Інфраструктура інформаційно-управляючих систем - 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 | Інформаційні управляючі системи та технології |
| Статус дисципліни | Нормативна |
| Форма навчання | очна(денна)/очна(денна)/заочна/дистанційна |
| Рік підготовки, семестр | 3 курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кредити (120 годин) |
| Семестровий контроль/ контрольні заходи | екзамен |
| Розклад занять | 4 годин на тиждень: лекції – 2год; комп’ютерний практикум – 2год |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лектор, лабораторні: к.т.н., доцент, Тимошин Юрій Афанасійович y.timoshin@gmail.com моб. +38(096) 387 51 74 |
| Розміщення курсу | Посилання на дистанційний ресурс: http://ist.kpi.ua/syllabus/uk/Teachers; GOOGLE Disc викладача |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Дисципліна «Інфраструктура інформаційно—управляючих систем» є дисципліною професійної підготовки навчального плану бакалаврів з спеціальності «Інформаційні системи і технології» і грає важливу роль у підготовці фахівців.
Предмет навчальної дисципліни – інфраструктура та підходи до розробки архітектури інформаційно—управляючих систем і прикладних технологій, аналіз взаємного впливу бізнес-процесів і структури організації, відповідних замовлень на архітектуру ІТ процесів та структуру систем, що визначають процеси обробки і збереження інформації та формування результату для управління рівня корпоративної архітектури та сучасних технологій для «розумних» складних об’єктів типу Індустріального Інтернету Речей (ІІоТ), Інтернету роботизованих речей (IoRT), Industrial Cloud, як складових частин Інтернету Речей (ІоТ) – новому напрямку розбудови інтелектуальних систем керування, які пов’язані з розвитком систем контролю та управління таких об’єктів, як Smart City, Smart Energy, Smart Water, іншими, які характеризуються значною складністю, розподіленістю та мають особливі ознаки та характеристики, наприклад, велику кількість інтелектуальних систем і пристроїв, генерують великі потоки даних, оперують десятками і сотнями тисяч сенсорів, а також інформаційно-управляючих систем типу кібер-фізичних, що мають великий вектор параметрів управління, цифрові моделі як техпроцесів та об’єктів керування, так і цифрових моделей вихідної продукції, які треба моніторити та візуалізувати для якісного контролю та керування.
Цей курс базується на таких забезпечуючих дисциплінах: «Комп’ютерні мережі», «Бази даних», «Розподілені системи обробки інформації», «Методологічні основи створення ІС», «Проектування інформаційних систем», «Управління проектами», «Технології Інтернету речей», «Робототехнічні системи та комплекси», «Інтелектуальні технології в робототехніці», «Безпека інформаційних систем».
Перелік дисциплін, що забезпечуються: «Технології проектування і реалізації інформаційних систем», «Технології створення Інтернету речей», «Теорія управління робототехнічними системами», «Методи та засоби управління інфраструктурою інформаційних технологій», переддипломна практика, дипломне проектування.
Мета вивчення дисципліни – набуття фахових компетентностей, теоретичних знань і практичних навичок з аналізу технологій розбудови архітектури та структури складних інформаційно-управляючих систем для об’єктів корпоративного середовища, включаючи використання архітектурних реалізацій технології клієнт-сервер, технологій сервісно-орієнтованої архітектури, сервісів хмарних технологій, мультиагентних технологій для слабко-зв’язаних програмних компонентів і систем, SCADA- систем та MES – систем керування виробництвом в реальному часі, ERP та MRP, інфраструктурних компонентів єдиного інформаційного простору, таких, як сучасні технології Інтернету Речей (ІоТ), Інтернету роботизованих речей (IoRT), Індустріального ІоТ (ІІоТ), основою яких є ІУС та розподілені системи обробки даних. Визначення обґрунтованого вибору критеріїв оптимізації та адаптації до середовища їх функціонування, синхронізації з існуючими виробничими системами і об’єктами моніторингу та управління, з метою гармонізації технічних пристроїв з людьми, створення дружньої взаємодії з інтелектуальними роботизованими системами, об’єктами управління Smart City, Smart Energy, Smart Water, інших «розумних» систем, які генерують потоки великих даних, є визначальними компонентами розвитку інфраструктури інформаційно-управляючих систем нового покоління для покращення умов життя людей та підвищення їх безпеки.
