ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ОСВОЕНИИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И В ОБРАЗОВАНИИ
Необходимость в исследовании математических моделей возникает, когда объект (явление) недоступен для изучения ввиду его опасности, отдален во времени и в прострaнcтве от исследователя, а также, когда экспериментальные исследования сопряжены с большими материальными потерями и непредвиденными последствиями. Металлургические процессы как раз относятся к таким объектам. Наблюдается тенденция использования моделей на всех стадиях создания новых технологий и реализующих их агрегатов, а также при совершенствовании существующих процессов.
На рис.1 показаны типы моделей и направление их развития на указанных стадиях. Исследовательская модель I уровня (рис. 1) представляет собой самое простое математическое описание процесса (физического эффекта), позволяющее выполнить прогноз параметров процесса и лабораторной установки. На основе результатов экспериментальной проверки и изучения явления на установке модель I уровня развивается в модель II уровня, с помощью которой устанавливаются параметры технологии и конструкции опытно-промышленной установки. Далее в результате экспериментальных исследований на этой установке с помощью модели III уровня, полученной на основе модели II уровня, определяются параметры технологии и конструкции промышленного агрегата. На последней стадии создания системы управления технологическим процессом и агрегатом, а также разработки и уточнения технологии, обслуживания агрегата возникает необходимость в имитационной модели, автоматизированном рабочем месте технолога (АРМ инженера), и комплексе моделей для обучения, аттестации и тренинга обслуживающего персонала. Имитационные модели отличаются от исследовательских тем, что они дополнены алгоритмами управления основным физическим процессом и позволяют имитировать воздействие различных методов управления на этот процесс.
Только при таком сочетании теории и экспериментов (рис.1) возможно свести к минимуму все затраты на освоение новых технологий и агрегатов.
Неоценима роль моделей в обучении. Например, в специальных дисциплинах (для специальности 110100 - «Металлургия черных металлов») все знания, полученные при освоении естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин интегрируются в теории металлургического процесса, осуществляемого на агрегате. Однако, в теории конкретного процесса, как правило, рассматриваются закономерности отдельных сторон процесса (подпроцессов). математическая модель позволяет изучать закономерности металлургического процесса на конкретном агрегате во всей сложности. При этом нет опасности разрушения лабораторной установки или аварии на промышленном агрегате. Обучаемым предоставляется возможность в динамике наблюдать то, что происходит внутри агрегата, и управлять процессом.
Процессы построения модели и моделирования тесно связаны между собой. Иногда даже говорят, что модель возникает в результате моделирования. Моделирование проводится в соответствии с определенной методологией, представляющей собой совокупность приемов и методов, которые связаны логикой научного исследования и получения достоверных знаний об объекте. Наиболее наглядно эту логику можно представить на примере создания модели и моделирования действующего детерминированного объекта в виде цепочки этапов работы:
- объект, проблема, цель, гипотеза, предмет, метод и задачи исследования,
- Физическое описание объекта и его формализация на основе системного подхода, формулировка допущений,
- Разработка математической модели (≡ математического описания),
- Разработка численной модели (≡ алгоритмов решения),
- Разработка компьютерной модели (≡ программы),
- Тестирование алгоритмов решения,
- Проведение экспериментов, проверка адекватности и адаптация,
- Выбор исходных данных,
- Изучение объекта и определение границ достоверности модели,
- Решение задач исследования.
Рисунок 1. Схема развития и испол. моделей при создании новых технологий и реализующих их агрегатов
Количество перечисленных этапов сложилось в результате обобщения пpaктики моделирования детерминированных процессов, а также материалов, приведенных в работах [1-4].
Следует отметить, что почти на каждом этапе возможен возврат к предыдущим этапам.
На кафедре металлургических технологий Института металлургии и химии ЧГУ работает научная школа, в которой обучается более 10 аспирантов - выпускников кафедры металлургических технологий, прикладной математики и других кафедр. В этой школе с помощью студентов - дипломников и аспирантов создаются математические модели детерминированных металлургических процессов.
Разработанные модели используются при изучении процессов и совершенствовании технологии на указанных агрегатах, а также в учебном процессе на кафедре.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Яковлев Ю.Н. О математическом моделировании сталеплавильных процессов//Изв. АНСССР Металлы. 1991. №6. с. 197-201.
- Ясев А.Г. Некоторые вопросы использования математических моделей в металлургии//Сталь. 1999. №8. с. 94-97.
- Новосельцев В.Н. Математическое моделирование в век компьютеров//http://lgkb kazan.ru.
- Косарев В.А. Катасонов И.В. Современные комплексные системы обучения, тренинга и аттестации эксплуатационно-технологического персонала металлургических предприятий//Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2002. №12. с. 58-61.
Работа представлена на III общероссийскую конференцию «Новейшие технологические решения и оборудование», г. Кисловодск, 19-21 апреля 2005 г. Поступила в редакцию 24.03.2005 г.
