Методические указания для самостоятельной работы студентов
заочного обучения по направлению подготовки бакалавров
35.03.02 – Технология лесозаготовительных и
деревообрабатывающих производств,
профиль – Технологии мебели, материалов и изделий из древесины
Воронеж 2018
УДК 674
Кантиева, Е. В. Методы и средства научных исследований [Текст]: Методические указания для самостоятельной работы студентов заочного обучения по направлению подготовки 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств, профиль – Технологии мебели, материалов и изделий из древесины / Е. В. Кантиева; М-во образования и науки РФ; ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» – Воронеж 2018 – 9 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФБГОУ ВО «ВГЛТУ»
Рецензент: директор ООО «Перфект – Воронеж» Золотухин Д. Ю.
1. Введение
Учебным планом по направлению подготовки бакалавра 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, профиль - «Технологии мебели, материалов и изделий из древесины» предусмотрено изучение курса «Методы и средства научных исследований».
Программа курса включает изучение современных методов научных исследований в деревообрабатывающей промышленности и обработки полученных результатов.
В результате изучения данной дисциплины студент должен:
- знать: приемы статистической обработки результатов опытов, методы планирования эксперимента с целью получения математических моделей процессов деревообработки, методы экспериментальной оптимизации;
- уметь: формулировать научно-техническую задачу, наметить пути решения, сделать литературный обзор, обосновать выбор материалов для экспериментов, средств измерения, организовать проведение научного исследования, планировать эксперимент, получать математическую модель изучаемого процесса, определять адекватность модели, вырабатывать рекомендации внедрения в производство, правильно оформлять результаты исследований.
2. Общие указания
Методические указания предназначены для студентов 5 курса заочного обучения. Учебным планом предусмотрена установочная сессия в объеме 2 часов в период зимней сессии на 5 курсе, чтение лекций в объеме 4 часов в период летней сессии на 5 курсе и проведение практических занятий в объеме 10 часов.
На установочной сессии студенты получают общее представление о содержании курса, им выдаются настоящие методические указания и необходимая учебно-методическая литература. Во время летней сессии на лекциях дается обзорный характер по первичной статистической обработке экспериментальных данных и основным методам планирования эксперимента, получения математических моделей процессов деревообработки, оптимизации.
Практические занятия посвящены первичной статистической обработке экспериментальных данных.
В межсессионный период студенты выполняют контрольную работу по теме «Корреляционный анализ и нахождение линейной регрессионной зависимости», целью которой является практическое закрепление данной темы. Контрольная работа должна быть выполнена до начала и защищена во время зимней экзаменационной сессии.
Основной формой изучения теоретического курса является самостоятельная работа студентов-заочников с литературой в межсессионный период. При этом необходимо руководствоваться методическими указаниями по отдельным темам, изложенным ниже. Разъяснения по отдельным вопросам можно получить в письменной или устной форме, используя переписку, консультации в первую и третью субботу каждого месяца и личные контакты с преподавателями во время лекций и практических занятий.
Результаты самостоятельной работы и глубина изучения (проработки) определяются следующими формами отчетности:
1. Предоставление развернутых планов, конспектов, рефератов (назначается лектором).
2. Проверка и собеседование по тематике лекций-заданий и их оценка.
3. Коллоквиум и контрольные работы.
Форма вида отчетно-контрольных мероприятий назначается ведущим преподавателем (лектором) и должна обеспечивать безусловное выполнение рабочей программы курса и представить в единстве обучающую и контролирующую функции (эффективность обучения).
Студент получает зачет после выполнения практической и контрольной работ и сдачи вопросов теоретического курса.
3. Указания по разделам курса
3.1 Введение
Основные сведения о науке. Классификация научно-исследовательских работ. Этапы научно-исследовательских работ.
3.2 Объекты исследований.
Система как объект исследования. Классификация систем. Управление и связь с объектом. Понятие «черный ящик». Методы научных исследований в деревообработке.
3.3 Основные понятия, задачи и этапы планирования эксперимента.
