Η Πληροφορική στο Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών των Τμημάτων Πολιτικών Μηχανικών και Γενικού της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Transcript

1 Η Πληροφορική στο Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών των Τμημάτων Πολιτικών Μηχανικών και Γενικού της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών Μανόλης Γ. Σφακιανάκης Eπίκ. Καθηγητής, Τμ. Πολιτικών Μηχανικών ΗΜΕΡΙΔΑ Η ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ 8 Ιουλίου 2008

2 Γενικά Στοιχεία Ιδρυση Παν/μίου το 1964 (Ν.Δ της 11/11) Εγκαίνια λειτουργίας: 30/11/1966 Ιδρυση Πολυτεχνικής Σχολής: Ιδρυση Τμημάτων: Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών (πρώην Ηλεκτρολόγων Μηχανικών) Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών (πρώην Μηχανολόγων Μηχανικών) Πολιτικών Μηχανικών Χημικών Μηχανικών Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής 1980 Γενικό Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 2

3 AΡΧΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΥΠΟΔΟΜΗ Κεντρικός Η/Υ τύπου mainframe, Univac Λειτούργησε περίπου μέχρι τις αρχές της 10ετίας του Εν συνεχεία, δημιουργήθηκαν σταδιακά, αυτόνομα Υπολογιστικά Κέντρα ανά Τμήμα. Y/K ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Λειτουργεί από το τέλος της δεκαετίας του 1980 Αρχική υποδομή σε Hardware: 2 SUN Unix Workstations με Motorolla CPU & περίπου 20 PCs τύπου ΧΤ & ΑΤ με Ιntel 8088 & CPU και λειτουργικό σύστημα MS-DOS Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 3

4 ΣΗΜΕΡΙΝΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΥΠΟΔΟΜΗ Από ΕΠΕΑΕΚ Ι (1997) και μέχρι σήμερα η κατάσταση του Υ/Κ έχει διαμορφωθεί σε: περίπου 60 PCs με λειτουργικά συστήματα MS-Windows XP ή Vista και CPUs Intel Dual Core ή AMD Athlon, συνδεδεμένα σε δίκτυο μέσω κεντρικού εξυπηρέτη (server). XΡΗΣΗ Υ/Κ Διεξάγονται εργαστηριακές ασκήσεις ανά ομάδες φοιτητών στα πλαίσια προπτυχιακών μαθημάτων που απαιτούν χρήση Η/Υ, όπως: γλώσσα προγραμματισμού FORTRAN, μαθήματα γραμμικού σχεδίου, μαθηματικά με χρήση του προγράμματος Mathematica, αριθμητικές μέθοδοι, η πιθανοθεωρία και στατιστική, μαθήματα της ανάλυσης κατασκευών με Η/Υ, κ.λ.π. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 4

5 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Μαθήματα της ευρύτερης περιοχής της μηχανικής των υλικών, της ανάλυσης-σύνθεσης-επισκευής και ενίσχυσης κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος, μεταλλικών και φέρουσας τοιχοποιίας Για στατικές και δυναμικές αναλύσεις κατασκευών με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων με θεώρηση γραμμικής ή μήγραμμικής συμπεριφοράς υλικών χρησιμοποιούνται τα εμπορικάακαδημαϊκά προγράμματα γενικής χρήσης SAP 2000, ETABS 9 και ANSYS 9. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 5

6 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Πρόγραμμα SAP 2000 κύριο πρόγραμμα εκμάθησης τρόπου ανάλυσης κατασκευών με Η/Υ στο πλαίσιο αντιστοίχων μαθημάτων Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 6

7 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Πρόγραμμα ETABS 9 Πρόγραμμα ANSYS 9 Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 7

