Πληροφορική στην επιστήμη των μηχανικών

Transcript

1 Πληροφορική στην επιστήμη των μηχανικών Μαρμόρκος Ηλίας Μηχ. Η/Υ και Πληροφορικής Ε.Α.Π. Γραφικές Τέχνες Πολυμέσα ΓΤΠ61

2 Περιεχόμενα Ορισμός της πληροφορικής Ορισμός της μηχανικής Προσόντα που πρέπει να έχει ο μηχανικός Ο ρόλος του μηχανικού Κλάδοι Μηχανικής Η Μηχανική στην Ελλάδα Ο Υπολογιστής στο έργο του μηχανικού Engineering Informatics Χρήση λογισμικού στον τομέα κατασκευών Χρήση λογισμικού στον τομέα γεωτεχνικής μηχανικής & υδραυλικής μηχανικής Xρήση λογισμικού στον τομέα τεχνολογίας του περιβάλλοντος και συγκοινωνιών Χρήση λογισμικού στην ηλεκτρονική, τα δίκτυα και τις τηλεπικοινωνίες Συμπεράσματα Βιβλιογραφία - Διαδίκτυο

3 Ορισμός της πληροφορικής Η πληροφορική είναι η επιστήμη που μελετά την κωδικοποίηση, διαχείριση και μετάδοση συμβολικών αναπαραστάσεων, γνώσεων και πληροφοριών, καθώς επίσης και την ανάπτυξη και εξέλιξη διατάξεων, συσκευών, υπηρεσιών και συστημάτων συλλογής, αποθήκευσης, επεξεργασίας, ανάκλησης και ανταλλαγής των ανωτέρω συμβολικών αναπαραστάσεων. Η πληροφορική συνδέεται πολύ στενά με την επιστήμη υπολογιστών διότι η υλοποίηση των μεθόδων της βασίστηκε από την πρώτη στιγμή στα συστήματα υπολογιστών. Στην Ελλάδα, σε επίπεδο ανώτατης εκπαίδευσης, τα πανεπιστημιακά τμήματα με τίτλο «Επιστήμης Υπολογιστών», «Πληροφορικής» και «Μηχανικών Πληροφορικής» έχουν παρόμοιο πρόγραμμα σπουδών, μπορούν όμως να ανήκουν σε διαφορετικές σχολές (Θετικών Επιστημών, Οικονομικών ή Πολυτεχνεία). Η διάρκεια σπουδών είναι τέσσερα ή πέντε έτη (πέντε στο Πολυτεχνείο). Τμήματα με παρόμοιους ή πανομοιότυπους τίτλους υπάρχουν και σε ΑΤΕΙ.

4 Ορισμός της μηχανικής Ο τομέας της Τεχνολογίας περιλαμβάνει πολλούς κλάδους (π.χ. Φυσική, Χημεία, Μαθηματικά, Μηχανική, Χαρτογραφία, Γεωλογία, Αστρονομία) Η μηχανική, ως κλάδος της τεχνολογίας, ασχολείται με την εφαρμογή γνώσεων για την ανάπτυξη εργαλείων, υλικών, τεχνικών και συστημάτων τα οποία βοηθούν στη βελτίωση της ποιότητας ζωής των ανθρώπων και τους διευκολύνουν στις καθημερινές εργασίες τους Οι μηχανικοί υπ' αυτή την έννοια εκμεταλλεύονται την κρίση, τον συλλογισμό και τη φαντασία για να αξιοποιήσουν αποτελέσματα από την επιστήμη, την τεχνολογία, τα μαθηματικά και την πρακτική εμπειρία. Το αποτέλεσμα είναι ο σχεδιασμός, η παραγωγή και η λειτουργία χρήσιμων αντικειμένων ή διαδικασιών.