Предметом вивчення дисципліни є закони розвитку ІТ-технологій, методи та засоби аналізу, проектування і розбудови архітектури інформаційних систем та інформаційно-управляючих систем, рівні їх абстракції та представлення, структури ІТ систем, структур даних та додатків, моделі середовища для функціонування систем промислового керування, що складають базові компоненти моделі інфраструктури ІУС, методики розробки ІТ- архітектури підприємства на базі MSA 2.0, інших технологій побудови ІС, різновиди архітектури серверних кластерів для створення ІС корпоративного рівня та особливості їх реалізації, достоїнства і недоліки, використання архітектурних шаблонів, особливості використання BPM, ECM та RCM II систем управління системами підприємства та їх взаємодія з використанням MRP, CRM, BI інструментів, систем інформаційної взаємодії В2В, В2С, С2С, В2D, систем оперативного контролю технологічними процесами, їх складових – SCADA, DCS, PLC, елементи «хмарної робототехніки», сервіси хмарної платформи M2M2A, їх структура та функціональні можливості, ознайомлення з новітніми інформаційними технологіями такими, як технологія LoRA IBM, протоколів і пристроїв NB-IoT для реалізації технологій М2М та М2М2А, процесами інтелектуалізації моніторингу і управління міськими системами, етапів розробки захищених ІТ- додатків, особливості обробки повідомлень інформаційних систем MQTT-брокерами та їх реалізації та взаємодії з індустріальними протоколами Modbus, стеки протоколів для WEB та ІоТ, реалізація спеціалізованих протоколів OAuth 2.0 та CoAP для міжмашинної взаємодії, особливостей систем промислового управління 4.0 (ІІоТ), Інфраструктуру та інформаційно-управляючі рівні характерні для об’єктів Smart City, характеристики Інтернету роботизованих речей (IoRT) та його архітектури, особливості проектування та реалізації розподілених інформаційних складових і компонентів самоорганізованих Бездротових сенсорних мереж (БСМ), інформаційні аспекти Кібер-фізичних систем, Мультиагентні технології моніторингу та управління, аналізу та обробки потоків Великих Даних(ВД), особливими вимогами до використання БД нового покоління для обробки та зберігання Великих даних щодо моніторингу та управління технологічних процесів підприємств і виробництв із зворотнім контуром управління.
Завдання вивчення дисципліни:
– використання сучасних і перспективних технологій проектування, аналіз зв’язків та закономірностей, які виникають в процесі управління людськими, матеріальними, інформаційними та іншими ресурсами на етапах проектування інформаційно-управляючих систем організаційного та технічного призначення;
- оволодіння особливостями проектування та архітектури, що пов’язані з основними компонентами і структурами як традиційних технологій корпоративного рівня, так і нового напрямку розвитку сукупності різноманітних складових інформаційно - управляючих систем типу адаптивних сенсорних мереж, так і ІУС в межах Розумного міста, яке є зовнішнім середовищем для підприємства, Інтернету роботизованих речей (IoRT), Індустріального Інтернету речей (ІІоТ), інших інтелектуалізованих середовищ, прогнозування результатів їх взаємодії на основі цифрових моделей, впливу на покращення систем управління роботизованими системами в інтегрованому середовищі, які є складними об’єктами нового типу з сотнями тисяч та мільйонами об’єктів моніторингу та управління, системи інтерактивного управління роботами, як складових ІІоТ;
