Detail předmětu

Inženýrství technologických procesů

FAST-NJB036Ak. rok: 2022/2023

Předpokladem řízení technologického probíhajícího procesu je představa o jeho reálných dynamických i stacionárních vlastnostech, což je důležité při inženýrském výzkumu technologických procesů. Představu o vlastnostech procesu zahrnují charakteristiky o jeho fyzikálních veličinách, riziku znehodnocení produkce či havárie. Ze třídy abstraktních modelů má rozhodující význam matematický model reálného objektu a jeho odpovídající matematické struktuře, tedy soubor veličin, odpovídajících reálným fyzikálním veličinám modelovaného reálného systému. Proces tvorby modelů souvisí s modelováním. Experiment na matematickém modelu reálného objektu nazýváme simulací s podporou číslicové počítače.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. RNDr. Ing. Stanislav Šťastník, CSc. Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav technologie stavebních hmot a dílců (THD)

Prerekvizity

Znalosti z předcházejících odborných předmětů, fyziky stavebních látek, konstrukce staveb a technologických procesů ve stavebnictví.

Osnovy výuky

1. Obecné vlastnosti technologických procesů, systémové uspořádání a struktura systému, uspořádání technologických systémů výroby stavebních hmot.
2. Znaky hromadné průmyslové výroby, využití statistických metod při hodnocení užitných vlastností polotovarů a produktů, využití metody testování / statistické hypotézy při přejímce surovin a výstupních produktů, hodnocení parametrů na straně předávajícího a přejímajícího.
3. Identifikace technologických procesů v rámci výroby staviv, možnosti modelování technologických objektů, adekvátnost popisu.
4. Postup transformace surovin do produktu, způsob formálního popisu výroby, transformační matice vztahu chemických vlastností surovin při výrobě cementářského slínku.
5. Využití prostředků optimalizačních metod v průmyslu i technice – algebraický základ konvexních množin.
6. Prostor lineárních funkcí, metody formulace globálního extrému účelové funkce, antagonistické.
7. Formulace extrémalizační úlohy v technické praxi, výpočtový mechanismus simplexové metody.
8. Klasické úlohy na řešení extrému – míšení surovinových směsí, distribuční problém, problém skladových zásob (tzv. strategie hostinského).
9. Úloha kvadratické optimalizace – optimalizační úloha kompozice surovinové směsi výroby cementu, optimalizace v oblasti míšení surovin (křivka zrnitosti, distribuce pórovitosti vypěněných plastů aj.).
10. Nedeterministické optimalizační modely – celočíselná optimalizace (řezací plán, problém při dělení panelů při výrobě na dlouhých tratích), optimalizační princip při návrhu vytápěcí soustavy (optimalizace distribuce otopného média v síti).
11. Formulace abstraktního automatu, klasifikace automatů, gramatiky automatů.
12. Konečný automat, stavy automatu, jazyk akceptovaný konečným automatem, návrh jednoduchého konečného automatu a jeho redukované uspořádání na příkladu automatu pro míšení surovinové směsi.
13. Zásobníkový automat, jazyk akceptovaný zásobníkovým automatem, porovnání automatů, závěrem nástin teorie rozhodnutelnosti podle Turingova teorému.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

DUDA, Walter H., Cement-Data-Book, Bauverlag Wiesbaden 1997 (EN)
DUDEK, Rostislav, PEŘINOVÁ, Kristina a Jaroslav KALOUSEK, Teorie technologických procesů, VŠB Ostrava 2012 (CS)
JANÍČEK, Přemysl a Jiří MAREK, Expertní inženýrství v systémovém pojetí, Grada Praha 2014 (CS)
NOVÁK, Vilém, Fuzzy množiny a jejich aplikace, SNTL Praha 1986 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPC-SIM magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ing. Stanislav Šťastník, CSc. Ph.D.