Определение цели и задачи исследования. Теоретические и экспериментальные методы исследований. Факторы и их классификация. Требования, предъявляемые к факторам. Виды экспериментов. Этапы экспериментальной работы. Выбор параметров процесса. Выбор модели.
3.4 Первичная статистическая обработка экспериментальных данных.
Ошибка опытов. Понятие о рандомизации. Погрешности вычислений. Статистические характеристики. Законы распределения случайных величин. Распределение, связанное с нормальным законом. Проверка статистических гипотез. Критерии Стьюдента, Фишера, Кохрена и др. Уровень значимости. Определение необходимого объема выборки.
3.5 Корреляционный и регрессионный анализ.
Корреляция. Коэффициент корреляции, множественная корреляция. Линейная и нелинейная зависимость. Вычисление коэффициентов уравнений методом наименьших квадратов. Исследование объектов с качественными признаками.
3.6 Планирование эксперимента.
Основные задачи планирования эксперимента. Математическое описание объекта. Выбор математической модели. Функция отклика. Полный факторный план. Оценка коэффициентов регрессионной модели. Учет эффектов взаимодействия факторов. Оценка значимости коэффициентов регрессии и проверка адекватности математической модели. Дробный факторный план. Генерирующие соотношения и их использование. Планы второго порядка. В-план. Униформ-ротатабельный план. Применение несимметричных планов второго порядка в деревообработке.
3.7 Методы экспериментальной оптимизация.
Методы оптимизации однофакторного эксперимента: пассивного поиска, дихотомии, золотого сечения. Методы оптимизации многофакторного эксперимента: покоординатного поиска, крутого восхождения, симплекс-метод.
3.8 Планирование эксперимента с качественными признаками.
Однофакторный и двухфакторный дисперсионный анализ. Латинские планы.
4. Практические работы выполняется по следующим темам
1. Исследование статистических характеристик толщины древесных материалов.
2. Исследование объектов методом полного факторного эксперимента
5. Индивидуальные задания
Индивидуальные задания для выполнения контрольной работы приведены в табл. 1.
Варианты задания определяются последними цифрами в зачетке.
При выполнении контрольной работы необходимо использовать литературу, имеющуюся в библиотеке.
Таблица 1
| № варианта | Последние цифры зачетной книжки | Вид эксперимента | Переменный фактор Х | Выходная величина У | |||||
| Мощность резания от скорости подачи | 7.94 | 8.71 | 8.05 | 9.03 | 7.97 | ||||
| 8.37 | 9.50 | 8.40 | 9.73 | 8.54 | |||||
| 9.29 | 10.35 | 9.46 | 10.74 | 9.83 | |||||
| 10.29 | 11.66 | 10.40 | 11.54 | 10.12 | |||||
| 11.09 | 12.46 | 11.39 | 12.46 | 10.65 | |||||
| 11.31 | 12.93 | 11.97 | 13.28 | 11.97 | |||||
| Мощность резания от плотности древесины | 0.39 | 2.52 | 2.76 | 2.56 | 2.87 | 2.53 | |||
