Системна інженерія - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
| Галузь знань | 12 Інформаційні технології |
| Спеціальність | 126 Інформаційні системи та технології |
| Освітня програма | Інтегровані інформаційні системи |
| Статус дисципліни | Нормативна |
| Форма навчання | очна(денна)/дистанційна |
| Рік підготовки, семестр | 2 курс, весняний семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кредити (120 годин (36 – лекції, 18 – лабораторні, 66 - СРС)) |
| Семестровий контроль/ контрольні заходи | екзамен, модульний контроль |
| Розклад занять | http://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лектор, лабораторні: к.т.н., доцент Сокульський Олег Євгенович, моб. (063) 427-77-09 |
| Розміщення курсу | https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=251 |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Необхідність вивчення навчальної дисципліни. Зростання масштабів і ускладнення способів організації людської діяльності по створенню систем, підвищення ступеня відповідальності за її результати, швидке зростання складності наукових, технічних і управлінських проблем привели до появи в середині ХХ століття нової прикладної системної методології - системної інженерії. Сьогодні світове наукове і індустріальне співтовариства визнають системну інженерію як методологічну основу організації та здійснення діяльності по створенню систем будь-якого класу і призначення.
Вітчизняні підприємства, зайняті в області високих технологій, відчувають дедалі більший дефіцит інженерних кадрів, здатних створювати конкурентоспроможну продукцію і послуги. в результаті великі компанії, що працюють в атомній, аерокосмічній, оборонній, енергетичній та інших галузях, змушені у все зростаючих масштабах залучати зарубіжних фахівців, витрачаючи на це чималі ресурси.
Мета дисципліни: сформувати у студентів знання та вміння з питань концепцій, принципів та методів розробки гетерогенних інженерно-насичених систем технічного і соціально-технічного характеру, які використовують передові технології для досягнення своїх функціональних можливостей.
Предмет дисципліни: загальновизнані методології і сучасні технології створення інженерно-насичених систем технічного і соціально-технічного характеру різного ступеня складності.
Програмні результати навчання
| ЗН 27 | Знання базових компонентів організаційного та операційного рівнів інформаційних систем. |
|---|---|
| УМ 19 | Виконувати порівняльний аналіз відомих реалізацій компонентів організаційного (бізнесового) рівня інформаційних систем за функціональними можливостями бізнес-процесів, виконувати порівняльний аналіз контролерів, давачів, виконавчих пристроїв процесного рівня та їх інтеграції. |
Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Пререквізити: вміти користуватися комп’ютером на рівні адміністратора та програмувати.
Міждисциплінарні зв’язки. Дисципліна базується на дисциплінах: «Іноземна мова», «Програмування», «Теорія ймовірностей, ймовірнісні процеси і математична статистика», «Теорія систем та системний агналіз».
Постреквізити. Дисципліни, які будуть використовувати результати навчання даного курсу: «Переддипломна практика», «Дипломне проектування».
Зміст навчальної дисципліни
Розділ 1.
Тема 1.1. Системна інженерія і сучасні системи.
Тема 1.2. Ландшафт системної інженерії.
Тема 1.3. Структура складних систем.
Тема 1.4. Процес розробки системи.
Тема 1.5. Управління системною інженерією.
Розділ 2.
Тема 2.1. Аналіз потреб.
Тема 2.2. Дослідження концепції.
Тема 2.3. Визначення концепції системи.
Тема 2.4. Аналіз та підтримка прийняття рішень.
Розділ 3.
Тема 3.1. Ескізне проектування.
Тема 3.2. Інженерія програмних систем.
Тема 3.3. Технічне проектування.
Тема 3.4. Комплексування і атестація.
Тема 3.5. Виробництво.
Тема 3.6. Експлуатація і супровід.
Навчальні матеріали та ресурси
Базова література
1. Левенчук А. И. Системное мышление: Учебник / Анатолий Левенчук. — Бостон-Ульдинген-Киев: Проект «Баловство», Толиман, 2019. — 534 с. ISBN 978-1-62540-081-9
2. Косяков А., Свит У., Сеймур С., Бимер С. Системная инженерия. Принципы и практика / Пер. с англ. под ред. В. К. Батоврина. — М.: ДМК Пресс. — 2014. — 636 с. ISBN 978-5-97060-068-9.