5 Προσόντα που πρέπει να έχει ο μηχανικός Επιστημονικά και τεχνικά προσόντα 1. Μαθηματικά (μαθηματικά μοντέλα συστημάτων) 2. Φυσική (κίνηση ηλεκτρονίων, αντίδραση με την ύλη) 3. Χημεία (δομή υλικών και αντίδραση σε εξωτερικά ερεθίσματα) 4. Ηλεκτρονικοί υπολογιστές (λογισμικά πακέτα, μοντελοποίηση) Μη τεχνικά προσόντα 1. Αποτελεσματική επικοινωνία (γραπτή και προφορική) 2. Συνεργάσιμοι (εργασία σε ομάδες) 3. Ικανότητα συνεργασίας με μη μηχανικούς 4. Ικανότητα αντίληψης προβλημάτων 5. Δημιουργικότητα 6. Διάθεση να μάθει

6 Ο ρόλος του μηχανικού Επιστήμονας &τεχνικός Αναλύει -επιλύει τεχνικά προβλήματα Συνθέτει σχεδιάζει Συστήματα -τεχνικά έργα (ΤΕ) Εργαλεία Επιβλέπει εκτέλεση ΤΕ λειτουργία ΤΕ Διευθύνει Τεχνικές/κατασκευαστικές επιχειρήσεις

7 Κλάδοι Μηχανικής Κατάταξη σε αριθμό μηχανικών που εργοδοτούνταν στις Η.Π.Α. κατά την απογραφή του 2000 (πηγή: U.S. Bureau of the Census, Statistics Abstract, 2000) Κλάδος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών (Electrical Engineering) Κλάδος Μηχανολόγων Μηχανικών (Mechanical Engineering) Κλάδος Πολιτικών Μηχανικών (Civil Engineering) Κλάδος Μηχανικών Βιομηχανίας (Industrial Engineering) Κλάδος Αεροδιαστημικών Μηχανικών (Aerospace Engineering) Κλάδος Μηχανικών Υπολογιστών (Computer Engineering) Κλάδος Χημικών Μηχανικών (Chemical Engineering) Κλάδος Μηχανικών Υλικών (Materials Engineering) Κλάδος Περιβαλλοντικών Μηχανικών (Environmental Engineering) Κλάδος Μηχανικών Πετρελαίου (Petroleum Engineering) Κλάδος Ναυτομηχανικών (Marine Engineering) Κλάδος Βιοϊατρικής Τεχνολογίας (Biomedical Engineering) Κλάδος Μηχανικών Πυρηνικής Ενέργειας (Nuclear Engineering)

8 Η Μηχανική στην Ελλάδα (1/3) Κλάδος των Πολιτικών Μηχανικών Κλάδος των Μηχανολόγων Μηχανικών Κλάδος των Αρχιτεκτόνων Μηχανικών Κλάδος των Χημικών Μηχανικών Κλάδος των Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών Κλάδος των Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών Κλάδος των Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Κλάδος των Μηχανολόγων Μηχανικών Βιομηχανίας Κλάδος των Μηχανικών Χωροταξίας Πολεοδομίας και Περιφερειακής Ανάπτυξης Κλάδος των Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης Κλάδος των Μηχανικών Σχεδίασης Προϊόντων και Συστημάτων

9 Η Μηχανική στην Ελλάδα (2/3) Οι παρακάτω κλάδοι των μηχανικών έχουν άμεση σχέση με την πληροφορική, διότι αποτελούν τους Μηχανικούς της Πληροφορικής Κλάδος των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ Κλάδος των Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Κλάδος των Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ Κλάδος των Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων Κλάδος των Μηχανικών Πληροφοριακών & Επικοινωνιακών Συστημάτων Οι παραπάνω κλάδοι των Μηχανικών, είναι γνωστοί με μια κοινή ονομασία στο Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδος (Τ.Ε.Ε), ως Ηλεκτρονικοί Μηχανικοί, πλην των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ (Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί).

10 Η Μηχανική στην Ελλάδα (3/3) Το Τ.Ε.Ε αποτελεί τον φορέα που : Διενεργεί τις εξετάσεις και χορηγεί τις άδειες άσκησης επαγγέλματος των Μηχανικών. Τηρεί τα μητρώα των Μηχανικών και επώνυμων τεχνικών γραφείων και επιχειρήσεων. Μεριμνά για την είσπραξη των νομίμων αμοιβών τους.