– ознайомлення з новітніми інформаційними технологіями такими, як інфраструктура підтримки Інтернету речей (IoТ), що має ієрархічну багато вузлову структуру з комбінації спеціалізованих мереж, шлюзів до нових «хмарних» сервісів, аналізу та обробки потоків Big Data, процесами «Великої аналітики» та «Глибокий аналіз», з сенсорами нового покоління нанорозмірів, а також адаптивними бездротовими сенсорними мережами, які мають архітектуру, що постійно змінюється, засобами та методами обробки неструктурованих даних, застосування RDF- сховищ, що дозволяє консолідувати дані з різних джерел і використання їх в реальному часі для задач керування, технологіями «розподілених реєстрів» типу «BlockChain», які застосовуються для підвищення безпеки роботи розподілених об’єктів кібер-фізичних систем без людини в контурі управління, а також систем керування організаційного чи організаційно-технологічного рівня з людиною в контурі управління, складовими Роботизованої інтерактивної інфраструктури (РІІ);
– набуття практичних навичок використання методів і засобів застосування мультиагентних технологій та систем, їх механізмів поповнення знань і досягання цілі, управління агентом та зміною поведінки агента чи його адаптації до нових умов, використання метазнань для взаємодії з іншими агентами, застосування класифікації агентних програм, що використовують дві основні ознаки - ступінь розвитку внутрішнього уявлення агента про навколишній світ та спосіб прийняття рішення, як для «макроагентів», що працюють у середовищі Smart City, так і для програмних агентів вузлів обробки даних, а також різноманітних їх архітектурних реалізацій – від простих «рефлексійних» агентів до агентів, що навчаються та взаємодіють для виконання складних завдань, які не під силу монолітним системам чи окремому агенту;
Навчальна дисципліна покликана допомогти студенту отримати:
–знання основних понять, методів, засобів, моделей та алгоритмів аналізу, моніторингу та керування новітніми інформаційними технологіями такими, як Індустріальний ІоТ, протоколів і пристроїв NB-IoT для реалізації технологій М2М та їх хмарного клону - М2М2А, протоколами типу MQTT та LoRA IBM для забезпечення взаємодії інформаційних структур підприємств і систем моніторингу та управління Smart City, об’єктами роботизованого середовища IoRT (Internet of Robotics Things) разом з перспективними інтелектуальними технологіями Intelliges (Smart) Informations, сучасних технологій Intelliges Data Mining таких, як Text Mining для обробки повідомлень, RDF(Resource Description Framework) – сховищ для зберігання Big Data, використання метаданих в системах обробки та передачі даних, принципів роботи з Big Data такими, як «Розподіленість», «Горизонтальна масштабованість», «Відмовостійкість», «Локальність первинної обробки даних», «Інтерпретація даних в процесі їх обробки», особливостей технології візуалізації Big Data пов’язані з редукцією та інтелектуальним аналізом даних, використання динамічних мультиекранних інтерфейсів, технології аналізу та обробки неструктурованих даних (НСД), їх властивості (гетерогенність/неоднозначність/контекстна залежність/динаміка значення/ етнокультурна залежність);
–уміння практично застосовувати методи – використовувати розробки та особливості програмних агентів, їх функціональності та технологій взаємодії, обміну повідомленнями, механізмів кооперації, технологію програмних агентів для проектування та реалізації сервісів в інтелектуальних системах, систему агрегації і уніфікації даних, а також технологій проектування слабкозв’язаних систем і компонентів систем моніторингу і управління об’єктами Smart City, використання віддалених процедур обробки повідомлень на базі CRM систем та еталонних протоколів для зв’язування різних за протоколами мереж передачі даних, необхідності їх адаптивності до змін структури, обміну інформацією між різними інформаційними рівнями Smart City та вузлами ІоТ, а також архітектури обробки інформації з сенсорів у ІоТ мережах, особливості БД та сховищ даних для обробки потоків Big Data, розробки захищених IoT додатків, забезпечення стійкості їх роботи.
