| Tantárgy neve (magyarul, angolul) | Számítógépes modellezés, szimuláció | |||
|
Modelling and Simulation
|
||||
| Tantárgykód | BMEGEMING02 | |||
| Tantárgyjelleg | kontaktórás tanegység | |||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) | kurzustípus: | előadás (elmélet) | gyakorlat | laboratóriumi gyakorlat |
| óraszám (heti): | 2 | 0 | 1 | |
| jelleg (kapcsolt/önálló): | - | - | kapcsolt | |
| Tanulmányi teljesítményértékelés (minőségi értékelés) típusa | félévközi érdemjegy | |||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | |||
| Tantárgyfelelős | neve: | Dr. Aradi Petra Katalin (71655948312) | ||
| beosztása: | egyetemi docens | |||
| elérhetősége: | aradi.petra@mogi.bme.hu | |||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység | Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék | |||
| http://www.mogi.bme.hu/ | ||||
| Tantárgy weblapja | http://www.mogi.bme.hu/tantargyak/BMEGEMING02 | |||
| Tantárgy oktatásának nyelve | magyar | |||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | kötelező | |||
| Közvetlen előkövetelmények | Erős előkövetelmény | nincs | ||
| Gyenge előkövetelmény | ||||
| Párhuzamos előkövetelmény | ||||
| Mérföldkő előkövetelmény | legalább 0 megszerzett kredit | |||
| Kizáró feltétel | BMEGEMIMG02 | |||
Célkitűzés
Modellezési eljárások a gépészmérnöki gyakorlatban előforduló feladatok megvalósítása saját készítésű számítógépes algoritmusokkal, kész szoftverek és programozási környezetek felhasználásával. Átviteli függvények és állapottér leírású rendszerek modelljeinek létrehozása adott programozási nyelven és szimulációs környezetben. Időfüggő paraméterekkel leírt, illetve nemlineáris és sztochasztikus rendszerek szimulációja. Optimalizálási és identifikációs feladatok megoldása szélsőérték keresési eljárásokkal.
Tanulási eredmények
A tantárgy teljesítésével elsajátítható kompetenciák
Tudás
Átfogó ismeretekkel rendelkezik a gépészmérnöki gyakorlatban előforduló jellegzetes fizikai folyamatokról és t a különböző típusú fizikai rendszereket összekapcsoló analógiákról. Pontos ismeretekkel rendelkezik az alapvető matematikai modell struktúrákról, különös tekintettel a koncentrált paraméterű és feldarabolt rendszermodellekre. Tisztában van a lineáris és nemlineáris, állandó és változó paraméterű rendszerek modellezési módszereivel. Azonosítja a modellezendő rendszer lényeges részegységeit, felírja fizikai összefüggéseiket és a részegységek összekapcsolását leíró egyenleteket. Alapvető ismeretekkel rendelkezik a folytonos rendszerek szimulációja során alkalmazható integrálási algoritmusokról és használhatóságukról. Tisztában van az utasítás-orientált és blokkorientált digitális szimulációs rendszerek alapelemeivel és megvalósításukkal. Ismeri a szimulációs blokkok összekapcsolásának sorrendjét, az algebrai hurkok kiküszöböésének lehetőségét. Tájékozott az állandó- és változó lépésű integrálási módszerek alkalmazási lehetőségeivel valamint a prediktor-korrektor módszerekkel és használatukkal kapcsolatban. Ismeri a folytonos- és a diszkrét idejű részrendszereket valamint a folytonos és mintavételes rendszerek együttes szimulációjának megvalósítási és alkalmazási feltételeit. Tájékozott a diszkrét esemény szimulációs modell alapvető elemeivel, diszkrét esemény szimulációs modellek felépítésével és működésével kapcsolatban. Tájékozott rendszerek paraméter-optimalizálási feladataival, valamint rendszerek struktúra- és paraméter identifikációs lehetőségevel kapcsolatban. Ismeri a geometriai felület- és test modellezés alapjait.
