IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Творческое мышление – это атрибут свободно мыслящего человека, смелого первооткрывателя и находчивого изобретателя. Любое изобретение порождено идеей, а заслуга гениального человека – в развитии этой идеи, в умении воплотить в жизнь достижения интеллекта.

На современном этапе общественного развития мир принято делить на совокупность систем, существующих на самых разных уровнях и окружающих нас повсеместно. При этом перед людьми возникают новые возможности: анализировать эти системы, регулировать их с высоким уровнем точности или создавать новые. Все перечисленные действия становятся возможными в результате проектирования и моделирования.

Проектировать систему – значит, стремиться отобразить соответствующую реальности картину в условном виде. Известно, что проектирование — это один из наиболее сложных видов интеллектуальной работы, выполняемой человеком [1].

Процесс моделирования предполагает получение и обработку информации об объектах, которые взаимодействуют между собой и внешней средой [2].

Главной особенностью проектирования является работа с еще не существующим объектом в отличие от моделирования, где объект не может не существовать [3].

Оба процесса привлекают внимание широкой аудитории. Учитывая, что допуск к промышленным предприятиям и высокоточному оборудованию ограничен, для студентов технических специальностей моделирование и проектирование объектов и процессов тем более примечательно, что позволяет приобщиться к своей профессиональной деятельности уже во время учебы.

Математическое моделирование сложно назвать высоко презентабельным, хотя оно и позволяет с большой точностью определить структуру и связи между элементами системы. Вот почему особый интерес представляет моделирование и проектирование в специализированных средах.

Изучение таких сред является частью учебных программ многих направлений высшего образования. Но для построения любой модели необходимо не только свободно ориентироваться в возможностях выбранного программного средства, но и иметь представления о проектируемом объекте, а также ясно представлять уровень своих притязаний на реалистичность.

Если стоит задача построить каркас системы, то в качестве варианта можно использовать Rational Rose. Это объектно-ориентированное средство проектирования, построенное на использовании языка UML (Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования). Программа на UML не кодируется, а описывается при помощи диаграмм, очень напоминающих школьный алгоритмический язык. Диаграммы UML состоят из объектов и связей между ними или из этапов процесса, вследствие чего понятны и неспециалисту [4]. К плюсам Rational Rose относится и то, что изменения любых классов (добавление атрибутов, связей и т.д.) не нарушают целостность продукта.

Однако не стоит забывать, что проектирование сложных систем обычно предполагает две стадии: макропроектирование и микропроектирование. И если мы способны решить структурно-функциональные задачи в целом, то для разработки элементов системы как физических единиц полезными окажутся другие программные средства.

Как правило, разработчики стремятся наиболее полно отобразить в своей модели электрические процессы, происходящие в системе. Это объясняется тем, что от расчета параметров предельных режимов имеющихся электрических цепей зависит эффективность и безопасность производства и реализации технологии [5]. На стадии создания и анализа электрических процессов широко используются виртуальная лаборатория MultiSim и приложение к пакету Matlab Simulink.

Адекватные модели электрических процессов не только отражают реальные процессы и представляют эквивалентные схемы, но и учитывают параметры, отражающие влияние конструкции на протекающие электрические процессы [6]. С этой позиции рассматриваемые среды оказываются полезными и предлагают большие возможности в построении реальных процессов с помощью типовых блоков.

Так, библиотека блоков Simulink насчитывает свыше 100 линейных, нелинейных, логических и другого вида блоков, а Multisim предоставляет уникальную возможность разработки схем, их эмуляции из одной среды разработки [7].

Собирать электрическую цепь из блоков, представляющих порой достаточно сложные устройства (трехфазные трансформаторы, асинхронные и синхронные машины, к примеру), гораздо проще, нежели создавать эти устройства из простейших элементов, определяя самостоятельно входные и выходные параметры, каналы связи – что, однако, несколько расширяет возможности модели, приближая ее к мысли разработчика.

Казалось бы, все проблемы на стадии проектирования и моделирования исчерпываются подбором программных средств и овладением необходимой теорией. При всем этом, даже опытный пользователь может столкнуться с проблемой инициализации параметров модели. Это, наверное, самая болезненная проблема студенческой науки, поскольку многие данные являются коммерческой тайной предприятий и публикации не подвергаются. Моделировать с высокой точностью сложный технологический процесс или промышленный объект без важнейших характеристик не представляется возможным.

Необходимо также упомянуть, что новейшее программное обеспечение, в большинстве случаев, не является общедоступным, что не позволяет научной мысли студента взлететь выше уровня доступного софта.

Таким образом, на данный момент проектирование систем и объектов может быть осуществлено на достаточно высоком, конкурентоспособном уровне, что открывает перспективы перед студентами высших учебных заведений, занимающимися наукой. При всем этом студенческая наука в данном направлении не может в полной мере называться профессиональной, поскольку ограничена барьерами, воздвигаемыми существующей рыночной экономикой.

Список литературы:

1. Системы автоматизированного проектирования [электронный ресурс]: теоретические материалы для подготовки к итоговому тестированию. Режим доступа: http://nk-site.ucoz.ru/_ld/1/193_LexiiShort.pdf (дата обращения: 06.02.17.)

2. Ступина А.А. Моделирование управляемых процессов [текст]: конспект лекций/А.А.Ступина, С.Н.Ежеманская, Л.Н.Корпачёва, А.В.Фёдорова; ФГОУ ВПО СибФУ.– Красноярск, 2008.– 10 с.

3. Определение проектирования [электронный ресурс] Режим доступа: http://belani.narod.ru/3/project.htm (дата обращения: 06.02.17.)

4. Программирование в картинках. Rational Rose [электронный ресурс] Режим доступа: http://www.interface.ru/fset.asp?Url=/rational/progras.htm (дата обращения: 06.02.17.)

5. Обухов С.Г. Математическое моделирование в системах электроснабжения [текст]: учебное пособие/С.Г.Обухов; Томский политехнический университет.–Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014.–4 с.

6. Захарьин К.Н. Компьютерные технологии в приборостроении. Основы математического и методического обеспечения. Версия1.0 [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие/К.Н.Захарьин, А.В.Сарафанов, Н.М.Егоров, С.И.Трегубов.– Электрон. дан. (4 Мб).– Красноярск: ИПК СФУ, 2008.

7. Введение в MultiSim [электронный ресурс] Режим доступа: http://download.ni.com/pub/branches/russia/software/multisim_gettingstarted.pdf (дата обращения: 06.02.17.)

Код для цитирования: Скопировать