КОМПЕТЕНТНОСТІ
Інтегральна компетентність
Здатність розв'язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у галузі інформаційних систем та технологій для комп’ютеризованих систем керування та робототехнічних систем, що характеризується, багатогранністю використання, комплексністю та невизначеністю умов із застосування теорій та методів проектування, слабкозв’язанністю інформаційних складових, реалізації та супроводження багатопротокльної композиції адаптивних мереж замість багаторівневих інформаційних систем та технологій, появою все зростаючої кількості інтелектуальних пристроїв і систем, які використовуються в середовищі людей.
Загальні компетентності
| ЗК 2 | Здатність до дослідницької та інноваційної діяльності у галузі інформаційних систем та технологій |
|---|---|
| ЗК 3 | Здатність впроваджувати принципи сталого розвитку суспільства в організаційній, управлінський, науковій та виробничій діяльності |
| ЗК 4 | Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях |
| ЗК-5 | Здатність вирішувати практичні питання регулювання та організації інноваційної діяльності підприємства та оцінювати її ефективність |
Спеціальні (фахові, предметні) компетентності
| ФК 1 | Здатність до використання, вдосконалення та розвитку методологій та технологій створення інформаційних систем. Здатність виявляти наукову сутність проблем у професійній сфері, знаходити адекватні шляхи щодо їх розв’язання і проводити наукові дослідження на відповідному рівні. |
|---|---|
| ФК 2 | Здатність до проектування інформаційних систем, їх реалізації, впровадження та ефективної експлуатації. Здатність до вдосконалення та розвитку методологій і технологій побудови інформаційних систем. |
| ФК 3 | Здатність до використання сучасних методологій та технологій проектування та реалізації інформаційного забезпечення робототехнічних систем. Здатність впроваджувати принципи сталого розвитку суспільства в організаційній, управлінській, науковій та виробничій діяльності, правильно оцінювати локальні й віддалені наслідки прийнятих рішень. |
| ФК 4 | Здатність застосовувати технології, методи проектування та інструменти для розроблення інформаційного та програмного забезпечення інтелектуальних робототехнічних систем на різних платформах та з використанням різних технологій |
| ФК 7 | Здатність забезпечення управління та оптимізацію функціонування ІТ-інфраструктури підприємства для відповідного рівня надання інформаційних сервісів Здатність розвивати, розгортати, експлуатувати наявні інформаційні системи, аналізувати показники їх функціональності та ефективності, визначати стратегію їх розвитку. Здатність розробляти сховища великих даних, розробляти і використовувати інструментальні засоби інтеграції різнотипних даних у наборах великої розмірності, видобувати знання шляхом інтеграції та аналізу великих даних, отриманих з різноманітних та різнорідних джерел інформації, здійснювати їх інтелектуальну обробку і створювати прикладні інформаційні продукти. |
| ФК 8 | Здатність забезпечувати конфіденційність, доступність і цілісність інформації, що використовується в комплексній системі захисту інформації в інтелектуальних робототехнічних системах. Здатність до використання сучасних методологій та технологій проектування та реалізації інформаційно-управляючих систем. |
| ФК 12 | Здатність аналізувати функціонування інформаційних систем з метою підтримки бізнес-стратегії та планувати стратегічний розвиток інформаційних систем із застосуванням інноваційних технологій та засобів. |
| ФК 15 | Здатність визначати архітектуру підприємства використовуючи сучасні методології та мови її визначення. |
Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Пререквізити
Студенти повинні мати знання з дисциплін:
«Комп’ютерні мережі», «Бази даних», «Розподілені системи обробки інформації», «Методологічні основи створення ІС», «Проектування інформаційних систем», «Технології Інтернету речей», «Робототехнічні системи та комплекси», «Інтелектуальні технології в робототехніці», «Безпека інформаційних систем».
Постреквізити
Після вивчення дисципліни студенти зможуть використати набуті знання та вміння для освоєння таких курсів:
«Технології проектування і реалізації інформаційних систем», «Технології створення Інтернету речей», «Теорія управління робототехнічними системами», «Методи та засоби управління інфраструктурою інформаційних технологій».