| 0.43 | 2.72 | 3.09 | 2.73 | 3.16 | 2.78 | ||||
| 0.51 | 3.45 | 3.50 | 3.20 | 3.64 | 3.33 | ||||
| 0.56 | 3.62 | 4.10 | 3.66 | 4.06 | 3.56 | ||||
| 0.57 | 3.63 | 4.08 | 3.73 | 4.08 | 3.49 | ||||
| 0.58 | 3.56 | 4.07 | 3.77 | 4.18 | 3.77 | ||||
| Шероховатость поверхности от скорости подачи | |||||||||
| Мощность резания от толщины материала | 6.26 | 6.86 | 6.35 | 7.12 | 6.28 | ||||
| 6.91 | 7.85 | 6.94 | 8.04 | 7.06 | |||||
| 7.76 | 8.65 | 7.90 | 8.97 | 8.21 | |||||
| 8.50 | 9.64 | 8.60 | 9.54 | 8.37 | |||||
| 10.43 | 11.72 | 10.70 | 11.72 | 10.01 | |||||
| 10.71 | 12.25 | 11.35 | 12.58 | 11.34 | |||||
| Мощность резания от плотности древесины | 0.39 | 11.58 | 12.7 | 11.75 | 13.18 | 11.63 | |||
| 0.43 | 12.58 | 14.28 | 12.63 | 14.62 | 12.84 | ||||
| 0.51 | 14.75 | 16.43 | 15.02 | 17.05 | 15.61 | ||||
| 0.56 | 16.92 | 19.18 | 17.11 | 18.98 | 16.66 | ||||
| 0.57 | 17.11 | 19.23 | 17.57 | 19.23 | 16.43 | ||||
| 0.58 | 16.77 | 19.19 | 17.76 | 19.70 | 17.76 | ||||
Продолжение табл. 1
| Шероховатость поверхности от скорости подачи | ||||||||
| Мощность резания от влажности древесины | 4.64 | 5.09 | 4.71 | 5.25 | 4.66 | |||
| 4.76 | 5.41 | 4.78 | 5.54 | 4.86 | ||||
| 5.10 | 5.68 | 5.19 | 5.89 | 5.39 | ||||
| 5.58 | 6.32 | 5.64 | 6.25 | 5.49 | ||||
| 5.73 | 6.44 | 5.88 | 6.44 | 5.50 | ||||
| 5.67 | 6.48 | 6.00 | 6.66 | 6.00 | ||||
| Мощность резания от толщины материала | 5.64 | 6.19 | 5.72 | 6.42 | 5.67 | |||
| 6.94 | 7.88 | 6.97 | 8.07 | 7.09 | ||||
| 7.75 | 8.64 | 7.89 | 8.96 | 8.21 | ||||
| 9.29 | 10.53 | 9.40 | 10.43 | 9.15 | ||||
| 10.13 | 11.38 | 10.40 | 11.38 | 9.72 | ||||
| 11.64 | 13.31 | 12.33 | 13.67 | 12.32 | ||||
| Мощность резания от плотности древесины | 0.39 | 6.04 | 6.63 | 6.13 | 6.87 | 6.07 | ||
| 0.43 | 6.50 | 7.38 | 6.53 | 7.56 | 6.64 | |||
| 0.51 | 7.62 | 8.49 | 7.76 | 8.81 | 8.06 | |||
| 0.56 | 8.58 | 9.72 | 8.67 | 9.62 | 8.44 | |||
| 0.57 | 8.77 | 9.86 | 9.01 | 9.86 | 8.42 | |||
| 0.58 | 8.59 | 9.83 | 9.10 | 10.09 | 9.10 | |||
| Шероховатость поверхности от числа зубьев пилы | ||||||||
| Мощность резания от толщины материала | 6.26 | 6.86 | 6.35 | 7.12 | 6.28 | |||
| 7.09 | 8.05 | 7.12 | 8.25 | 7.24 | ||||
| 8.12 | 9.04 | 8.26 | 9.38 | 8.59 | ||||
| 9.21 | 10.44 | 9.31 | 10.33 | 9.06 | ||||
| 10.26 | 11.52 | 10.53 | 11.52 | 9.84 | ||||
| 10.71 | 12.25 | 11.35 | 12.58 | 11.34 | ||||
| Мощность резания от влажности древесины | 6.96 | 7.64 | 7.06 | 7.92 | 6.99 | |||
| 7.16 | 8.12 | 7.18 | 8.32 | 7.31 | ||||
| 7.57 | 8.43 | 7.70 | 8.75 | 8.01 | ||||
| 8.02 | 9.09 | 8.11 | 9.00 | 7.89 | ||||
| 8.35 | 9.38 | 8.57 | 9.38 | 8.01 | ||||
| 8.16 | 9.34 | 8.65 | 9.59 | 8.64 | ||||
| Мощность резания от скорости подачи | 3.57 | 3.91 | 3.62 | 4.06 | 3.58 | |||