8 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Eμπορικά προγράμματα ελληνικών και ξένων οίκων λογισμικού για: θέματα ανάλυσης και σχεδιασμού γραμμικά ελαστικών κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος ή μεταλλικών. Τέτοια προγράμματα είναι τα ΝΕΧΤ, FESPA, INSTANT (αποκλειστικά για μεταλλικές κατασκευές), SPACE, STEREOSTATIKA και SOFISTIK. Tα προγράμματα αυτά είναι προσανατολισμένα στις υπολογιστικές και σχεδιαστικές απαιτήσεις των μηχανικών της πράξης ενώ παράλληλα ενσωματώνουν τους εθνικούς Κανονισμούς ΕΑΚ (αντισεισμικός) και ΕΚΩΣ (κατασκευών οπλ. σκυροδέματος) και τους Ευρωκώδικες. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 8

9 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ STEREOSTATIKA INSTANT FESPA (δ) SOFISTIK Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 9

10 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Στο Εργαστήριο Μηχανικής & Τεχνολογίας Υλικών τα πλέον συχνά χρησιμοποιούμενα λογισμικά είναι τα: Matlab, για επεξεργασία πειραματικών δεδομένων και παραγωγή γραφικών παραστάσεων, ANSYS, για προσομοίωση της συμπεριφοράς δοκιμίων που ελέγχονται στο Εργαστήριο, EUCON, για εκτίμηση θλιπτικής αντοχής και βάθους ενανθράκωσης σκυροδέματος. Χρησιμοποιούνται επίσης και ιδιοκατασκευασμένα προγράμματα σε Visual Basic για διαστασιολόγηση στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος και τοιχοποιίας ενισχυμένων με σύνθετα υλικά σε οργανικές και ανόργανες μήτρες (π.χ. FRP Strength, TRM Plate, κ.ά.). Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 10

11 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ MINOS ACORD-CP MINOS: ιδιοκατασκευασμένο γενικής χρήσης πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων για ανελαστικές στατικές ή δυναμικές αναλύσεις κατασκευών σκυροδέματος και τοιχοποιίας βάσει θεωρίας βλάβης του συνεχούς μέσου. ACORD-CP: εμπορικό πρόγραμμα που χρησιμοποιείται στα μαθήματα του Σχεδιασμού και Ανασχεδιασμού Κατασκευών από Φέρουσα Τοιχοποιία. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 11

12 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Ενδεικτικό Μάθημα: Στοιχεία Υπολογιστικής Γεωτεχνικής Μηχανικής Ασχολείται με την ανασκόπηση συμβατικών μεθόδων ανάλυσης γεωτεχνικών προβλημάτων, γίνεται χρήση και δημιουργία προγραμμάτων Η/Υ για επίλυση τυπικών προβλημάτων όπως φέρουσας ικανότητας, καθιζήσεων, τοίχων αντιστήριξης και ευστάθειας πρανών. Επίσης, γίνεται χρήση πεπερασμένων στοιχείων σε προγράμματα Η/Υ και εφαρμο-γή στην επίλυση προβλημάτων όπως ανάλυση τάσεων και παραμορφώσεων σε εδάφη και γεωκατασκευές και υπόγειες ροές. Προγράμματα που χρησιμοποιούνται: ΡΟΗ1 & 2: για επίπεδη ροή σε πορώδες μέσο με χρήση τριγωνικών στοιχείων, ELA1 & 2: για επίπεδη γραμμική ελαστικότητα με χρήση τριγωνικών στοιχείων. Plaxis V8: (αγορά μέσω ΕΠΕΑΚ) εμπορικό πρόγραμμα για εξάσκηση των φοιτητών στη χρήση σύγχρονου λογισμικού σε προβλήματα επίπεδης ροής και ελαστικότητας με τη μορφή κατ οίκον εργασιών και θέματος εξαμήνου. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 12

13 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Πρόγραμμα Plaxis Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 13

