Общие сведения о системе MathCad

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Мая 2015 в 20:45, реферат

Описание работы

Применение системы сетевого планирования способствует разработке оптимального варианта стратегического плана развития предприятия, который служит основой оперативного управления комплексом работ в ходе его осуществления. Основным плановым документом в этой системе является сетевой график, или просто сеть, представляющий информационно-динамическую модель, в которой отражаются все логические взаимосвязи и результаты выполняемых работ, необходимых для достижения конечной цели стратегического планирования.

Файлы: 1 файл

13442_optimizatsia_setevykh_grafikov_v_matkade.doc

— 636.50 Кб (Скачать файл)

 

 

Содержание

 

 

 

Введение

 

MathCAD – математически ориентированная универсальная система. С момента своего появления она имела удобный пользовательский интерфейс – совокупность средств общения с пользователем в виде масштабируемых и перемещаемых окон, клавиш и иных элементов. Есть и эффективные средства типовой научной графики, они просты в применении и интуитивно понятны. Помимо собственно вычислений она позволяют с блеском решать задачи, которые с трудом поддаются другим популярным программам. Словом, система MathCAD ориентирована на массового пользователя – от ученика начальных классов до академика.

         Сетевое планирование и управление (СПУ), система планирования и управления разработкой крупных народно-хозяйственных комплексов, научными исследованиями, конструкторской и технологической подготовкой производства новых видов изделий, строительством и реконструкцией, капитальным ремонтом основных фондов путём применения сетевых графиков. Система СПУ позволяет устанавливать взаимосвязь планируемых работ и получаемых результатов, более точно рассчитывать план, а также своевременно осуществлять его корректировку.

Первоначальные идеи СПУ были разработаны в конце 50-х годов в США и реализованы в виде двух систем сетевого анализа –PERT (Program Evaluation and Review Technique – оценка программ и способов проверки) и CPM (Critical Path Method – метод критического пути).

В России работы по сетевому планированию начались в 60-х годах. Тогда методы СПУ нашли применение в строительстве и научных разработках. В дальнейшем сетевые методы стали широко применяться и в других областях народного хозяйства.

Актуальность данной темы обусловлена постоянной работой внутри производственно-хозяйственной системы по ее совершенствованию, для чего необходимо планировать производственный процесс в целом, рассматривая работы во взаимосвязи.

Применение системы сетевого планирования способствует разработке оптимального варианта стратегического плана развития предприятия, который служит основой оперативного управления комплексом работ в ходе его осуществления. Основным плановым документом в этой системе является сетевой график, или просто сеть, представляющий информационно-динамическую модель, в которой отражаются все логические взаимосвязи и результаты выполняемых работ, необходимых для достижения конечной цели стратегического планирования. В сетевом графике с необходимой степенью детализации изображается, какие работы, в какой последовательности и за какое время предстоит выполнить, чтобы обеспечить окончание всех видов деятельности не позже заданного или планируемого периода.

При сетевом планировании производства:

- видна цепочка работ, от которых  зависит своевременное выполнение  проекта,

- есть простые математические  зависимости, позволяющие делать  расчёты,

- после составления сетевого  графика выявляются резервы, которые  можно использовать внутри проекта  и, следовательно, сократить длительность  и стоимость.

Каким бы совершенным ни был производственный процесс, на предприятии всегда найдутся внутрипроизводственные резервы. С течением времени в силу появления новых достижений научно-технического прогресса величина этих резервов будет возрастать.

Методы сетевого моделирования относятся к методам принятия оптимальных решений.

 

 

1. Общие сведения о системе MathCad

 

Как уже говорилось во введении, MathCad – программное средство, среда для выполнения на компьютере разнообразных математических и технических расчетов, предоставляющая пользователю инструменты для работы с формулами, числами, графиками и текстами, снабженная простым в освоении графическим интерфейсом.

Mathcad был задуман и первоначально написан в конце 80-х годов 20 – го века Алленом Раздовом из Массачусетского технологического института (MIT), соучредителем компании Mathsoft, которая с 2006 года является частью корпорации PTC (Parametric Technology Corporation) [6, c. 154].