Osnova

1. Obecné vlastnosti technologických procesů, systémové uspořádání a struktura systému, uspořádání technologických systémů výroby stavebních hmot. 2. Znaky hromadné průmyslové výroby, využití statistických metod při hodnocení užitných vlastností polotovarů a produktů, využití metody testování / statistické hypotézy při přejímce surovin a výstupních produktů, hodnocení parametrů na straně předávajícího a přejímajícího. 3. Identifikace technologických procesů v rámci výroby staviv, možnosti modelování technologických objektů, adekvátnost popisu. 4. Postup transformace surovin do produktu, způsob formálního popisu výroby, transformační matice vztahu chemických vlastností surovin při výrobě cementářského slínku. 5. Využití prostředků optimalizačních metod v průmyslu i technice – algebraický základ konvexních množin. 6. Prostor lineárních funkcí, metody formulace globálního extrému účelové funkce, antagonistické. 7. Formulace extrémalizační úlohy v technické praxi, výpočtový mechanismus simplexové metody. 8. Klasické úlohy na řešení extrému – míšení surovinových směsí, distribuční problém, problém skladových zásob (tzv. strategie hostinského). 9. Úloha kvadratické optimalizace – optimalizační úloha kompozice surovinové směsi výroby cementu, optimalizace v oblasti míšení surovin (křivka zrnitosti, distribuce pórovitosti vypěněných plastů aj.). 10. Nedeterministické optimalizační modely – celočíselná optimalizace (řezací plán, problém při dělení panelů při výrobě na dlouhých tratích), optimalizační princip při návrhu vytápěcí soustavy (optimalizace distribuce otopného média v síti). 11. Formulace abstraktního automatu, klasifikace automatů, gramatiky automatů. 12. Konečný automat, stavy automatu, jazyk akceptovaný konečným automatem, návrh jednoduchého konečného automatu a jeho redukované uspořádání na příkladu automatu pro míšení surovinové směsi. 13. Zásobníkový automat, jazyk akceptovaný zásobníkovým automatem, porovnání automatů, závěrem nástin teorie rozhodnutelnosti podle Turingova teorému.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ing. Stanislav Šťastník, CSc. Ph.D.

Osnova

1. Statistické znaky hromadné průmyslové výroby, statistiky výběrového souboru, normální rozdělení, výpočtová podpora v prostředí tabulkového kalkulátoru Excel. 2. Charakteristiky statistického souboru, vztah prvku a statistického výběrového souboru. 3. Testování hypotézy příslušnosti, resp. odlehlosti prvku výběrového souboru, vymezení rizika podílu vadných výrobků při přejímce produktů. 4. Korelační analýza nad soubory dat, míra těsnosti korelace. Vymezení významu parametrů, časová parametrická závislost spotřeby složek při tuhnutí cementové pasty, 5 Problematika řešení kontinuálních procesů, prakticky statistické zákonitosti třídění suroviny na sítech, řešení tzv. ostrosti třídění suroviny na sítech. 6. Vymezení míry rizika, Gaussova zákonitost o šíření nejistoty fyzikálních měření. 7. Sestavení regulačního diagramu výroby, mísící problém – míra citlivosti použitých dílčích surovin na výslednou křivku zrnitosti kameniva. 8. Formulace optimalizační úlohy v prostředí tabulkového kalkulátoru Excel, sestavení účelové funkce a omezujících podmínek. 9. Výpočet nejnižších nákladů dopravního problému distribuce surovin. 10. Návrh skladby surovinové směsi, tzv. nutriční problém, určení strategie hostinského (tzv. skladovací problém). 11. Využití optimalizačního principu při návrhu skladby surovinové směsi, úloha míšení kameniva, úloha stanovení poměru při míšení surovinové směsi. 12. Přípustné a nepřípustné řešení optimalizačních úloh, sestavení konkrétního řezacího plánu při dělení panelů na dlouhých tratí. 13. Kompletace dílčích výpočtových zpráv, zápočet.