ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ОСВОЕНИИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И В ОБРАЗОВАНИИ

Авторы
Файлы

Кабаков З.К. Кабаков П.З. Статья в формате PDF 133 KB За последние 30-40 лет математическое моделирование превратилось в мощный инструмент познания реального мира [1-4], в частности, и металлургических процессов. Произошло это в связи с развитием компьютерной техники и ее программного обеспечения.

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.

КОЛХИЦИНИРОВАНИЕ – ОДИН ИЗ СПОСОБОВ ПОЛИПЛОИДИЗАЦИИ ЛИЛИЙ

Статья в формате PDF 192 KB...

01 07 2026 1:15:13

КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ РЕГИОНАЛЬНОГО РИТЕЙЛА КАК ОСНОВА ФОРМИРОВАНИЯ ТОРГОВО-ЛОГИСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕГИОНА

Статья в формате PDF 264 KB...

30 06 2026 2:30:24

ЗНАЧЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ КУРСА «МУЗЫКАЛЬНАЯ ЭТНОГРАФИЯ» В МУЗЫКАЛЬНЫХ ВУЗАХ

Статья в формате PDF 182 KB...

29 06 2026 10:40:30

Концентрация лактоферрина и содержание основных популяций лимфоцитов в сыворотке крови женщин с острым аднекситом

Статья в формате PDF 105 KB...

28 06 2026 20:34:33

МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ У ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ВУЗА УМЕНИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ВУЗОВ

Статья в формате PDF 136 KB...

27 06 2026 8:37:26

ОСОБЕННОСТИ РОССИЙСКОГО ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ

В современной России, в период значительных для государства и его народа преобразований во всех сферах жизни общества наблюдаются изменения. За последние десять лет реформы породили новые виды деятельности, стили жизни, слои населения. В центре внимания исследований нового российского общества оказалось предпринимательство. Российских предпринимателей беспокоит негативное общественное мнение об их деятельности и отчуждения населения, низкий социальный статус в общественном сознании, периодически возникающие деструктивные конфликты с органами власти, отсутствие российских образцов рыночного поведения (традиций, нравов, обычаев), низкая культура предпринимательства. В итоге, феномен предпринимательства в России отличается своей специфичностью, природа которой лежит в особенностях становления данного класса. Стремясь к стандартам западного, образцового предпринимательства, российский бизнесмен не в силах игнорировать давно сложившиеся патриархальные традиции, арсенал накопившихся социальных ресурсов, амбициозность конкурентов, возможность самореализации и “переустройства мира на свой лад”. ...

26 06 2026 22:25:20

ЭТИОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ВНЕБОЛЬНИЧНЫХ ПНЕВМОНИЙ

Статья в формате PDF 88 KB...

25 06 2026 7:45:29

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДЕЛИКАТЕСНОЙ ПРОДУКЦИИ

Статья в формате PDF 144 KB...

24 06 2026 6:47:58

НЕЙТРОННАЯ ТЕРАПИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ

Статья в формате PDF 122 KB...

23 06 2026 5:58:16

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ KNO3 В ПОРАХ МАЛЫХ РАЗМЕРОВ

Статья в формате PDF 282 KB...

22 06 2026 19:42:37

ИНФОРМАЦИОННАЯ КОМПЕТЕНТНОСТЬ БУДУЩЕГО СТУДЕНТА КАК ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 250 KB...

21 06 2026 11:39:11

ЭКОЛОГО–БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА В ТУВЕ

Статья в формате PDF 101 KB...

20 06 2026 21:44:56

ЭКОЛОГИЧЕКИЙ ТУРИЗМ, КАК ФАКТОР РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭКОНОМИКИ

Статья в формате PDF 132 KB...

19 06 2026 20:58:11

ПРОБЛЕМА ДОНОЗОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ В СВЯЗИ С УРОВНЕМ ХРОНИЧЕСКОЙ ПАТОЛОГИИ У ЖЕНЩИН-ЗВЕРОВОДОВ

Статья в формате PDF 112 KB...

18 06 2026 8:10:51

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА РАСПОЗНАВАНИЯ РОЖИ НА АМБУЛАТОРНО-ПОЛИКЛИНИЧЕСКОМ ЭТАПЕ ОКАЗАНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ

Статья в формате PDF 111 KB...

17 06 2026 16:40:39

ФАКТОРЫ ПЕРСИСТЕНЦИИ STAPHYLOCOCCUS AUREUS И KLEBSIELLA PNEUMONIAE, ВЫДЕЛЕННЫХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НОЗОЛОГИЧЕСКИХ ФОРМАХ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Статья в формате PDF 84 KB...

16 06 2026 6:42:55

ЗАДАЧИ АНТИКРИЗИСНОГО МЕНЕДЖЕРА НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ КРИЗИСА

Статья в формате PDF 286 KB...

15 06 2026 21:39:29

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЙТИНГОВОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНОК ПРИ ИЗУЧЕНИИ КУРСА ФИЗИКИ СТУДЕНТАМИ ЧИТИНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Статья в формате PDF 122 KB...

14 06 2026 3:56:58

СЕГМЕНТАЦИЯ И КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ КАК ДВЕ СТОРОНЫ ПРОЦЕССА РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМОВ В ЭВОЛЮЦИИ И ОНТОГЕНЕЗЕ

Статья в формате PDF 241 KB...

13 06 2026 23:33:51

Эффективность доксициклина в сочетании с иммунизацией Yersinia pestis EV RTc при чумной инфекции у белых мышей, вызванной возбудителем, резистентным к тетрациклинам

Статья в формате PDF 102 KB...

12 06 2026 5:44:34

ТЕРАПИЯ И ПРОФИЛАКТИКА РЕЦИДИВОВ ХРОНИЧЕСКОГО ПИЕЛОНЕФРИТА У ДЕТЕЙ

Статья в формате PDF 115 KB...

11 06 2026 7:37:52

Статистические закономерности хронологии космонавтики

В статье описана и исследована методами математической статистики хронологическая аномалия космонавтики. Обоснован биномиальный закон распределения числа хронологических совпадений. Показано, что вероятность случайного появления рассматриваемых совпадений весьма мала. Метод исследования, применяемый в работе, преимущественно основан на статистическом анализе хронологии при помощи параметризации дат событий и проверки соответствующего критериального свойства. Используются параметры: условные номера дней с начала летоисчисления N, с начала года n и год Г. Основными информативными параметрами являются интервалы времени между событиями.Обоснован биномиальный закон распределения числа хронологических совпадений. Показано, что вероятность случайного появления рассматриваемых совпадений весьма мала. ...

10 06 2026 1:10:30

КЛИНИКО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАЛЫХ АНОМАЛИЙ СЕРДЦА У ДЕТЕЙ С АРИТМИЯМИ

На основании результатов комплексного клинико- инструментального обследования 390 детей в возрасте от 5 до 15 лет, проживающих в г. Красноярске, была изучена зависимость клинического течения нарушений сердечного ритма и проводимости от выраженности и формы малых аномалий развития сердца. Установлены основные эхокардиографические параметры и прогностические критерии развития гемодинамических нарушений у детей с аритмиями. ...