3. Шамие К. Системная инженерия для «чайников»: ограниченная серия от IBM. — John Wiley & Sons, Inc., 2014. — 69 с.
4. Гуд Г.-Х., Макол Р.-Э. Системотехника. Введение в проектирование больших систем, пер. с англ. — М., 1962.
5. Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge (SEBoK) 2.0 / Robert Cloutier, Editor in Chief. — San Diego, CA: International Council on Systems Engineering (INCOSE), 2019.
Додаткова література
1. Мизгулин В. В. Системный инженер. Как начать карьеру в новом технологическом укладе. — Изд-во «Издательские решения». — 2017. — 178 с. ISBN 978-5-4485-4498-9
2. Халл Э., Джексон К., Джереми Д. Инженерия требований / Пер. с англ. под ред. В. К. Батоврина. — М.: ДМК Пресс. — 2017. — 224 с. ISBN 978-5-97060-214-0
3. Батоврин В. К. Толковый словарь по системной и программной инженерии: учеб. пособие. — М. ДМК Пресс, 2012. — 280 с. ISBN 978-5-94074-818-2
4. NASA Systems Engineering Handbook. NASA. 1995. SP-610S.
5. Systems Engineering Handbook, version 2a. INCOSE, 2004.
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Лекційні заняття.
| № з/п | Назва теми лекції та перелік основних питань |
|---|---|
| 1-2 | Тема 1.1. Системна інженерія і сучасні системи. Що таке системна інженерія? Походження системної інженерії. Приклади систем, які потребують системного інженера. Системна інженерія як професія. Модель розвитку кар'єри системного інженера. Сила системної інженерії. Література: основна література – 3, 4; додаткова – 3. |
| 3-4 | Тема 1.2. Ландшафт системної інженерії. Точка зору системного інженера. Представлення в системній інженерії. Предметні області, пов'язані з системами. Сфери діяльності, пов'язані з системною інженерією. Підходи системної інженерії. Системна інженерія. Дії та результати. Література: основна література – 1,4; додаткова – 2, 5. |
| 5-6 | Тема 1.3. Структура складних систем. Складові частини і інтерфейси системи. Ієрархія складних систем. Складові частини системи. Оточення системи. Інтерфейси і взаємодії. Складність в сучасних системах. Література: основна література – 2; додаткова – 1. |
| 7-8 | Тема 1.5. Процес розробки системи. Застосування системної інженерії протягом життєвого циклу системи. Життєвий цикл системи. Література: основна література – 4, 5; додаткова – 6. |
| 9-10 | Тема 1.5. Процес розробки системи. Еволюційні характеристики процесу розробки. Метод системної інженерії. Випробування протягом розробки системи. Література: основна література – 4, 5; додаткова – 6. |
| 11-12 | Тема 1.6. Управління системною інженерією. Управління розробкою системи і ризиками. Ієрархічна структура робіт. План управління системною інженерією. Управління ризиком. Організація системної інженерії. Література: основна література – 1; додаткова – 2, 3. |
| 13-14 | Тема 2.1. Аналіз потреб. Виникнення нової системи. Системний аналіз. Аналіз функціонування. Оцінка здійсненності. Валідація потреб. Вимоги призначення системи. Література: основна література – 2, 4; додаткова – 3, 6. |
| 15-16 | Тема 2.2. Дослідження концепції. Розробка вимог до системи. Аналіз вимог призначення. Визначення вимог до показників функціонування. Дослідження концепцій реалізації. Валідація вимог до показників функціонування. Література: основна література – 1, 6; додаткова – 3. |
| 17-18 | Тема 2.3. Визначення концепції системи. Визначення концепції системи. Аналіз вимог до показників функціонування. Аналіз функціонування і формування функціональних вимог. Прив'язка функцій. Вибір концепції. Валідація концепції. Планування розробки системи. Побудова архітектури системи. Мови системного моделювання. Моделе-орієнтована системна інженерія. Специфікація функціональних вимог до системи. Література: основна література – 2, 4; додаткова – 2, 3. |
| 19-20 | Тема 2.4. Аналіз та підтримка прийняття рішень. Прийняття рішень. Моделювання протягом розробки системи. Статичне моделювання для прийняття рішень. Література: основна література – 1, 4; додаткова – 2, 3. |
| 21-22 | Тема 2.4. Аналіз та підтримка прийняття рішень. Імітаційне моделювання. Аналіз компромісів. Короткий огляд теорії ймовірностей. Методи оцінювання. Література: основна література – 1, 4; додаткова – 2, 3. |
| 23-24 | Тема 3.1. Ескізне проектування. Зниження ризиків програми. Аналіз вимог. Аналіз функціонування і проектування. Розробка дослідного зразка як методика пом'якшення ризику. Стендові випробування. Зниження ризику.