| 4.36 | 4.95 | 4.36 | 5.07 | 4.45 | ||||
| 5.37 | 5.98 | 5.46 | 6.20 | 5.68 | ||||
| 6.51 | 7.38 | 6.58 | 7.30 | 6.41 | ||||
| 7.57 | 8.51 | 7.77 | 8.51 | 7.27 | ||||
| 8.23 | 9.41 | 8.71 | 9.66 | 8.71 |
Продолжение табл. 1
| Мощность резания от толщины материала | 5.64 | 6.19 | 5.72 | 6.42 | 5.67 | |||
| 6.94 | 7.88 | 6.97 | 8.07 | 7.09 | ||||
| 8.40 | 9.36 | 8.56 | 9.71 | 8.89 | ||||
| 9.94 | 11.27 | 10.05 | 11.15 | 9.78 | ||||
| 11.42 | 12.83 | 11.73 | 12.83 | 10.96 | ||||
| 12.25 | 14.01 | 12.97 | 14.39 | 12.97 | ||||
| Мощность резания от толщины материала | 5.93 | 6.51 | 6.02 | 6.75 | 5.96 | |||
| 7.14 | 8.11 | 7.17 | 8.30 | 7.29 | ||||
| 8.89 | 9.90 | 9.05 | 10.27 | 9.40 | ||||
| 10.71 | 12.14 | 10.83 | 12.02 | 10.54 | ||||
| 12.34 | 13.87 | 12.67 | 13.87 | 11.85 | ||||
| 13.32 | 15.24 | 14.11 | 16.65 | 14.11 | ||||
| Шероховатость поверхности от скорости подачи | ||||||||
| Шероховатость поверхности от скорости подачи | ||||||||
| Шероховатость поверхности от числа зубьев пилы | ||||||||
| Мощность резания от скорости подачи | 5.07 | 5.56 | 5.14 | 5.77 | 5.09 | |||
| 5.35 | 6.07 | 5.37 | 6.22 | 5.46 | ||||
| 5.90 | 6.57 | 6.00 | 6.82 | 6.24 | ||||
| 6.96 | 7.89 | 7.04 | 7.81 | 6.85 | ||||
| 7.99 | 8.98 | 8.20 | 8.98 | 7.67 | ||||
| 8.59 | 9.83 | 9.10 | 10.09 | 9.10 | ||||
| Шероховатость поверхности от числа зубьев пилы | ||||||||
| Шероховатость поверхности от скорости подачи | ||||||||
Окончание табл. 1
| Мощность резания от скорости подачи | 2.50 | 2.45 | 2.54 | 2.85 | 2.51 | |||
| 2.84 | 3.22 | 2.85 | 3.30 | 2.90 | ||||
| 3.37 | 3.76 | 3.43 | 3.90 | 3.57 | ||||
| 3.98 | 4.52 | 4.03 | 4.47 | 3.92 | ||||
| 4.31 | 4.85 | 4.43 | 4.85 | 4.14 | ||||
| 4.41 | 5.05 | 4.67 | 5.18 | 4.67 | ||||
| Шероховатость поверхности от скорости подачи | ||||||||
| Шероховатость поверхности от скорости подачи | ||||||||
| Шероховатость поверхности от числа зубьев пилы | ||||||||
Библиографический список
Основная литература:
1. Кантиева Е.В. Методы и средства научных исследований [Текст]: учеб. пособие / Е.В. Кантиева, Е.М. Разиньков; ВГЛТА. Воронеж, 2012. – 108 с.
Дополнительная литература:
1. Методы и средства научных исследований [Электронный ресурс]: рек. УМО по образованию в области лесного дела в качестве учебника/А.А.Пижурин, А.А.Пижурин (мл.), В.Е.Пятков - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 264 с. - ЭБС "Знаниум".
2. Кантиева Е.В. Методы и средства научных исследований [Электронный ресурс]: методические указания к практическим работам с элементами УИРС для студентов по направлению подгот. 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих пр-в, профиль – Технологии мебели, материалов и изделий из древесины, Дизайн мебели / Е.В. Кантиева; ВГЛТУ. - Воронеж, 2018. – 56 с. - ЭБС ВГЛТУ.