Technológiai folyamatmodellezés

Modelling of Technology Processes

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Technológiai folyamatmodellezés

Modelling of Technology Processes

Tantárgykód

BMEVIETM241

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	1	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	kapcsolt	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Illés Balázs György

beosztás: egyetemi tanár

elérhetőség: illes.balazs@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Elektronikai Technológia Tanszék

Kar

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Tantárgy weboldala

—

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

Bevezetés a modellezésbe (2 óra elmélet/előadás + 0 óra számítási gyakorlat):

A modellezés alapjainak bemutatása, története.
Alapfogalmak. Bevezetés a modellezésbe: a modellezés fogalma, célja, kapcsolata a természetes emberi gondolkodással. A hasonlóság, hasonlósági reláció fogalma, szerepe a gondolkodásban. A modellezés fejlődése, betekintés a modern modellezésbe és szimulációba. Modellek csoportosítása több szempont szerint, a gyártási folyamatok modellezésének elhelyezése.

A modellalkotás folyamata (2 óra elmélet/előadás + 0 óra számítási gyakorlat):
A modellalkotás folyamata, annak részletei, nehézségei, buktatói.A modellalkotás folyamatának, lépéseinek részletes bemutatása. A probléma felismerése, megfogalmazása. A kiemelés és elvonatkoztatás fontosságának bemutatása. Szimulációk fajtái, elméleti leírásuk. A megoldás folyamatának részletei: direkt, indirekt, induktív megoldás. Példák az elektronikai technológia folyamataiból: egy valós probléma rendkívül komplex és összetett – a megfelelő részletek kiemelésének bemutatása, a hallgatók ezen elvonatkoztató képességének fejlesztése, a modellek felállításának bemutatása.

Matematikai és fizikai alapok (8 óra elmélet/előadás + óra számítási gyakorlat):
Az elektronikai technológiában megjelenő természeti jelenségek matematikai és fizikai alapjai.
A hasonlóság egzakt, matematikai megfogalmazása. Matematikai alapok: a matematikai leírás és ennek részei. A matematikai modell megoldásának folyamata analitikus, numerikus és kísérleti esetben. Differenciálegyenletek szerepe, fajtái, bemutatása (szemléletesen, a technológia folyamatianak gyakorlati példáin keresztül). Modellek csoportosítása a leíró differenciálegyenletek szerint. Fizikai alapok: fizikai, kémiai, fizikai-kémiai és elektrokémiai törvények, összefüggések megjelenése a technológiai folyamatokban. A törvények leírása differenciálegyenletekkel, szemléltető példák. Valós folyamatok, rendszerek: több jelenség egyidejű megjelenése, a törvények „egymásba kapcsolódása”. Gyakorlati példák kapcsolt folyamatokra a technológiai gyártásból: hőterjedés-termomechanika, hővezetés-diffúzió, gázok áramlása-hőterjedés, stb.

Számítógépes szimuláció, a modellezés gyakorlati felhasználása (4 óra elmélet/előadás + óra számítási gyakorlat):
A szimuláció gyakorlati lehetőségeinek bemutatása.
Számítógépes szimuláció fogalma. Számítógépes modellezés típusai és azok matematikai alapjai: véges differencia, véges elem, neurális háló stb. A különböző módszerek előnyei és hátrányai. Számítógépes modell létrehozásának menete. Bevezetés a numerikus módszerekbe, szemléltetés példákkal. Kapcsolat a numerikus leírás és a valóság között, az egyes megoldások hibái, stabilitása. Az egyes megoldások alkalmazhatósága a technológiai folyamatok modellezére.

Modellezési példák magas szintű programozási nyelveken (6 óra elmélet/előadás):

A már megismert elméleti alapok, numerikus módszerek elmélyítése saját programok írásával

Egyszerű modellek implementálásának folyamata (C nyelven, illetve Matlab környezetben), az elsajátított elméleti alapok gyakorlati felhasználása. Saját fejlesztésű programok implementálása azokra a speciális gyakorlati esetekre, amelyeknél a célszoftverek nem használhatóak. Szimulációk futtatása, szimulációs eredmények értelmezése, értékelése. A célszoftverek és a saját fejlesztésű programok összevetése gyakorlati példákon keresztül: a megfelelő megoldás kiválasztásának szempontjai.

Modellezés célszoftverek segítségével (6 óra elmélet/előadás + óra számítási gyakorlat):
A modern, hatékony modellező célszoftverek megismerése.
A technológia folyamatainak vizsgálatára alkalmas modellek készítésének folyamata célszoftverek segítségével. Az egyes szoftverek előnyeinek, hátrányainak, alkalmazási körének bemutatása. Matlab PDE toolbox, Simulink, Femlab (Comsol Multiphysics), freeware szoftverek. A megfelelő modellezőeszköz kiválasztásáank szempontjai a valós gyártási problémák hatékony, gyors megoldásához. Szimulációk futtatása, az eredmények értelmezése, kiértékelése.