Képesség
Kiválasztja a szimulációs feladat megoldásához alkalmazandó szoftvert, megállapítja a modellezés során a fizikai valóság egyszerűsítésének szintjét és módszereit. A modellezés során megoldandó feladatok meghatározása után azonosítja a modell matematikai leképezésének típusát. Elemzi az elkészített modellt, majd a választott szimulációs szoftverben implementálja. A szimulációs futtatási eredmények alapján értékeli a felállított modellt, szükség esetén pedig módosítja struktúráját, paramétereit. Kezeli a szimuláció futtatása során jelentkező numerikus módszerből és helytelen paraméterválasztásból eredő problémákat. Elkészíti az egyszerűbb modellezési feladatok megoldását bemutató animációt. Alkalmazza a szimulációs feladatra választott program adatábrázolási lehetőségeit és a releváns diagramtípusokat. Elemzi és implementálja egyszerűbb mechanikai, áramlástani, termikus, villamos rendszerek matematikai modelljét. Használja a választott szimuláció szoftver által biztosított adattárolási és file-kezelési funkciókat. Megtervezi és megvalósítja a paraméter optimalizációs probléma szoftveres megoldását. Kiválasztja és megvalósítja a feladathoz alkalmazható identifikációs módszert. Azonosítja a szimulációs szoftverek lehetőségeit, a szimulációs feladat megoldása szempontjából leginkább alkalmas kiválasztása érdekében.
Attitűd
Munkáját, eredményeit és következtetéseit folyamatosan ellenőrzi. Folyamatos ismeretszerzéssel bővíti modellezéssel és szimulációval kapcsolatos tudását. Nyitott az információtechnológiai eszközök használatára. Törekszik a modellezési és szimulációs problémamegoldáshoz szükséges eszközrendszer megismerésére és rutinszerű használatára. Fejleszti a pontos és hibamentes feladatmegoldást, a mérnöki precizitást és szabatosságot szolgáló képességeit. Érvényesíti az energiahatékonyság, a fenntarthatóság és környezettudatosság elvét feladatai megoldása során. Figyelemmel követi a modellezés és szimuláció eszközeiben és lehetőségeiben bekövetkező változásokat. Eredményeit a szakmai szabályainak megfelelően publikálja. Véleményét és nézeteit másokat nem sértve közzéteszi.
Önállóság és felelősség
Együttműködik az ismeretek bővítése során az oktatóval és hallgatótársaival. Elfogadja a megalapozott szakmai és egyéb kritikai észrevételeket. Egyes helyzetekben – csapat részeként – együttműködik hallgatótársaival a feladatok megoldásában. Ismeretei birtokában, elemzései alapján felelős, megalapozott döntést hoz. Felelősséget érez választott szakterülete problémái, valamint a fenntartható környezethasználat, továbbá a jelen és a jövő nemzedékei iránt. Elkötelezett a rendszerelvű gondolkodás és problémamegoldás elvei és módszerei iránt.
Oktatási módszertan
A tantárgy oktatása során elválik egymástól az előadás és gyakorlat, mind tartalmában, mind pedig módszertanában. Az előadások alapvetően a frontális oktatás technikáját alkalmazva ismertetik meg a hallgatókkal a tudás kompetenciaelemek által meghatározott információkkal. Az előadásokhoz közzétett diasorok tartoznak, így a hallgatók azokat az előadáson saját jegyzeteikkel ki tudják egészíteni. Az előadások anyagai és a további elérhető írásos tananyagok egymást kiegészítik, külön-külön nem elegendőek a megfelelő felkészültség eléréséhez. A laboratóriumi foglalkozások az előadásokhoz kapcsolódó tematikával segítik elő az ismeretek alkalmazását és készségszintű elsajátítását. A laboratóriumi foglalkozásokon az előzetesen otthon, önállóan elsajátított ismereteket az oktató segítségével alkalmazva zajlik a feladatmegoldás.
Tanulástámogató anyagok
Tankönyv
Dr. Aradi Petra, Gräff József, Dr. Lipovszki György: Számítógépes szimuláció (2014) ISBN 9789633132050
Jegyzet
A tantárgyhoz az adatlap kitöltése során még nem áll rendelkezésre könyv vagy jegyzet, annak legkorábbi megjelenési ideje 2020.
