування – 10-6 балів;
- відповідність пояснювальної записки та графічного матеріалу вимогам стандартів, якість їх оформлення – 10-6 балів;
- повнота, чіткість, обґрунтованість, несуперечність викладення матеріалу – 10-6 балів;
- достовірність та самостійність прийнятих рішень – 10-6 балів;
Кожний показник оцінюється за такими критеріями:
- «відмінно», не менше 90% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь» – 10-9 балів;
- «добре», не менше 75% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь або незначні неточності – 8 балів;
- «задовільно», не менше 60% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до «стереотипного» рівня та деякі помилки – 7-6 балів;
- «незадовільно», не відповідає умовам до «задовільно» – 0 балів.
Б. Складова захисту курсового проекту:
Ваговий бал – 60.
Захист курсового проекту передбачає подання пояснювальної записи та графічного матеріалу та оцінювання наданої відповіді (доповіді) на 3 запитання щодо результатів проектування. Оцінюється якість наданої відповіді, ступінь володіння матеріалом, ступінь обґрунтування прийнятих рішень, вміння захищати власні результати.
Кожне запитання оцінюється у 20 балів за такими критеріями:
- «відмінно», повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації), що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь» – 20-18 балів;
- «добре», достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації), що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь» або незначні неточності – 17-15 балів;
- «задовільно», неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації), що виконана згідно з вимогами до «стереотипного» рівня та має деякі помилки або певні недоліки – 14-12 балів;
- «незадовільно», відповідь не відповідає умовам до «задовільно» – 0 балів.
3) Умовою допуску до захисту курсового проекту є виконання календарного плану етапів проектування та відповідність пояснювальної записки курсового проекту вимогам стандартів, нормативних документів та задовільним рівнем якості оформлення.
4) Сума балів двох складових переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею:
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100…95 | Відмінно |
| 94…85 | Дуже добре |
| 84…75 | Добре |
| 74…65 | Задовільно |
| 64…60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Курсовий проект не допущено до захисту | Не допущено |
Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
для виконання індивідуального завдання курсового проектування студент повинен мати навички роботи з ПЕОМ, вміти встановлювати та застосовувати необхідне програмне забезпечення інструментальних засобів програмування або технічних обчислень, вміти розробляти програми;
для виконання контрольних заходів контролю студент повинен мати навички із засобами роботи в інтернет-середовищі.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено доцент, к.т.н., доцент, Остапченко К.Б.
Ухвалено кафедрою інформаційних систем та технологій (протокол № 21 від 29.06.2023 р.)
Погоджено Методичною комісією факультету ІОТ (протокол № 11 від 29.06.2023 р.)