Зміст навчальної дисципліни
Розділ 1. Основні поняття інформаційної архітектури локальної та розподілені структури
1.1 Поняття інфраструктури. Розвиток ІТ індустрії для етапів 3-ї та 4-ї Промислових революцій. Класифікація ІС і ІУС. Складові ІУС - ERP та MRP, вбудовані системи, системи локальної автоматики, АСУ ТП, АСУ диспетчеризації, інтегровані системи АСУП і АСУ ВП.
1.2 Сучасні тенденції створення ІТ – систем. Два класи організації інформаційної архітектури. Основні характеристики і компоненти ІТ архітектури корпоративного рівня. Ієрархічність прикладних мереж. Мережі передачі ІоТ даних. Центри моніторингу та управління, ЦОД для обробки потоків Великих даних.
1.3 Локальні ІУС та їх структури. Склад ІУС. Складові інфраструктури ІУС. Основні технічні засоби реалізації локальних ІУС. Протоколи Індустріальних мереж та бездротових сенсорних мереж. Структури технічних систем управління.
1.4 Призначення систем управління ресурсами підприємства. ERP та ERP II системи, їх компоненти. ВРМ та RCM II – системи. Класифікація CRM систем. Системи керування технологічного рівня – системи SCADA та MES. Структурна схема ІУС. Системи оперативного контролю АСК ТП та DCS.
1.5 Використання цифрових двійників та прогнозної аналітики для оптимізації витрат. Сегменти промислових систем Industrial Internet of Things (ІІоТ) з Промисловою хмарою (Industrial Cloud). Системи Business Intelligence. Системи управління корпоративним контентом (ЕСМ).
Розділ 2. Інфраструктура підприємства. Елементи архітектури підприємства.
2.1 Корпоративна архітектура підприємства, її основні елементи. Комп’ютерні кластери, як компонент підвищення надійності ІТ –системи.
2.2 Системи електронного документообігу як складові інфраструктури ІУС та їх класифікація. Функціональність СЕД. Системи зберігання даних DAS, NAS SAN. Складові сховища даних.
2.3 Інформаційні портали, як компонент «периметру» ІС організації. Класифікація порталів та їх функціональність. Технологія «вітрини даних» (Data Marts). Шлюзи в «периметрі» організації.
Розділ 3. Архітектура інформації підприємства
3.1 Основні моделі та інструменти опису архітектури інформації. Вплив архітектури додатків на ІТ - інфраструктуру. Сервіс-орієнтована архітектура (SOA) і архітектура керована подіями (EDA). Загальна архітектура. Принципи інтеграції.
3.2 Структурні рівні інформаційної системи. Програмне та інформаційне забезпечення автоматизованих ІУС. Роль ПЗ проміжного шару (Middleware). Використання технологій слабкозв’язаних компонентів. Технологія CORBA. Базові архітектури ІТ систем корпоративного рівня.
3.3 ІТ- засоби ІУС для отримання інформації, обробки інформаційних потоків, передачі та обміну інформацією. Промисловий Ethernet, Modbus та Profibus, Zigbee. Протоколи IЕЕЕ 802.15.4. та для М2М та М2М2А.
3.4 Технології Індустріального ІоТ. Сенсорні мережі та адаптивні мережі передачі даних. Інфраструктура Промислового ІоТ. Протоколи СоАР та MQTT. Міжмережеві шлюзи. Структура та функціональність Промислової хмари.
3.5 Використання інтернет-технологій в середовищі ІІоТ. Мікро веб-сервери (Embedded Web Server). "Вбудований Інтернет" (Embedded Internet). «Повсюдний Інтернет». Використання брокерів для ІІоТ.
Розділ 4. Програмні засоби локальних ІУС
4.1 Різновиди та особливості програмних засобів ІУС. ОРС- сервери. Функції та різновиди SCADA. Особливості диспетчерського контролю.