|
| 25-26 | Тема 3.2. Інженерія програмних систем. Подолання складності і абстрактності. Природа розробки програмного забезпечення. Моделі життєвих циклів розробки ПЗ. Розробка концепції ПЗ: аналіз і проектування. Література: основна література – 3, 5; додаткова – 2. |
| 27-28 | Тема 3.2. Інженерія програмних систем. Розробка методами програмної інженерії: кодування і автономне тестування. Інтеграція і тестування ПЗ. Управління програмною інженерією. Література: основна література – 3, 5; додаткова – 2. |
| 29-30 | Тема 3.3. Технічне проектування. Реалізація складових частин системи. Аналіз вимог. Аналіз функціонування і проектування. Проектування компонентів. Валідація проектних рішень. Управління конфігурацією. Література: основна література – 3, 4; додаткова – 1, 2. |
| 31-32 | Тема 3.4. Комплексування і атестація. Комплексування, випробування і атестація системи в цілому. Планування і підготовка випробувань. Комплексування системи. Доводчі випробування системи. Натурні випробування і атестація. Література: основна література – 1, 2; додаткова – 2, 4. |
| 33-34 | Тема 3.5. Виробництво. Системна інженерія на заводі. Проектування з урахуванням виробництва. Перехід від розробки до виробництва. Виробничі операції. Набуття знань про виробництво. Література: основна література – 2, 3; додаткова – 3, 4. |
| 35-36 | Тема 3.6. Експлуатація і супровід. Установка, технічне обслуговування та модернізація системи. Введення в експлуатацію і перевірка. Супровід під час експлуатації. Суттєві зміни в системі: модернізація. Урахування особливостей експлуатації при розробці системи. Література: основна література – 2, 3; додаткова – 3, 4. |
**
**
Лабораторні заняття.
Призначення лабораторних робіт — закріпити, розширити й поглибити знання, здобуті студентами на лекціях та під час самостійного вивчення ними першоджерел.
Основні завдання циклу лабораторних робіт:
- оволодіти методологією системної інженерії;
- отримати вміння моделювати предметну область засобами створення діаграм мови SysML.