Online elérhető tanulástámogató anyag
https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2011-0042_mechatronikai_berendezesek_tervezese/adatok.html
https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2010-0017_44_informatika_2/adatok.html
A tantárgyleírás hatályossága
| Hatályosság kezdete: | 2019. szeptember 1. |
| Hatályosság vége: | 2024. augusztus 31. |
Általános szabályok
A tanulási eredmények értékelése egy rész- és egy összegző tanulmányi teljesítményértékelés alapján történik. Az összegző tanulmányi teljesítményértékelés: a tantárgy és tudás, képesség típusú kompetenciaelemeinek komplex, írásos értékelési módja zárthelyi dolgozat formájában, a dolgozat egyrészt a megszerzett ismeretek alkalmazására fókuszál, így a problémafelismerést és -megoldást helyezi a középpontba, másrészt a szükséges lexikális ismereteket kéri számon a teljesítményértékelés során, a rendelkezésre álló munkaidő 90 perc. A részteljesítmény értékelés (házi feladat): a tantárgy tudás, képesség, attitűd, valamint önállóság és felelősség típusú kompetenciaelemeinek komplex értékelési módja, melynek megjelenési formája az egyénileg készített házi feladat.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
| 1. Évközi teljesítményértékelés | ||
| Típusa: | összegző (szummatív) értékelés | |
| Darabszáma: | 1 | |
| Célja, leírása: | Az összegző értékelés a hallgatók tudás és képesség típusú kompetenciákkal meghatározott tanulási eredményeit vizsgálja és méri. Az összegző értékelés a kijelölt elméleti ismeretanyag elsajátítottságát, valamint a gyakorlaton szerzett ismeretek meglétét és képességek alkalmazását méri fel. Az összegző értékelés 65%-ban az elméleti ismeretekre, 35%-ban az alkalmazói készségekre fókuszál. Teljesítésére a tanulmányi teljesítményértékelési tervben meghatározott időpontban, előreláthatólag a 13. oktatási héten kerül sor. Az összegző teljesítményértékelésen 100 pont szerezhető. | |
| 2. Évközi teljesítményértékelés | ||
| Típusa: | részteljesítmény (formatív) értékelés, projekt jellegű, komplex | |
| Darabszáma: | 1 | |
| Célja, leírása: | A részteljesítmény értékelés alapvető célja az attitűd, valamint az autónómia és felelősség kompetenciacsoportba tartozó tanulási eredmények meglétének vizsgálata. Ennek módja egy kizárólag egyénilegn készíthető modellezési és szimulációs feladat megoldása a félév során tanult programozási környezetben, majd előadása az utolsó laboron. Csak az a feladat adható elő, ami az utolsó előtti labor alkalmon beadható minősítést kapott, valamint az előadási alkalom előtt a félév kezdetén megadott határidőre, formátumban és tartalommal megérkezik az előírt elektronikus felületre. A feladat témája előre megadott listából választható, de lehetőség van egyedi témaválasztásra is előzetes egyeztetés útján. A választott feladatot az nyolcadik oktatási hét utolsó tanítási napján déelőtt 10 óráig kell véglegesíteni. Az elkészített feladat tartalmi, formai, beadási és előadási követelményei, értékelési elvei a tantárgy előadásán kerülnek ismertetésre. A részteljesítmény értékelésen 100 pont szerezhető. | |
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
A tárgyhoz nem tartozik vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya a minősítésben, aláírás megadásában
| Azonosítója | Részarány |
|---|---|
| 1. Évközi teljesítményértékelés | 30 % |
| 2. Évközi teljesítményértékelés | 70 % |
Vizsgaelemek részaránya a minősítésben
A tárgyhoz nem tartozik vizsgaelem.
Érdemjegy megállapítása
| Érdemjegy | ECTS minősítés | Teljesítmény %-ban kifejezve |
|---|---|---|
| jeles (5) | Excellent [A] | 90 % felett |
| jeles (5) | Very Good [B] | 85 % - 90 % |
| jó (4) | Good [C] | 72 % - 85 % |
| közepes (3) | Satisfactory [D] | 65 % - 72 % |
| elégséges (2) | Pass [E] | 50 % - 65 % |
| elégtelen (1) | Fail [F] | 50 % alatt |
Az egyes érdemjegyeknél megadott alsó határérték már az adott érdemjegyhez tartozik.
Jelenléti és részvételi követelmények
Az előadások legalább 70 %-án (lefelé kerekítve) jelen kell lenni.