4.2. ІУС з монолітних систем ERP. ERP II – системи управління підприємством з розподіленою структурою обробки інформації. Порівняння систем ERP та ERP II. AggreGate IoT Platform - платформа для розподіленої архітектури ІІоТ.
4.3. Технології SOA – створення інформаційних сервісів із слабкозв’язаних програмних компонентів. Використання брокерів Проблеми реалізації. Технологія Enterprise Service Bus (ESB). Протокол Simple Object Access Protocol (SOAP).
4.4 Застосування мультиагентних технологій в індустрії. Мультиагентні технології в програмному середовищі. Вимоги до програмних агентів. Мультиагентні системи (МАС), особливості архітектури.
Розділ 5. Інтернет речей (ІоТ) – технології нового покоління для контролю та управління інфраструктурою розподілених об’єктів типу Smart City
5.1. Об’єкти ІоТ – новий клас інфраструктурних розподілених у просторі об’єктів для ІУС. Пристрої інфраструктури ІоТ. Інтелектуальні Мережі передачі даних.
5.2 Інфраструктура глобальної мережі IoT. Кінцеві вузли Центри моніторингу та управління (ЦОД). Обмеження Smart City. Структура компонентів смарт-сіті (підхід Huawei).
5.3 Проблеми безпеки в ІоТ. Вимоги до безпеки: загальні, на рівні пристроїв та шлюзів, на рівні MQTT-клієнтів. Використання захищених IoT додатків та протоколів.
5.4 Засоби інфраструктури Smart City для вимірювання, ідентифікації, передачі даних, передачі і обробки повідомлень. Засоби управління інфраструктурою та пристроями.
Розділ 6. Великі дані.
6.1. Призначення ВД та проблеми їх обробки. Основні ознаки ВД. Чутливість до «сирих» даних. Створення моделі ВД.
6.2. Аналітика ВД. Особливості застосування методів аналізу до ВД. Етапи процесу Великої аналітики.
6.3. Класифікація технологій Big Data. Технології Fast Data (швидкі дані) ,Big Analytics (велика аналітика), Deep Insight (глубоке проникнення) Принципи роботи з Big Data.
6.4. Технології та засоби роботи з Big Data. Засоби і методи аналізу неструктурованих даних (НСД).
Розділ 7. Технології побудови розподілених ІУС
7.1 Хмарна робототехніка (Cloud Robotics) як компонент інфраструктури ІУС. Інтернет роботизованих речей (IoRT).
7.2. Системи промислового управління технологічного укладу 4.0 (ІІоТ). Складові ІІоТ для підприємств рівня 4.0.
7.3. Кібер-фізичні системи (Cyber-Physical System, CPS), як новий рівень індустріальних систем. Особливості кібер-фізичних систем та області застосування.
7.4. Діджиталізація виробництва. Фабрики майбутнього – цифрові, «розумні" та «віртуальні» фабрики. Цифрові макети та цифрові двійники.
7.5. Мультиагентні системи (МАС) в задачах і технологічного моніторингу та управління.
Навчальні матеріали та ресурси
Базова література
1. Т.В. Гвоздева, Б.А. Баллод. Проектирование информационных систем. Уч.пособие.- М., изд. «Феникс», сер. Высшее образование, 2009г., 512с.
2. В.Н. Грекул, Г.Н. Денищенко, Н.А. Коровкина. Проектирование информационных систем. Курс лекц. - М., изд. «Бином.Лаб. знаний», 2008г.,304с.
3. И.В. Соловьев, А.А. Майоров. Проектирование информационных систем. Уч. пособие.- М., изд. «Академический проект», 2009г., 400с.
4. Мартин Фаулер. Архитектура корпоративных приложений.- М., изд. «Вильямс», 2007г., 541с.