14 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Μαθήματα περιοχής Υδραυλικής Μηχανικής: Ρευστομηχανική, Υδραυλική, Υδρολογία, Υδραυλικά Έργα, Υδρεύσεις-Αποχετεύσεις. Γίνεται ευρεία χρήση ετοίμων κωδίκων (σχεδιαστικών & ερευνητικών) και δημιουργία μέσω προγραμματισμού απλών υπολογιστικών προγραμμάτων. Προγράμματα που χρησιμοποιούνται: Flow Master: υδραυλ. σχεδιασμός & ανάλυση κλειστών και ανοικτών αγωγών, κ.ά., Storm Cad: συστήματα αποχετεύσεως, CulvertMaster: οχετοί, WaterCAD: συστήματα ύδρευσης, SewerCAD: συστήματα αποχέτευσης λυμάτων, FLUENT: γενικός κώδικας υπολογιστικής ρευστομηχανικής, για τρισδιάστατους υπολογισμούς σε μη-δομημένο πλέγμα που βασίζεται σε μέθοδο πεπερασμένων όγκων. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 14

15 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΜΙΚΕ 3: κώδικας για τρισδιάστατους υπολογισμούς παράκτιας υδροδυναμικής κυκλοφορίας ή και κυκλοφορίας εσωτερικών υδάτων, σε μη-δομημένο πλέγμα με μέθοδο πεπερασμένων όγκων. ΜΙΚΕ 21: κώδικας για δισδιάστατους υπολογισμούς (ολοκληρωμένους ως προς βάθος) παράκτιας υδροδυναμικής κυκλοφορίας καθώς και παράκτιων κυματισμών. BROOK90 4.4d: κώδικας υδρολογικής προσομοίωσης. ArcGIS 9.2: λογισμικό συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών. WMS 7.1: εξελιγμένο περιβάλλον υδρολογικής και υδραυλικής ανάλυσης και προσομοίωσης υδρολογικών λεκανών. Visual Modflow 4.3: κώδικες αριθμητικής προσομοίωσης της ροής, μεταγωγής, διάχυσης/διασποράς και αποδόμησης ρύπων σε πορώδη μέσα χωρίς διαφορές πυκνότητας. SUTRA 2D.3D.1: κώδικες αριθμητικής προσομοίωσης της ροής, μεταγωγής, διάχυσης/διασποράς ρύπων σε πορώδη μέσα με διαφορές πυκνότητας. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 15

16 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΓΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Λογισμικό Εργαστηρίου Τεχνολογίας του Περιβάλλοντος: IGOR Pro (Wave Metrics, Inc.): Πρόγραμμα για εποπτική επεξεργασία, ανάλυση, μετασχηματισμό και παρουσίαση δεδομένων. VISUAL PEST-ASP (Waterloo Hydrogeologic): Πρόγραμμα για μή γραμμική εκτίμηση παραμέτρων. COMSOL MULTIPHYSICS με module Χημικής Μηχανικής (Comsol): Πρόγραμμα μετασχηματισμού συζευγμένων μερικών διαφορικών εξισώσεων σε μορφή κατάλληλη για αριθμητική ανάλυση επιλύοντάς την χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων σε συνδυασμό με solvers υψηλής υπολογιστικής αποδοτικότητας. CORMIX: πρόγραμμα προσομοίωσης διασποράς υγρών ρύπων σε υδάτινα συστήματα. AERMOD: ανοικτό λογισμικό της Εταιρείας Προστασίας Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών Αμερικής (US-EPA), για την προσομοίωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης πόλεων. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 16

17 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΓΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Λογισμικό μαθημάτων Τεχνικής Οικονομικής και Διαχείρισης Τεχνικών Εργων: MS-PROJECT και PRIMAVERA: χρησιμοποιούνται για το χρονικό και οικονομικό προγραμματισμό έργων, τον προγραμματισμό αξιοποίησης των πόρων (ανθρώπινου δυναμικού και εξοπλισμού) και την καταγραφή και αξιολόγηση της προόδου υλοποίησης των έργων κατά τη φάση κατασκευής. Πρόγραμμα MS-PROJECT Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 17