A laboratóriumi gyakorlatok legalább 70 %-án (lefelé kerekítve) tevőlegesen részt kell venni.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
A javításra, ismétlésre és pótlásra vonatkozó különös szabályokat a TVSz általános szabályaival együttesen kell értelmezni és alkalmazni.
| Évközi összegző teljesítményértékelések egyenként eredményesen teljesítendők-e? | ||
| igen | ||
| Beadott és elfogadott részteljesítmény értékelés a jobb eredmény elérése érdekében a pótlási időszak végéig ismételten benyújtható-e? | ||
| NEM | ||
| Összegző teljesítményértékelés javítási, illetve ismétlési módja első alkalommal: | ||
| az összegző (szummatív) teljesítményértékelések egyenként javíthatók, illetve ismételhetők | ||
| Összegző teljesítményértékelés ismétlő-javítási lehetősége engedélyezett-e, ha igen, milyen formában: | ||
| az ismétlő-javítás lehetősége kizárt | ||
| Korábbi eredmény figyelembevétele javítás, ismétlés-javítás esetén: | ||
| az időben újabb eredmény felülírja a korábbit | ||
| Részteljesítmény értékelés javítási, illetve ismétlési módja első alkalommal: | ||
| a részteljesítmény értékelés(ek) ezen csoportjába tartozó teljesítményértékelés nem javítható, illetve nem ismételhető, az eredmény megállapítás a TVSZ 122. § (6) bekezdésben foglaltak szerint | ||
| El nem végzett laboratóriumi gyakorlatok teljesítése: | ||
| az el nem végzett laborgyakorlatok a szorgalmi időszakban kijelölt pótlási alkalommal elvégezhetők, de ez nem kötelező | ||
| Hibásan (pl. jegyzőkönyvhiba) teljesített laboratóriumi gyakorlatok ismétlése: | ||
| a hibásan (pl. jegyzőkönyvhiba) teljesített laborgyakorlat a hibás rész kijavított formában történő benyújtásával teljesíthető | ||
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
| Tevékenység | óra / félév |
|---|---|
| részvétel a kontakt tanórákon | 42 |
| felkészülés a laboratóriumi gyakorlati foglalkozásokra | 14 |
| felkészülés az összegző teljesítményértékelésekre | 16 |
| részteljesítmény értékelés feladatának kidolgozása | 30 |
| további, a teljesítéshez szükséges munkaidő ráfordítás | 18 |
| összesen | 120 |
Tantárgykövetelmények hatályossága
| Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete: | 2019. szeptember 1. |
| Tantárgykövetelmények hatályosságának vége: | 2024. augusztus 31. |
Elsődleges szak
A tantárgy elsődleges (fő) szakja, amelyen meghirdetésre kerül és amelyhez a kompetenciák kapcsolódnak:
Gépészmérnöki
Kapcsolódás a KKK rendelet céljához és (szakos) kompenetciáihoz
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
- Ismeri a műszaki szakterület műveléséhez szükséges általános és specifikus matematikai, természet- és társadalomtudományi elveket, szabályokat, összefüggéseket, eljárásokat.
- Ismeri és érti a számítógépes modellezés és szimuláció gépészeti szakterülethez kapcsolódó eszközeit és módszereit.
- Részletesen ismeri a műszaki dokumentáció készítésének szabályait.
Képesség
- Műszaki szakterületen felmerülő problémák megoldásában képes alkalmazni a megszerzett általános és specifikus matematikai, természet- és társadalomtudományi elveket, szabályokat, összefüggéseket, eljárásokat.
- Képes az adott műszaki szakterület elméleteit és az azokkal összefüggő terminológiát a problémák megoldásakor innovatív módon alkalmazni.
- Képes a kreatív problémakezelésre, az összetett feladatok rugalmas megoldására, továbbá az élethosszig tartó tanulásra és elkötelezettségre a sokszínűség és az értékalapúság mellett.
Attitűd
- Nyitott és fogékony a műszaki szakterületen zajló szakmai, technológiai fejlesztés és innováció megismerésére és elfogadására, hiteles közvetítésére.
- Felvállalja a műszaki szakterülethez kapcsolódó szakmai és etikai értékrendet.
- Törekszik arra, hogy mind saját, mind munkatársai tudását folyamatos ön- és továbbképzéssel fejlessze.
Önállóság és felelősség
- Megszerzett tudását és tapasztalatait formális, nem formális és informális információátadási formákban megosztja szakterülete művelőivel.
- Önállóan képes mérnöki feladatok megoldására.
- Munkatársait és beosztottjait felelős és etikus szakmagyakorlásra ösztönzi.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
|
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti) |
Fizikai mennyiségek kapcsolatrendszere, rendszermodellezés, jelanalízis, irányítástechnika, elektromechanika, dinamika, rezgéstan, mérés- és műszertechnika, differenciálegyenletek, komplex függvények, Laplace- és Fourier transzformáció, mátrix számítás. |
|
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti) |
Táblázatkezelő program használata, magasszintű programozási nyelv ismerete, algoritmikus gondolkodásmód. |