- •Математическое моделирование и информационные технологии при проектировании
- •Предисловие
- •1. Введение в инженерное проектирование
- •1.1. Техника и общество
- •1.2. Новые проблемы, стоящие перед инженерами
- •1.3. Связь техники с другими видами деятельности человека
- •1.4. Задача предмета «инженерное проектирование»
- •1.5. Процесс инженерного проектирования
- •1.6. Метод инженерного анализа
- •1.7. Качества, необходимые инженеру-проектировщику
- •1.8. Сравнение изобретательства и инженерного анализа
- •1.9. Вопросы для самопроверки
- •2. Математическое моделирование
- •2.1. Введение
- •2.2.. Моделирование и технический прогресс
- •2.3. Понятие математической модели и математического моделирования
- •2.3.1. Свойства моделей
- •2.3.2. Цели моделирования
- •2.4. Классификация математических моделей
- •2.4.1. Классификация математических моделей в зависимости от сложности объекта моделирования
- •2.4.2. Классификация математических моделей в зависимости от оператора модели
- •2.4.3. Классификация математических моделей в зависимости от параметров модели
- •2.4.4. Классификация математических моделей в зависимости от целей моделирования
- •2.4.5. Классификация математических моделей в зависимости от методов реализации
- •2.4.6. Вопросы для самопроверки
- •2.5. Этапы построения математической модели
- •2.5.1. Обследование объекта моделирования
- •2.5.2. Концептуальная постановка задачи моделирования
- •2.5.3. Математическая постановка задачи моделирования
- •2.5.5. Выбор и обоснование выбора метода решения задачи
- •2.5.6. Реализация математической модели в виде программы для эвм
- •2.5.7. Проверка адекватности модели
- •2.5.8. Практическое использование построенной модели и анализ результатов моделирования
- •2.5.9. Вопросы для самопроверки
- •3. Структурные модели
- •3.1. Что такое структурная модель?
- •3.2. Способы построения структурных моделей
- •3.3. Вопросы для самопроверки
- •4. Моделирование в условиях неопределенности
- •4.1. Причины появления неопределенностей и их виды
- •4.2. Вопросы для самопроверки
- •5. Линейные и нелинейные модели
- •5.1. О законе Гука и границах линейности
- •5.2. Поля, сплошные среды и уравнения математической физики. Линейные уравнения и принцип суперпозиции
- •5.3. О фракталах и их применении
- •6. Моделирование с использованием имитационно подхода
- •6.1. Особенности моделей, использующих имитационный подход
- •6.2. Вопросы для самопроверки
- •7. Математические модели исследования операций
- •7.1. Предмет и задачи исследования операций
- •7.2. Принципы, методы и средства исследования операций
- •7.3. Этапы операционного исследования
- •7.4. Математические модели исследования операций
- •7.5. Вопросы для самопроверки
- •Литературные источники.
1.3. Связь техники с другими видами деятельности человека
Существует несколько видов созидательной деятельности человека в обществе, развитом в научно-техническом отношении. На рис. 1.1 в одном направлении показана связь техники с наукой, с одной стороны, и с производством – с другой. Как уже указывалось ранее, в настоящее время инженеры обязаны знать, понимать и использовать данные основных физических и математических научных дисциплин. В то же время в своих проектах инженеры должны учитывать возможности производства, так как то, что нельзя построить, не обладает никакой полезностью.
Кроме науки и производства, инженер в функционально-эстетическом плане связан с искусством и ремеслами. Полезная вещь редко выглядит безобразной и не только потому, что мы в нашей жизни стремимся окружить себя красивыми вещами, но и потому, что мы редко терпим в течение длительного времени недостаточно привлекательные вещи. Первая действующая модель нового полезного предмета может быть ужасной с эстетической точки зрения, однако можно с уверенностью сказать, что при первой же переделке большое внимание будет уделено ее красоте.
Еще в одном плане деятельность инженера связана с экономикой, социологией и политикой. Связь с экономикой очевидна. Ни одно правительство или фирма не в состоянии позволить себе сделать все, что оно в данный момент захочет. Необходимо наличие экономических ресурсов, и инженер-проектировщик, если он собирается принимать какие-либо важные решения, должен знать экономические возможности, как в масштабах своего отдела, так и в масштабе фирмы, страны и всего мира в целом. В данном случае знание этого вопроса означает нечто большее, чем умение чеканить фразы о важности прибыли и достоинствах «свободного» предпринимательства, и предполагает понимание и таких факторов, как издержки капиталистического предпринимательства для общества (например, загрязнение рек) и учет людских и других ресурсов, благодаря которым общество становится богатым, а экономика – эффективной.
Рис. 1.1. Связь инженерного проектирования с другими видами деятельности человека
Поскольку с техникой связана самая разнообразная деятельность человека, тот, кто начинает учиться в техническом вузе, сталкивается с широчайшим кругом вопросов, какие только можно себе вообразить. Он должен иметь хорошую подготовку в области физики и химии, технических дисциплин и математики. Он должен быть знаком с различными средствами производства, знать экономику и другие общественные науки в той мере, в какой они связаны с его инженерной деятельностью. Кроме того, инженер является человеком, живущим в обществе, поэтому его образование должно включать изучение гуманитарных наук. Наконец, его образование должно включать изучение методов и приемов целенаправленного использования своих знаний. Именно последние вопросы изучаются в курсах лекций по инженерному проектированию.
Программа подготовки инженеров отражает широкий круг проблем, связанных с техникой. Необходимо изучить гуманитарные и общественные науки, в том числе экономику. Необходимо изучить теоретические дисциплины, современные научные достижения, технические дисциплины и математику. Обычно студентам технических специальностей читают также курсы лекций по технологии и организации производства и, разумеется, лекции по инженерному проектированию.