18 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΓΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Λογισμικό Εργαστηρίου Γεωδαισίας και Γεωδαιτικών Εφαρμογών: Pinnacle και TopCon Tools: εμπορικά προγράμματα επεξεργασίας μετρήσεων GPS, Normperiod: ιδιοκατασκευασμένο σε FORTRAN πρόγραμμα για φασματική ανάλυση χρονοσειρών μη ισαπέχοντων δεδομένων. Λογισμικό μαθήματος Εφαρμογές Ηλεκτρονικού Σχεδίου CAD: AutoCAD Revit Architecture Suite 2008: το εργαστηριακό αυτό μάθημα πραγματοποιείται σε τμήματα στο Υ/Κ του Τμήματος. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 18

19 ΛΟΓΙΣΜΙΚΑ ΚΟΙΝΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΣΤΟ ΤΜΗΜΑ MS-Office: Word, Excel, κ.λ.π. - διατίθεται κεντρικά από το Πανεπιστήμιο Πατρών κατόπιν μαζικής προμήθειας αδειών, Grapher & Surfer της Golden Software, Inc.: προγράμματα απεικόνισης διαγραμμάτων ή επιφανειακών μεγεθών υπό μορφή contours, καθώς και άλλα παρεμφερή. Mathematica, της Wolfram Res., & MATLAB, της The Math Works Inc.: προγράμματα συμβολικής άλγεβρας και αριθμητικών υπολογισμών. Compaq & Intel Visual FORTRAN Compilers: για χρήση αλλά και εκμάθηση της γλώσσας προγραμματισμού FORTRAN. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 19

20 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟ ΓΕΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ Μαθήματα κορμού που απαιτούν χρήση Η/Υ: Αριθμητικές Μέθοδοι Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Υπολογιστικές Μέθοδοι Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών Εφαρμοσμένα Μαθηματικά Ι Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙΙ Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πιθανοθεωρία - Στατιστική Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πιθανότητες - Στατιστική Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Εφαρμοσμένα Μαθηματικά Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 20

21 ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΟ ΓΕΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ Λογισμικό που χρησιμοποιείται: Στα ανωτέρω μαθήματα η διδασκαλία γίνεται με τον κλασικό τρόπο στο αμφιθέατρο και οι φοιτητές εξασκούνται σε: γλώσσα προγραμματισμού FΟRΤRΑΝ πακέτο Συμβολικής Αλγεβρας Mathematica στατιστικό πακέτο Minitab Τα επί μέρους Υ/Κ του Γενικού Τμήματος έχουν εν μέρει χρηματοδοτηθεί από ΕΠΕΑΕΚ ενώ τα σχετικά πακέτα λογισμικού έχουν αγορασθεί από οικονομικούς πόρους του Τμήματος (Τακτικός Προϋπολογισμός και πιστώσεις ΤΣΜΕΔΕ). Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 21

22 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από τα προαναφερθέντα ενδεικτικά στοιχεία χρήσης Η/Υ και λογισμικού στά Τμήματα Πολιτικών Μηχανικών και Γενικού της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών προκύπτει ότι: τα Τμήματα αυτά βρίσκονται στην πρωτοπορία χρήσης των Τεχνολογιών της Πληροφορικής και των Επικοινωνιών στην διάρκεια της εκπαίδευσης του σύγχρονου Μηχανικού. οι εκπαιδευτικές διαδικασίες σε προπτυχιακό επίπεδο που σχετίζονται με τις χρήσεις των Τεχνολογιών της Πληροφορικής στα Τμήματα αυτά, διαρκώς εκσυγχρονίζονται ενώ παράλληλα υλοποιούνται κατά τρόπον ώστε ο μελλοντικός μαχόμενος μηχανικός να συνειδητοποιεί εκ των προτέρων ότι οι τεχνολογίες αυτές θα είναι τα αυριανά αναπόσπαστα και βασικά εργαλεία της δουλιάς του. Μανόλης Γ. Σφακιανάκης 22