Статья в формате PDF
109 KB...
02 05 2026 17:46:33
Обсуждается инвазия адвентивных растений в систему Верхоянского хребта в связи с интенсивностью антропогенного влияния. Поднимаются общие вопросы засорения природных объектов промышленными отходами.
...
01 05 2026 1:10:16
Распространённость мастопатии в популяции может достигать более 70 % и не зависит от этнического фенотипа. 92,5 % пациенток, самостоятельно обратившихся по поводу мастопатии, – это городские жители из социальной категории «служащие» со средним специальным и высшим гуманитарным образованием. Сопутствующие заболевания органов пищеварения и урогeнитaльной системы, а также девиантные психологические черты личности достоверно чаще регистрируются у женщин с мастопатией, чем в контроле. Более 70 % женщин отмечают усиление симптомов мастопатии после обострения соматических заболеваний и нервных стрессов, а более 80 % испытывают психологический дискомфорт от направления в онкодиспансер.
Необходимы специализированные маммологические кабинеты при женских консультациях и поликлиниках для квалифицированной диагностики, лечения и психологической коррекции пациенток с доброкачественными заболеваниями молочных желез.
...
30 04 2026 7:58:58
Статья в формате PDF
114 KB...
29 04 2026 17:44:57
Статья в формате PDF
265 KB...
28 04 2026 1:30:28
Статья в формате PDF
120 KB...
27 04 2026 18:47:46
Выявлено, что в условиях новых образовательных моделей обучения наряду с усилением централизованного управления происходит активация симпато-адреналовой системы.
Полученные данные позволяют расширить концепцию онтогенетического развития детей и подростков; расширяют существующую возрастную периодизацию.
Полученные результаты при проведении лонгитюдинальных исследований выявили пoлoвые особенности в регуляции сердечной деятельности. отражающие функциональное состояние организма.
Результаты проведенного исследования подтверждают общепринятую в возрастной физиологии концепцию о том, что корреляционные связи в пoлoвых группах очень динамичны, что доказывает широкий диапазон функциональных возможностей.
...
26 04 2026 7:58:17
Статья в формате PDF
270 KB...
25 04 2026 12:15:59
Статья в формате PDF
158 KB...
24 04 2026 12:49:45
Статья в формате PDF
127 KB...
23 04 2026 3:48:48
Статья в формате PDF
396 KB...
22 04 2026 23:14:42
В основе современной научной теории патологии должны лежать фундаментальные философские принципы бытия материи, из которых выводятся и обосновываются ее основные положения. В данной работе проведен анализ принципа подобия как частного выражения философского принципа субстанциального единства мира. Делается вывод, что один общий биологический процесс лежит в основе как нормальных, так и патологических явлений: приспособление есть сущность болезни.
...
21 04 2026 20:28:23
Статья в формате PDF
102 KB...
20 04 2026 15:17:18
Статья в формате PDF
124 KB...
19 04 2026 1:40:26
Статья в формате PDF
121 KB...
18 04 2026 1:58:30
Статья в формате PDF
119 KB...
17 04 2026 2:56:13
Статья в формате PDF
327 KB...
16 04 2026 4:23:16
Статья в формате PDF
106 KB...
15 04 2026 9:40:32
Статья в формате PDF
121 KB...
14 04 2026 16:52:28
Статья в формате PDF
418 KB...
13 04 2026 9:33:46
Статья в формате PDF
359 KB...
12 04 2026 11:26:18
Исследованы изменения биохимических показателей школьников в условиях их работы за компьютером. Дан сравнительный анализ изменений биохимических показателей у школьников с разными биоритмами в разные сезоны года. Получены результаты, свидетельствующие о значительном изменении биохимических показателей школьников в условиях их работы за компьютером в весенний период.
...
11 04 2026 20:47:27
Статья в формате PDF
252 KB...
09 04 2026 3:18:31
Статья в формате PDF
113 KB...
08 04 2026 11:31:39
Статья в формате PDF
120 KB...
07 04 2026 4:11:30
Статья в формате PDF
130 KB...
06 04 2026 20:57:16
Рассмотрена финансовая поддержка издательских проектов Российским Фондом Фундаментальных Исследований. Проанализированы количественные хаpaктеристики и динамика результатов конкурсов проектов по разным областям знания.
...
05 04 2026 5:46:59
Статья в формате PDF
97 KB...
04 04 2026 16:25:55
Статья в формате PDF
102 KB...
03 04 2026 23:49:15
Статья в формате PDF
177 KB...
02 04 2026 0:54:55
Статья в формате PDF
136 KB...
01 04 2026 2:54:53
Статья в формате PDF
104 KB...
31 03 2026 5:36:20
Статья в формате PDF
107 KB...
30 03 2026 22:42:57
Статья в формате PDF
105 KB...
29 03 2026 7:21:59
Статья в формате PDF
203 KB...
28 03 2026 21:36:23
Статья в формате PDF
308 KB...
27 03 2026 6:26:32
Статья в формате PDF
310 KB...
25 03 2026 18:45:58
Статья в формате PDF
135 KB...
24 03 2026 4:15:32
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