| № з/п | Назва лабораторної роботи |
|---|---|
| 1 | Вибір об’єкта системної інженерії |
| 2 | Контекстна діаграма |
| 3 | Діаграма вимог |
| 4 | Ієрархічна структура робіт |
| 5 | Діаграма варіантів використання (прецедентів) |
| 6 | Діаграма визначення блоків |
| 7 | Діаграма діяльності |
| 8 | Діаграма послідовності |
| 9 | Діаграма станів |
| 10 | Діаграма пакетів |
| 11 | Діаграма внутрішньої структури |
| 12 | Параметрична діаграма |
Самостійна робота студента/аспіранта
| № з/п | Назва теми, що виноситься на самостійне опрацювання | Кількість годин СРС |
|---|---|---|
| 1 | Співвідношення між системною інженерією та системним аналізом. | 4 |
| 2 | Дисципліни, що перекриваються з системною інженерією. | 4 |
| 3 | Принципи значності, унікальності та уніфікованості. | 4 |
| 4 | Моделі життєвого циклу системи. | 4 |
| 5 | Техніка мережевого планування. | 4 |
| 6 | Доцільність використання науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт на етапі аналізу потреб. | 4 |
| 7 | Програмні засоби документування вимог до показників функціонування. | 4 |
| 8 | Формальні методи представлення функціональних блоків системи і взаємодій між ними. | 4 |
| 9 | Системи підтримки прийняття рішень. | 4 |
| 10 | Доцільність створення прототипу на етапі ескізного проектування. | 4 |
| 11 | Об’єктно-орієнтована системна інженерія (OOSE). | 4 |
| 12 | Робота робочих груп по конфігурації інтерфейсів (ICWG). | 4 |
| 13 | Структура генерального плану випробувань та атестації (TEMP). | 4 |
| 14 | Застосування міждисциплінарних комплексних робочих груп (IPT). | 4 |
| 15 | Виведення із експлуатації та утилізація системи. | 4 |
| 16 | Підготовка до екзамену. | 6 |
Політика та контроль
Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Система вимог, які ставляться перед студентом:
- відвідування лекційних та лабораторних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу;
- на лекції викладач користується власним презентаційним матеріалом;
- викладач використовує LMS Moodle для викладання матеріалу поточної лекції, додаткових ресурсів, лабораторних робіт та інше;
- викладач відкриває доступ до певної директорії LMS Moodle для завантаження електронних звітів з лабораторних робіт;
- на лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу. Усі питання студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час;
- лабораторні роботи захищаються студентом особисто. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту;
- етапи модульної контрольні роботи та семестровий контроль відбуваються шляхом тестування на лабораторних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін.) за допомогою програмного забезпечення для контролю та перевірки знань SunRav TestOfficePro Pro або LMS Moodle;
- заохочувальні бали виставляються за: активну участь на лекціях; участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць, презентацій по одній із тем СРС тощо. Кількість заохочуваних балів - не більше 10;
- студенти повинні сумлінно та самостійно (крім випадків, які санкціоновано передбачають групову роботу) виконувати навчальні та дослідницькі завдання, поважати наукові та навчальні здобутки інших, посилатися на джерела, з яких береться інформація, незалежно від того, в якому вигляді вона опублікована – в електронному чи паперовому, у разі виникнення труднощів під час виконання навчальних чи дослідницьких завдань звертатися за санкціонованою допомогою до колег, викладачів та наукових керівників, робити оригінальну роботу для кожної дисципліни, використовувати у науковій та навчальній діяльності тільки надійні та достовірні джерела інформації, нагадувати колегам про неприпустимість порушення академічної чесності;
- неприйнятними у навчальній та науково-дослідницькій діяльності для студентів є:
1) Плагіат – навмисне чи усвідомлене оприлюднення (опублікування), повністю або частково, чужого твору (тексту або ідей) під іменем особи, яка не є автором цього твору, без належного оформлення посилань.
2) Шахрайство, а саме:
- фальсифікація або фабрикація інформації, наукових результатів та наступне використання їх в академічній роботі;
- підробка підписів в офіційних документах (залікових книжках, актах, звітах, угодах тощо);
- використання під час контрольних заходів заборонених допоміжних матеріалів або технічних засобів (шпаргалки, мікронавушники, телефони, планшети тощо);
- посилання на джерела, які не використовувалися в роботі;
- списування (реплікація) при складанні будь-якого виду підсумкового або поточного контролю;
- проходження процедур контролю знань підставними особами;
- здавання або репрезентація різними особами робіт з однаковим змістом як результату навчальної чи наукової діяльності.
3) Несанкціонована співпраця, а саме:
- надання допомоги для здійснення акту академічної нечесності − навмисна чи усвідомлена допомога або спроба допомоги іншому вчинити акт академічної нечесності;
- придбання в інших осіб чи організацій з наступним поданням як власних результатів навчальної та наукової діяльності (звітів, рефератів, контрольних, розрахункових, курсових, дипломних та магістерських робіт, есе, статей, монографій, навчальних посібників тощо).
