İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı Mühendislikte Optimizasyon Teknikleri Course Name Optimization Techniques in Engineering Kodu (Code) MAK532E Bölüm / Program (Department/Program) Dersin Türü (Course Type) Dersin İçeriği (Course Description) 30-60 kelime arası Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet Yarıyılı (Semester) Bahar (Spring) Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) 3 7,5 Makina Mühendisliği / Katı Cisimlerin Mekaniği (Mechanical Engineering / Solid Mechanics) Seçmeli (Elective) Dersin Dili (Course Language) Ders Türü (Course Type) Seçmeli (Elective) İngilizce (English) Lineer programlama yöntemleri. Simpleks yöntemi. Dualite. Kısıtsız optimizasyon. Kısıtlamalı sıradan minimum problemleri. Klasik çarpanlar yöntemi, azalma yöntemleri ve kuasi-newton yöntemleri. İkinci mertebeden gerek şartlar. Sürekli gradyen yöntemleri, conjuge gradyenler. Nonlineer programlama. Optimum tasarım konseptleri. Optimizasyon problemleri için kod geliştirme ve kullanma. Linear programming methods. Simplex method. Duality. Unconstrained optimization. Ordinary minimum problems with constraints. The classical multiplier method, descent methods, and quasi-newton methods. Second order necessary conditions. Continuous gradient methods, conjugate gradients. Nonlinear programming. Optimum design concepts. Using and developing codes for the solution of optimization problems. 1. Mühendislikte kullanılan optimizasyon tekniklerinin öğretilmesi. 2. Temel optimizasyon teorilerinin verilmesi. 3. Optimizasyon tekniklerini mühendislik problemlerine uygulama yeteneğinin kazandırılması. 1. To teach optimization techniques used in engineering. 2. To teach fundamental optimization theories. 3. To gain the ability of application of optimization techniques to engineering problems. Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenci; 1. Temel doğrusal ve doğrusal olmayan optimizasyon yöntemlerini, 2. Optimizasyon problemlerinin formulasyonu ve çözme, 3. Mühendislik problemlerine optimizasyon yöntemlerinin uygulanması, 4. Sayısal optimizasyon yöntemleri ile problem çözme konularında temel bilgileri edinip, çalışmalarında kullanabilme becerisine sahip olacaktır. Students who successfully complete this course obtains fundamental information and ability to use 1. Basic linear and nonlinear optimization techniques, 2. Formulation and solution of optimization problems, 3. Application of optimization techniques to engineering problems, 4. Problem solving by using numerical optimization techniques.
Ders Kitabı (Textbook) Diğer Kaynaklar (Other References) Maddeler halinde en çok 5 adet Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları -Urmila M. Diwekar, 2010, Introduction to Applied Optimization, Springer. -Stephen Boyd and Lieven Vandenberghe, 2004, Convex Optimization, Cambridge University Press. -Kirsh, U., Structural Optimization, Springer-Verlag, 1993. Dersin daha anlaşılır olması için ödevler verilecektir. Ödevler programlama gerektirecektir. Homework assignments will be given to have a better understanding of the course. Homework sets will require programming assignments. (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar Ödevlerin hazırlanmasında bilgisayardan yararlanılabilir. Computer can be used in the preparation of homework. (Other Activities) Başarı Değerlendirme Sistemi Faaliyetler (Activities) Adedi* (Quantity) Yıl İçi Sınavları (Assessment Criteria) (Midterm Exams) 1 Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler (Homework) 5 Projeler (Projects) 1 Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam) 1 *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur. Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) % 20 (20 %) % 20 (20 %) % 20 (20 %) % 40 (40 %)
DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Lineer programlama yöntemleri. 1 2 Simpleks yöntemi. Dualite. 1, 2 3 Dualite. Kısıtsız optimizasyon. 1, 2 4 Kısıtsız optimizasyon. 2, 4 5 Kısıtlamalı sıradan minimum problemleri. Klasik çarpanlar yöntemi. 1, 2 6 Kısıtlamalı sıradan minimum problemleri. Klasik çarpanlar yöntemi. 1, 4 7 Azalma yöntemleri ve kuasi-newton yöntemleri. 2, 4 8 İkinci mertebeden gerek şartlar. 2 9 Sürekli gradyen yöntemleri, conjuge gradyenler. 1, 2 10 Nonlineer programlama. 1, 2, 3 11 Nonlineer programlama. 1, 3 12 Optimum tasarım konseptleri. 2, 3, 4 13 Optimum tasarım konseptleri. 2, 3, 4 14 Optimizasyon problemleri için kod geliştirme ve kullanma. 3, 4 1. Temel doğrusal ve doğrusal olmayan optimizasyon yöntemlerini, 2. Optimizasyon problemlerinin formulasyonu ve çözme, 3. Mühendislik problemlerine optimizasyon yöntemlerinin uygulanması, 4. Sayısal optimizasyon yöntemleri ile problem çözme COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Linear programming methods. 1 2 Simplex method. Duality. 1, 2 3 Duality. Unconstrained optimization. 1, 2 4 Unconstrained optimization. 2, 4 5 Ordinary minimum problems with constraints. The classical multiplier method 1, 2 6 Ordinary minimum problems with constraints. The classical multiplier method 1, 4 7 Descent methods, and quasi-newton methods. 2, 4 8 Second order necessary conditions. 2 9 Continuous gradient methods, conjugate gradients. 1, 2 10 Nonlinear programming. 1, 2, 3 11 Nonlinear programming. 1, 3 12 Optimum design concepts. 2, 3, 4 13 Optimum design concepts. 2, 3, 4 14 Using and developing codes for the solution of optimization problems. 3, 4
Dersin Katı Cisimlerin Mekaniği Programıyla İlişkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (programa ait çıktılar) i ii iii iv v vi vii viii ix x xi xii Lisans düzeyi yeterliliklerine dayalı olarak, makina tasarımı alanında bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirebilme ve derinleştirebilme(bilgi). Katı cisim mekaniğinin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayabilme, bu alanda edindiği uzmanlık düzeyindeki kuramsal ve uygulamalı bilgileri farklı disiplin alanlarından ve özellikle biyomühendislikten gelen bilgilerle bütünleştirerek kullanabilme, yorumlayabilme ve yeni bilgiler oluşturabilme (bilgi ve beceri). Makina tasarımında karşılaşılan sorunları araştırma yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme, bu alandaki uygulamalarda karşılaşılan ve öngörülemeyen karmaşık sorunların çözümü için yeni stratejik yaklaşımlar geliştirebilme ve sorumluluk alarak çözüm üretebilme (beceri). Katı cisim mekaniğinde uzmanlık gerektiren bir çalışmayı bağımsız olarak yürütebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği). Bu alandaki sorunların çözümlenmesinin gerektiği ortamlarda liderlik yapabilme ve edindiği uzmanlık düzeyindeki bilgi ve becerileri eleştirel bir yaklaşımla değerlendirebilme ve öğrenmesini yönlendirebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği). Mekanik tasarımdaki güncel gelişmeleri ve kendi çalışmalarını, nicel ve nitel veriler ile destekleyerek, alanındaki ve alanı dışındaki gruplara, yazılı, sözlü ve görsel olarak sistemli biçimde aktarabilme, sosyal ilişkileri ve bu ilişkileri yönlendiren normları eleştirel bir bakış açısı ile inceleyebilme, geliştirebilme ve gerektiğinde değiştirmek üzere harekete geçebilme. (İletişim ve sosyal yetkinlik). Bir yabancı dili en az Avrupa Dil Portföyü B2 genel düzeyinde kullanarak sözlü ve yazılı iletişim kurabilmek (İletişim ve sosyal yetkinlik). Ticari yazılım kullanımı ve program yazılımı becerilerini kazanma (İletişim ve sosyal yetkinlik). Makina tasarımı ve biyomekanik konularında verilerin toplanması, yorumlanması, uygulanması ve duyurulması aşamalarında toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerleri gözeterek denetleyebilme ve bu değerleri öğretebilme (Alana özgü yetkinlik). Katı cisimlerin mekaniği ile ilgili konularda strateji, politika ve uygulama planları geliştirebilme ve elde edilen sonuçları, kalite süreçleri çerçevesinde değerlendirebilme (Alana özgü yetkinlik). Katı cisimlerin mekaniği konusunda özümsedikleri bilgiyi, problem çözme ve/veya uygulama becerilerini, disiplinlerarası çalışmalarda ve özellikle biyomühendislik alanında kullanabilme (Alana özgü yetkinlik). Kendi çalışmalarını, alanındaki uluslararası platformlarda, yazılı, sözlü ve/veya görsel olarak aktarabilme (Alana özgü yetkinlik). Katkı Seviyesi 1 2 3 (1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam)
