ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ

Γενικά

• Κωδικός: ΚΑ09Ε2
• Εξάμηνο: 9ο
• Επίπεδο Σπουδών: Προπτυχιακό
• Τύπος μαθήματος: Ειδίκευσης
• Γλώσσα διδασκαλίας και εξετάσεων: Ελληνικά
• Το μάθημα διατίθεται σε φοιτητές Erasmus
• Μέθοδοι Διδασκαλίας (Ώρες/εβδ.): Διαλέξεις (3) / Ασκήσεις Πράξεις (1) / Σύνολο (4)
• Μονάδες ECTS: 5
• Προαπαιτούμενα μαθήματα: (ΕΥ0203) Computer Aided Design I (CAD I), (ΕΥ0303) Computer Aided Design II (CAD II), (ΓΥ0201 ) ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ, (ΓΥ0401) ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ
• Σελίδα μαθήματος: https://elearning.cm.ihu.gr/course/

Περιεχόμενα μαθήματος

ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ
Μέθοδοι ανάπτυξης και σχεδίασης προϊόντων. Τα κριτήρια επιλογής και ελέγχου. Βασικές αρχές
υπολογισμού. Από την αρχική ιδέα μέχρι την κατασκευή ενός μηχανολογικού προϊόντος.

ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ
Κατασκευαστική βελτιστοποίηση. Τοπολογική βελτιστοποίηση. Σχηματική βελτιστοποίηση.
Αντικειμενική συνάρτηση και περιορισμοί. Μαθηματική αποτύπωση προβλημάτων βελτιστοποίησης
κατασκευών.
Απλές τεχνικές βελτιστοποίησης για συναρτήσεις μιας και πολλών μεταβλητών. Μέθοδος απευθείας
αντικατάστασης, μέθοδος περιορισμένων μεταβολών, μέθοδος πολλαπλασιαστών Lagrange.
Γραμμικά προβλήματα βελτιστοποίησης. Η μέθοδος Simplex. Πρώτη και δεύτερη φάση.
Αναθεωρημένη μέθοδος Simplex. Μέθοδος Dual Simplex.
Μη γραμμικά συστήματα. Μέθοδοι βελτιστοποίησης μιας διάστασης.                                                                Μέθοδοι απευθείας και μη απευθείας αναζήτησης. Τεχνικές μετασχηματισμού.
Γεωμετρικός προγραμματισμός. Δυναμικός προγραμματισμός. Στοχαστικός προγραμματισμός.
Μοντέρνες μέθοδοι βελτιστοποίησης.

Μαθησιακοί Στόχοι

Μετά την επιτυχή παρακολούθηση του μαθήματος, αναμένεται πως οι φοιτητές θα είναι σε θέση:

• Να αναπτύσσουν και να σχεδιάζουν ένα καινούργιο μηχανολογικό προϊόν ξεκινώντας από μια
  ιδέα για την λειτουργία που θα μπορεί να εκτελέσει, γνωρίζοντας τα κριτήρια καλής λειτουργίας και αντοχής που θα πρέπει να ικανοποιεί αυτό.

Επίσης θα μπορούν να προχωρήσουν στην κατασκευαστική, σχηματική και τοπολογική βελτιστοποίηση του προϊόντος και πιο αναλυτικά:

• Να αποτυπώνουν τις ανάγκες για μια συγκεκριμένη λειτουργία με μηχανολογικούς όρους και
  προϋποθέσεις και να θέτουν τα κριτήρια καλής λειτουργίας, αντοχής, κόστους καθώς και
  οικολογικής λειτουργίας του προϊόντος που πρόκειται να αναπτυχθεί.
• Να σχεδιάζουν και να υπολογίζουν μηχανολογικά προϊόντα με βάση τα κριτήρια αντοχής και
  καλής και οικονομικής λειτουργίας.
• Να έχουν την ευχέρεια της μαθηματικής αποτύπωσης ενός προβλήματος βελτιστοποίησης με
  την αντικειμενική του συνάρτηση και τους περιορισμούς του.
• Να μπορούν να εφαρμόσουν απλές τεχνικές βελτιστοποίησης για απλά προβλήματα.
• Να μπορούν να εφαρμόσουν τεχνικές βελτιστοποίησης σε συστήματα με τη μέθοδο των
  πολλαπλασιαστών Lagrange και της απευθείας αντικατάστασης.
• Να μπορούν να εφαρμόσουν τεχνικές βελτιστοποίησης σε γραμμικά ή μη γραμμικά συστήματα
  εξισώσεων.
• Να προχωρούν σε βελτιστοποίηση του σχήματος, της τοπολογίας ή της κατασκευής ενός
  μηχανολογικού προϊόντος.

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με χρήση και των απαραίτητων
τεχνολογιών
• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
• Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Πρόσωπο με πρόσωπο

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

Χρήση του Συστήματος Ηλεκτρονικής Εκπαίδευσης της
Πανεπιστημιούπολης Σερρών (https://elearning.cm.ihu.gr/)
– Επικοινωνία με τους φοιτητές μέσω e-mail.
– Επίδειξη λογισμικών που χρησιμοποιούν τις μεθόδους που αναλυτικά
μελετώνται στο μάθημα για την βελτιστοποίηση κατασκευών.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση Φοιτητών

Σχεδίαση ενός εξαρτήματος από μηχανήματα έργου και
βελτιστοποίηση της κατασκευής του ως προς το βάρος, το κόστος
και την αντοχή του – Ποσοστό 30% επί της τελικής βαθμολογίας
του μαθήματος.
Τελική γραπτή εξέταση στην ύλη των Διαλέξεων και των Ασκήσεων
Πράξης – Ποσοστό 70% επί της τελικής βαθμολογίας, η οποία
περιλαμβάνει:
• Ερωτήσεις θεωρητικού υπόβαθρου, οι οποίες απαιτούν
κατανόηση της ύλης
• Επίλυση Υπολογιστικών Ασκήσεων, οι οποίες αφορούν
προβλήματα βελτιστοποίησης.
Η όποια εξέταση γίνεται στην Ελληνική Γλώσσα.
Οι φοιτητές βαθμολογούνται με βάση το εάν έχουν απαντήσει
σωστά στις Ερωτήσεις θεωρίας και έχουν επιλύσει σωστά τις
ασκήσεις υπολογισμού.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

1. Μωυσιάδης Αν., «Σημειώσεις στη Βελτιστοποίηση των Κατασκευών», ΤΕΙ Κ. Μακεδονίας,
Σέρρες 2019.
2. Singiresu R., «Engineering Optimization», Εκδόσεις Wiley, USA 2009.
3. Bendsoe M., Sigmund O., “Topology Optimization”, Springer, Berlin 2004.
4. Pahl G., Beitz W. “Engineering Design”, Springer, Berlin 1988