4) Пропонування чи отримання неправомірної винагороди при оцінюванні результатів успішності, виконання навчальних чи дослідницьких завдань.
5) Використання родинних або службових зв’язків для отримання позитивної або вищої оцінки при складанні будь-якого виду підсумкового контролю або переваг у роботі.
Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
1. Рейтинг студента з кредитного модуля розраховується виходячи із 100-бальної шкали, з них 48 балів складає стартова шкала. Стартовий рейтинг (протягом семестру) складається з балів, що студент отримує за:
виконання лабораторних робіт (9 робіт);
виконання модульної контрольної роботи (3 етапи).
2. Критерії нарахування балів:
2.1. Виконання лабораторних робіт:
бездоганна робота – 3 бали;
є несуттєві недоліки у підготовці та/або виконанні роботи – 2,5 бали;
є певні недоліки у підготовці та/або виконанні роботи – 2 бали;
є суттєві недоліки у підготовці та/або виконанні роботи – 1,5 бали;
робота не виконана, не захищена або здана невчасно – 0 балів.
Кожна невдала спроба здачі лабораторної роботи - -0,5 балів.
2.2. Виконання модульної контрольної роботи (МКР):
- 0-4 балів за кожен з трьох етапів.
3. Умовою позитивної першої атестації є отримання не менше 8 балів та виконання лабораторних робіт №№ 1-4. Умовою позитивної другої атестації – отримання не менше 16 балів та виконання лабораторних робіт №№ 1-8.
4. Допуском до певного етапу модульного контролю є виконані та захищені лабораторні роботи (1-ого - №№ 1-4, 2-ого – №№ 1-8, 3-ого - №№ 1-12). Умовою допуску до екзамену є зарахування всіх лабораторних робіт та стартовий рейтинг не менше 24 балів.
5. Екзамен та етапи модульного контролю проводяться шляхом електронного тестування за допомогою програми Sunrav TestOfficePro 5 або LMS Moodle, які використовується для створення тестів, проведення тестування і обробки його результатів. Загальна кількість питань – 100. Ваговий бал екзамену – 52 бали.
Правильна відповідь на питання – 0,52 бали.
Частково правильна відповідь на питання – більше 0 та менше 0,52 балів.
Неправильна відповідь на питання – 0 балів.
6. Сума стартових балів та балів за екзамен переводиться до екзаменаційної оцінки згідно з таблицею:
| Бали | Оцінка |
|---|---|
| 100…95 | Відмінно |
| 94…85 | Дуже добре |
| 84…75 | Добре |
| 74…65 | Задовільно |
| 64…60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| є не зараховані лабораторні роботи або загальний рейтинг < 24 балів | Не допущено |
7. Якщо здобувач, за невиконання умов допуску до семестрового контролю, отримав у відомості семестрового контролю запис «не допущений» або виконав умови допуску до семестрового контролю, але за результатами екзамену отримав оцінку «незадовільно», йому надається право (після виконання всіх умов допуску) на дві спроби для її ліквідування шляхом електронного тестування за допомогою програми Sunrav TestOfficePro 5 або LMS Moodle. Для отримання задовільної оцінки (60 балів) здобувач повинен набрати не менше 72 балів зі 100 (з урахуванням можливості відгадування правильних відповідей).
Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
• для забезпечення якісного контролю рівня знань перелік питань, які виносяться на модульний та семестровий контроль, студентам не надається;
• на початку семестру викладач аналізує існуючі курси по тематиці дисципліни та пропонує пройти відповідні безкоштовні курси студентам. Після отриманням студентом сертифікату проходження дистанційних чи онлайн курсів за відповідною тематикою, викладач додає до рейтингу студента певну кількість балів за попередньою домовленістю з групою.
Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус):
Складено доцент, к.т.н., Сокульський Олег Євгенович
Ухвалено кафедрою ІСТ(протокол № 1 від 30.08.2021 р.)
Погоджено Методичною комісією факультету[1] (протокол № 1 від 30.08.2021 р.)