Mathcad относится к системам автоматизации математических расчетов. В этом классе программного обеспечения существует много аналогов различной направленности и принципа построения.

При разработке новых версий авторы Mathcad сделали ставку на расширение системы в соответствии с потребностями пользователя. Для этого создаются дополнительные библиотеки и пакеты расширения с дополнительными функциями, которые при необходимости можно приобрести отдельно, а также электронные книги с описанием методов решения специфических задач, с примерами действующих алгоритмов и документов, которые можно использовать непосредственно в собственных расчетах.

Несмотря на то, что эта программа, в основном, ориентирована на пользователей-непрограммистов, Mathcad также используется в сложных проектах, чтобы визуализировать результаты математического моделирования путем использования распределённых вычислений и традиционных языков программирования. Также Mathcad часто используется в крупных инженерных проектах, где большое значение имеет трассируемость и соответствие стандартам.

Самая последняя версия Mathcad на сегодняшний день 15. Кроме этого, разрабатывалась и совершенно новая система Mathcad Prime, но она еще не получила широкого распространения.

Количество лицензионных пользователей Mathcad в мире – более 2 млн.

Основное отличие MathCad от других программных средств этого класса состоит в том, что математические выражения на экране компьютера представлены в общепринятой математической нотации – имеют точно такой вид, как в книге, тетради, на доске. Для ввода формул и данных можно использовать как клавиатуру, так и специальные панели инструментов. Работа осуществляется в пределах рабочего листа, на котором уравнения и выражения отображаются графически, в противовес текстовой записи в языках программирования. При создании документов-приложений используется принцип WYSIWYG (What You See Is What You Get – «что видишь, то и получаешь») [7, c. 137].

Mathcad содержит сотни операторов и встроенных функций для решения различных технических задач. Программа позволяет выполнять численные и символьные вычисления, производить операции со скалярными величинами, векторами и матрицами, автоматически переводить одни единицы измерения в другие.

Mathcad изначально задумывался как средство «программирования без программирования», но, если потребность программирования все же возникает – например, если не имеется нужной функции, решить задачу аналитически невозможно, необходимо выполнить серийные расчеты – имеются довольно простые инструменты программирования, однако, позволяющие, строить достаточно сложные алгоритмы.

Отдельно следует отметить возможность использования в расчетах Mathcad величин с размерностями, причем можно выбрать систему единиц: СИ, СГС, МКС, английскую или даже построить собственную. Результаты вычислений также получают соответствующую размерность.

Среди основных возможностей Mathcad можно выделить:

  • Решение дифференциальных уравнений, в том числе и численными методами.
  • Построение двумерных и трёхмерных графиков функций (в разных системах координат, контурные, векторные и т.д.).
  • Использование греческого алфавита как в уравнениях, так и в тексте.
  • Выполнение вычислений в символьном режиме.
  • Выполнение операций с векторами и матрицами.
  • Символьное решение систем уравнений.
  • Аппроксимация кривых.
  • Создание и выполнение пользовательских программ.
  • Поиск корней многочленов и функций.
  • Проведение статистических расчётов и работа с распределением вероятностей.
  • Поиск собственных чисел и векторов.
  • Вычисления с единицами измерения.
  • Интеграция с САПР-системами, использование результатов вычислений в качестве управляющих параметров и т.д. [4, c. 137]

Дополнения Mathcad 15.0 включают 25 новых функций для расчетов по планированию экспериментов, помогающих сократить время, затраченное на натурные эксперименты, за счет понимания общей тенденции при испытаниях, улучшенные расчетные библиотеки и расширенную интеграцию с решениями сторонних производителей, например с Microsoft Excel 2010 и. Mathcad 15.0 поддерживает работу многих систем автоматизированного проектирования, а также позволяет осуществить интеграцию с базами данных с различными справочным материалами, позволяющими найти критические факторы и оптимальные условия при моделировании сложных процессов. Предусматривается поддержка операционной системы Microsoft Windows 7 в полном объеме.

Далее рассмотрим основные возможности Mathcad и приемы работы с ним, которые требуются для проведения большинства инженерных расчетов.