Relationship Between Course and Solid Mechanics Curriculum Program outcomes Developing and intensifying knowledge in the area of mechine design, i based upon the competency in the undergraduate level (knowledge). Grasping the inter-disciplinary interaction related to solid mechanics related area, the ability to interprete and to form new types of knowledge by combining the knowledge from the expert-level theoretical and ii practical knowledge acquired in te area and the knowledge from various other disciplines, particularly from the bioengineering (knowledge and skill). Solving the problems faced in machine design area by making use of the research methods, the ability to develope new strategic approaches to iii solve the unforeseen and complex problems arising in the practical processes of one's area and coming up with solutions while taking responsibility. The ability to carry out a specialistic study related to solid mechanics area iv independently (competence to work independently and take responsibility). Fulfilling the leader role in the environments where solutions are sought for the problems related to the area and assessing the specialistic v knowledge and skill gained through the study with a critical view and directing one's own learning process (competence to work independently, learning competence and take responsibility). Systematically transferring the current developments in the area of mechanical system design and one's own work to other groups in and out of the area; in written, oral and visual forms, ability to see and develope vi social relationships and the norms directing these relationships with a critical look and the ability to take action to change these when necessary (Communication and Social Competency). Proficiency in a foreign language-at least European Language Portfolio B2 vii Level-and establishing written and oral communication with that language (Communication and Social Competency). Using the computer software together with the information and viii communication technologies efficiently and according to the needs of the area (Communication and Social Competency). Paying regard to social, scientific, cultural and ethical values during the collecting, interpreting, practicing and announcing processes of the area ix related data and the ability to teach these values to others (Area Specific Competency). Developing strategy, policy and application plans concerning the subjects related to the solid mechanics area and the ability to evaluate the end x results of these plans within the frame of quality processes (Area Specific Competency). Using the knowledge and the skills for problem solving and/or application xi (which are processed within the solid mechanics area) in inter-disciplinary studies, particularly in bioengineering area (Area Specific Competency). In the programs with thesis, the ability to present one's own work within xii the international environments orally, visually and in written forms (Area Specific Competency). (1: Little, 2. Partial, 3. Full) Level of Contribution 1 2 3 Düzenleyen (Prepared by) Prof.Dr. Ata MUĞAN Tarih (Date) 16.01.2012 İmza (Signature)
DERS YÜKÜ HESAPLAMA FORMU Dersin Kodu MAK 532E Dersin Adı Optimization Techniques in Engineering Dersin Dili İngilizce Dersin Kredisi 3(3+0+0) Dersin ECTS Kredisi 7,5 Hafta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 TOPLAM Saat Kazanılan Beceri I I I I I I I I II II II III III IV (Çıktılar) Haftalık Ders 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 42 Laboratuar Uygulama Dersle ilgili Sınıf dışı Etkinlikler 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 84 Sınavlar ve Sınava Hazırlık 2 2 2 2 2 2 8 2 2 2 2 2 8 2 8,5 8 56,5 Toplam Saat 11 11 11 11 11 11 17 11 11 11 11 11 17 11 8,5 8 182,5 Ders Değerlendirme 1 adet ara sınav (%20), 1 adet proje (%20), 5 adet ödev (%20), Final sınavı (%40) Sistemi Ders Çıktıları Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler I. Yapısal elemanların gerilme, şekil değiştirme ve yerdeğiştirme hesaplarını enerji yöntemleriyle yapabilme. II. Kesin çözümün bulunamadığı durumlarda yaklaşık çözümler elde edebilme III. Kolon stabilitesini enerji yöntemiyle belirleyebilme IV. Sürekli sistemlerin titreşim analizini yapabilme konularında ileri düzeyde bilgiler edinip, mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi kazanacaktır Tarih 16.01.2012 Formu Hazırlayan Formu Onaylayan Prof.Dr. Ata MUĞAN