Technológiai folyamatok, esettanulmányok (0 óra elmélet/előadás+ 14 óra műszerismertetés/gyakorlat):

Az elektronikai technológiában megjelenő jelenségek modellezése, a modellezés céljainak bemutatása.

· Újraömlesztéses forrasztás, optimalizálás a folyamat ablakra

· Gázok áramlása reflow kemencében, optimalizálás minimális gázmennyiségre

· Forrasztott kötés kialakulásának mechanizmusa

· Lézeres megmunkálás modellezése: abláció, forrasztás, hegesztés, vágás

· Alkatrész, készülék hűtésének optimalizálása, hőterjedés különböző formái

· Hőmérséklet hatására történő deformáció, mechanikai feszültség. A helyes anyagi paraméterek és geometria megválasztása

· Mechanikai modellek

· Flexibilis áramkörök mechanikai modellezése, a megfelelő anyagok és geometria kiválasztása a fellépő mechanikai feszültségek minimalizálásának érdekében

A tantárgy célja használható, kreatív tudás átadása a hallgatóknak az elektronikai technológiában leggyakrabban előforduló fizikai, kémiai, fizikai-kémiai, elektrokémiai jelenségek modellezésének és szimulációjának területén. Megismerteti a hallgatókkal a hasonlóságelmélet, a modellezés, valamint a modellezés és szimuláció matematikai alapjait, történetét és kapcsolatát a természetes emberi gondolkodással, ezáltal jelentős mértékben fejleszti a modellalkotási, elvonatkoztatási készséget. Betekintést ad a különböző hatékony számítógépes szimulációs módszerekbe, beleértve a soft-computing módszereket is. Részletesen – a matematikai alapok részletezésével és az elektroniakai technológia gyártási folyamataiból vett szemléltető példák segítségével – bemutatja a különböző természeti jelenségek megjelenését a technológiában, ezáltal a korábban elsajátított elméleti tudás jobb megértését, elmélyítését segíti elő. A tantárgy további célja a hallgatók modellezési készségének és a modellezés és szimuláció segítségével történő probléma-megoldási készségének fejlesztése valós modellezési problémák bemutatásának segítségével. A hallgatók ilyen módon elsajátítják az elektronikai gyártásban előforduló – méréssel vagy más gyakorlati úton nem felderíthető – problémák megoldását, kezelését. A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatóktól elvárható, hogy: legyenek tisztában a modellezés és szimuláció alapvető fogalmaival, céljaival,legyenek tisztában a hasonlóságelmélet alapjaival, áttekintésük legyen a modellek csoportosításáról, a szimulációk fajtáiról, a hatékony szimulációs eszközökről,képesek legyenek az elektronikai technológiában előforduló egyes fizikai, kémiai jelenségek modelljét felállítani, legyenek tisztában a tárgyalt természeti jelenségek leírásához szükséges matematikai alapokkal,ismerjék a tárgyalt jelenségek fizikai alapjait,ismerjék és alkalmazni tudják a tárgyalt numerikus módszereket,áttekintésük legyen a modern és hatékony célszoftverekről,legyenek tisztában a modellezés és szimuláció céljaival és szerepével az elektronikai technológia területén,legyenek képesek modell készítésére egyszerűbb – az elektronikai gyártásból vett – valós problémákról, valamint legyenek képesek a szimulációs eredmények felhasználására a problémamegoldásban és paraméterek optimalizálásában.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

A tantárgy elméleti anyaga a 2 óra/hét kiméretű, 14 * 2 óra/hét formában szervezett előadásokon kerül ismertetésre. Az 1 óra/hét kiméretű, 7 * 2 óra/hét formában megtartott gyakorlatokon a hallgatók tantermi gyakorlaton vesznek részt, ahol elektronikai technológia területéről kiragadott esettanulmányok kerülnek ismertetésre, illetve a házi feladattal kapcsolatban konzultálhatnak.

Tanulástámogató anyagok

Online források

Bernard P. Zeigler, Tag Gon Kim Herbert Praehofer: Theory of modelling and simulation, Academic Press, 2000 (second edition); Won Young Yang, Wenwu Cao, Tae-Sang Chung, John Morris: Applied Numerical Methods Using MATLAB, Wiley, 2005; Stanley J. Farlow: Partial Differential Equations for Scientists and Engineers, Dover, 1982 David S. Burnett: Finite element analysis, Addison-Wesley, 1988

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Matematika Fizika Anyagtudomány Elektronikai technológia, Fizikai, kémiai és nanotechnológiák tárgy aláírása

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Matematika Fizika Anyagtudomány Elektronikai technológia, Fizikai, kémiai és nanotechnológiák tárgy aláírása

Általános szabályok

Követelmények: A szorgalmi időszakban: Az aláírás megszerzésének feltétele a kiadott feladat elkészítése és beadása. Beadási határidő: utolsó tanulmányi hét. A vizsgaidőszakban: A tantárgy írásbeli vizsgával zárul. Pótlási lehetőségek: A szorgalmi időszakban be nem adott házifeladat a pótlási héten beadható.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.