Основное отличие Mathcad от аналогичных программ – это удобной графический режим ввода выражений. Для набора команд, функций, формул можно использовать как клавиатуру, так и кнопки на многочисленных специальных панелях инструментов. В любом случае – формулы будут иметь привычный, аналогичный книжному, вид. То есть особой подготовки для набора формул не нужно. Вычисления с введенными формулами осуществляются по желанию пользователя или мгновенно, одновременно с набором, либо по команде. Обычные формулы вычисляются слева направо и сверху вниз (подобно чтению текста). Любые переменные, формулы, параметры можно изменять, наблюдая соответствующие изменения результата. Это дает возможность создания полноценных интерактивных вычислительных документов.

При запуске программы с рабочего стола или из Главного меню Windows открывается файл Mathcad.exe, после чего на экране отображается рабочее окно Mathcad. Внешний вид окна такой же, как у большинства Windows программ. Вверху расположено главное меню и пять панелей инструментов: Standard (Стандартная), Formatting (Форматирование), Math (Математическая), Controls (Контроль) и Resources (Документация). По умолчанию загружается пустой файл Untitled 1 (Безымянный 1), представляющий из себя шаблон Normal (Обычный) рабочего документа Mathcad. Такеже при загрузке открываются окна Tip of the day (Совет дня) и Mathcad Resource (Документация Mathcad) [3, c. 98].

Главное меню Mathcad в верхней части окна, также как и у других программ, предназначено для управление всеми процессами, кроме того, оно позволяет выполнить все входящие в программу команды и функции.

Рассмотрим команды Главного меню программы Mathcad.

1. File (Файл) – создание, открытие, сохранение, пересылка по электронной почте, печать документов на принтере и просмотр свойств документа.

2. Edit (Правка) – правке текста, включающая копирование, вставку, удаление фрагментов, отмену и возврат последнего действия и т.д.

3. View (Вид) – внешний вид документа и самой программы Mathcad, а также создание эффектов анимации.

4. Insert (Вставка) – вставка объектов в документ.

5. Format (Формат) – форматирование объектов – текста, формул и графиков.

6. Tools (Инструменты) – управление вычислительными операциями.

7. Symbolics (Символьные операции) – вычисление выражений в символах.

8. Window (Окно) – управление расположением окон с документами.

9. Help (Помощь) – вызов справочной информации.

 

Рисунок 1 – Окно программы Mathcad и панели инструментов

Как видно из описания, за исключением двух пунктов – Инструменты и Символьные операции – остальная структура меню аналогична любой другой прикладной программе Windows. Содержание этих пунктов также аналогично, за исключением, пожалуй пункта Вставка, в котором содержатся подпункты вставки специальных объектов – графиков, элементов формул, функций и т.д.

Пункты Инструменты и Символьные операции предназначены для работы с математическими объектами. Инструменты – для организации обычных вычислений в числовом виде, Символьные операции – для символьных вычислений [8, c. 67].

Панели инструментов служат для быстрого выполнения наиболее часто применяемых команд. Вид панелей показан на рисунке 1:

  • Standard (Стандартная) – действия с файлами, редактирование документов, вставка объектов и т.д.
  • Formatting (Форматирование) – форматирование текста, формул, графиков и других объектов.
  • Math (Математика) – вставка математических операторов и символов.
  • Recources (Дополнительные ресурсы) – список электронных книг, входящих в оболочку Mathcad.
  • Controls (Элементы управления) – кнопки для дополнительного управления работой Mathcad-документа.
  • Debug (Отладка) – появилась, начиная с версии 13, предназначена для трассировки программ.

Панели инструментов Стандартная и Форматирование также во многом аналогичны другим приложениям, поэтому подробно разбирать их в данной работе не имеет смысла.

Панель Математика содержит 9 кнопок, нажатие на которые приводит к раскрытию панели второго уровня. Рассмотрим их подробнее:

1. Calculator (Калькулятор) – вставка шаблонов математических операций, цифр, знаков.

2. Graph (График) – вставка шаблонов и обработка графиков.

3. Matrix (Матрица) – вставка шаблонов матриц и операций с ними.

4. Evaluation (Выражения) – операторы присвоения и вывода результатов расчета.

Информация о работе Общие сведения о системе MathCad