11 Ο Υπολογιστής στο έργο του μηχανικού (1/4 /4) Εκτέλεση πολύπλοκων υπολογισμών Αυτοματοποίηση της εργασίας σχεδιασμού Κατασκευή μοντέλων-εξομοίωση Αυτοματοποίηση λειτουργίας και ελέγχου με τη βοήθεια υπολογιστή Οργάνωση και διαχείριση έργων και λοιπών τεχνικών δραστηριοτήτων

12 Ο Υπολογιστής στο έργο του μηχανικού (2/4) Οι ανάγκες των μεγάλων έργων είναι : Εξειδικευμένος (μη τυποποιημένος) και πολύπλοκος σχεδιασμός Σύνθετη διαχείριση προσωπικού, υποδομής, υλικών Εκτεταμένο - κατανεμημένο εργοτάξιο Συνέργια πολλών ειδικοτήτων Η χρήση υπολογιστών άκρως αναγκαία σε όλα τα στάδια

13 Ο Υπολογιστής στο έργο του μηχανικού (3/4)

14 Ο Υπολογιστής στο έργο του μηχανικού (4/4) O H/Y εργαλείο απαραίτητο σε όλα τα στάδια εργασίας του μηχανικού, από τη ανάλυση και το σχεδιασμό, μέχρι τον έλεγχο λειτουργίας Ορισμένες εργασίες εφικτές μόνο με τον υπολογιστή Σύγχρονες τάσεις: ευφυές & ενοποιημένο περιβάλλον σχεδιασμού-κατασκευής-λειτουργίας, καθώς και επικοινωνίας με τους συνεργαζόμενους κλάδους. Η πληροφορική ως επιστήμη υποδομής αλλά και «γλώσσα» επικοινωνίας και διαλειτουργικότητας (όπως τα μαθηματικά και η φυσική)

15 Engineering Informatics (1/6) Ορίζεται ως η χρήση προχωρημένων υπολογιστικών εργαλείων και τεχνικών, καθώς και άλλων τεχνολογιών Πληροφορικής & Επικοινωνιών στο πεδίο του μηχανικού Ενδεικτικά, περιλαμβάνει δραστηριότητες: Engineering Ιnformation Μanagement Distributed Engineering Services Computational Engineering Sensing, Monitoring, Control and Structural Dynamics

16 Engineering Informatics (2/6) Engineering Ιnformation Μanagement (Διαχείριση Τεχνικής Πληροφορίας) Εργαλεία και τεχνικές για την οργάνωση, εύρεση και χρήση δεδομένων-πληροφορίας-γνώσης μηχανικού, και ειδικότερα : Τεχνικών δεδομένων για προϊόντα-διεργασίες-έργα Σχεδιαστικών κωδίκων Κανονισμών, νόμων, προτύπων κ.α.

17 Engineering Informatics (3/6) Distributed Engineering Servises (Κατανεμημένες υπηρεσίες μηχανικού) Web services for engineers Γίνεται χρήση τεχνολογιών Διαδικτύου πάνω από ευρυζωνικά και ασύρματα δίκτυα για ανταλλαγή δεδομένων και συνεργατικό σχεδιασμό

18 Engineering Informatics (4/6) Computational Engineering (Υπολογιστική Μηχανική) Ανάπτυξη και χρήση λογισμικού για την ανάλυση και προσομοίωση σύνθετων κατασκευών Ιδιαίτερη έμφαση σε παράλληλα-κατανεμημένα συστήματα προγραμματισμού, υψηλών επιδόσεων

19 Engineering Informatics (5/6) Sensor, Monitoring, Control & Struct. Dynamics (Επίβλεψη και έλεγχος κατασκευών με δίκτυα αισθητήρων) Αυτοματοποιημένη λήψη/επεξεργασία μετρήσεων και έλεγχος της κατάστασης & λειτουργίας μεγάλων έργων με δίκτυα αισθητήρων

20 Engineering Informatics (6/6) Κεντρικό Εργαλείο υλοποίησης : Χρήση ετοίμων βιβλιοθηκών (π.χ. IMSL, NAG, κλπ) Χρήση ολοκληρωμένων περιβαλλόντων (π.χ. MATLAB, MATHCAD) Προγραμματισμός σε γλώσσες τύπου FORTRAN (ναι, ακόμη ),C/C++, Pascal, Java, κλπ Η αλληλεπίδραση με τον εξωτερικό κόσμο υλοποιείται μέσω κατάλληλου υλικού (κάρτες I/O) και λογισμικού που βασίζεται τόσο σε κλασσικές πλατφόρμες (π.χ. Windows, Linux) όσο και σε ποιο ειδικές-πραγματικού χρόνου (π.χ. RT- Linux, QNX, Vx-Works, κλπ)

21 Χρήση λογισμικού στον τομέα κατασκευών (1/3) 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. Εμπορικά 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. Τα 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.

22 Χρήση λογισμικού στον τομέα κατασκευών (2/3)

23 Χρήση λογισμικού στον τομέα κατασκευών (3/3)

24 Χρήση λογισμικού στον τομέα γεωτεχνικής μηχανικής & υδραυλικής μηχανικής (1/2) 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. Flow Master: υδραυλ. σχεδιασμός & ανάλυση κλειστών και ανοικτών αγωγών, κ.ά., Storm Cad: συστήματα αποχετεύσεως CulvertMaster: οχετοί WaterCAD: συστήματα ύδρευσης SewerCAD: συστήματα αποχέτευσης λυμάτων ΜΙΚΕ 3: κώδικας για τρισδιάστατους υπολογισμούς παράκτιας υδροδυναμικής κυκλοφορίας ή και κυκλοφορίας εσωτερικών υδάτων, σε μη-δομημένο πλέγμα με μέθοδο πεπερασμένων όγκων. BROOK90 4.4d: κώδικας υδρολογικής προσομοίωσης ArcGIS 9.2: λογισμικό συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών SUTRA 2D.3D.1: κώδικες αριθμητικής προσομοίωσης της ροής, μεταγωγής, διάχυσης/διασποράς ρύπων σε πορώδη μέσα με διαφορές πυκνότητας.

25 Χρήση λογισμικού στον τομέα γεωτεχνικής μηχανικής & υδραυλικής μηχανικής (2/2) WaterCAD ArcGIS

26 Xρήση λογισμικού στον τομέα τεχνολογίας του περιβάλλοντος και συγκοινωνιών (1/2) Λογισμικό 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. Λογισμικό 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 Ηλεκτρονικού Σχεδίου CAD: AutoCAD Revit Architecture Suite 2008

27 Xρήση λογισμικού στον τομέα τεχνολογίας του περιβάλλοντος και συγκοινωνιών (2/2) MS Project AutoCAD Revit Architecture Suite 2008

28 Χρήση λογισμικού στην ηλεκτρονική, τα δίκτυα και τις τηλεπικοινωνίες Προγράμματα προσανατολισμένα για την σχεδίαση αναλογικών και ψηφιακών κυκλωμάτων, τοπικών δικτύων και τη μελέτη διαγραμμάτων κεραιών τηλεπικοινωνίας PulsWidthModulator CableProject CAD Antenna Plot

29 Συμπεράσματα ΟΗ/Υδεν πρέπει να είναι ποτέ «μαύρο κουτί» για ένα μηχανικό. Ανάγκηγιαενδελεχήκαισωστήγνώσητηςλειτουργίας του λογισμικού. Απαραίτητος ο κριτικός έλεγχος των αποτελεσμάτων. Μετέπειτα επέμβαση από τον μηχανικό: Σχεδόν πάντα αναγκαία Η/Υ: Υποστηρίζει αλλά δεν λαμβάνει αποφάσεις για το έργο, τη μορφή και τα χαρακτηριστικά του, στην εργασία ενός μηχανικού

30 Βιβλιογραφία - Διαδίκτυο Ν. Μήτρου, Η Πληροφορική ως γνώση και εργαλείο για τον σύγχρονο μηχανικό [On Line]. Διαθέσιμο από: Κ. Κυριακόπουλος, Η Πληροφορική για τον Μηχανολόγο Μηχανικό [On Line]. Διαθέσιμο από: Αρ. Καρλαύτης, Γνώσεις και δεξιότητες Πληροφορικής για το επάγγελμα του πολιτικού μηχανικού [On Line]. Διαθέσιμο από: /42.htm

31 Ευχαριστώ.