5. Муромцев Д. Ю. , Грибков А.Н., Тюрин И.В., Шамкин В.Н.Проектирование базы знаний интеллектуальной информационно-управляющей системы для многомерных технологических объектов. ж. «Информационно-управляющие системы», № 4 (2018),с. 24-30
DOI: https://doi.org/10.31799/1684-8853-2018-4-24-30
6. Архитектуры, модели и технологии программного обеспечения информационно-управляющих систем: монография / Ткачук Н. В., Шеховцов В. А., Кукленко Д. В., Сокол В. Е. Под ред. М. Д. Годлевского. — Харьков: НТУ «ХПИ», 2005, 274 с.
7. Г.Н. Калянов. «CASE – технологии. Консалтинг в автоматизации бизнес-процессов». – М. «Горячая линия-Телеком», 2000, 317с.
8. Автоматизація виробничих процесів: підручник./І.В.Ельперін, О.М.Пупена, В.М.Сідлецький, С.М.Швед.- К.Видавництво Ліра-К. 2015 – 378 с.
9. Деменков Н.П. SCADA-системы как инструмент проектирования АСУ ТП: Учебное пособие - М. : Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2004.- 328 с.
10. Еталонні архітектури MSA.- К., Майкрософт Україна; К.: Видавнича група BHV, 2005.- 352c.
11. Асадуллаев С. «Архитектуры хранилищ данных – II», 19.10.2009, www.lanit.ru
12. Бондарчук А. П. Основи інфокомунікаційних технологій: навчальний посібник [Електронний ресурс] / А. П. Бондарчук, Г. С. Срочинська, М. Г. Твердохліб // Київ, ДУТ. – 2015. – 76 с. – Режим доступу до ресурсу: http://www.dut.edu.ua/ua/lib/1/category/1090/view/840.
13. Жураковський Б. Ю. Комп’ютерні мережі. Частина 2 Навчальний посібник [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ім. Ігоря Сікорського. – 2020. – 372 с. – Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/36641
14. Інтернет речей і сучасні технології А. Й. Наконечний , З. Є. Верес Національний університет “Львівська політехніка” кафедра комп’ютеризованих систем автоматики, 2016, УДК 551.568.85.
15. Технологии и средства консолидации информации: Учебное пособие. Деревянко А.С., Солощук М.Н. - Харьков: НТУ "ХПИ", 2008. - 432c. Глава 4. «Интеграция приложений: сервисно-ориентированная архитектура» (http://khpi-iip.mipk.kharkiv.edu/library/index.html)
16. А.В. Данилин, А.И. Слюсаренко. Архитектура предприятия Лекция 7 «Сервис-ориентированная архитектура (SOA) и архитектура, управляемая моделями (MDA)», INTUIT.ru
17. Зубарева М. Г., Цветков А. А., Хамуш А. Л., Шорох Д. К., Шуклин А. В., Юрсков С.В.
Методологии проектирования мультиагентных систем. // Технические науки в России и за рубежом: материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2016 г.). — М.: Буки-Веди, 2016. — С. 3-8. Електронний ресурс: https://moluch.ru/conf/tech/archive/228/11320/
18. Хмарні обчислення. Електронний ресурс: http://integritysys.com.ua/solutions/pricatecloud-solution/
19. Big Data. Електронний ресурс: https://www.it.ua/ru/knowledge-base/technology-innovation/big-data-bolshie-dannye
20. BIG DATA. ВЕЛИКІ ДАНІ – ВЕЛИКІ МОЖЛИВОСТІ. Електронний ресурс: https://vtgstudy.com/news/ru-big-data-bolshie-dannye-bolshie-vozmozhnosti/
21. Ван Чунжі, Яцишин С. П., Лиса О. В., Мідик А-В. В. КІБЕРФІЗИЧНІ СИСТЕМИ ТА ЇХ ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ - журн. Вимірювальна техніка та метрологія, № 79 (1), 2018 р. с.34-38. Електронний ресурс: http://science.lpnu.ua/sites/default/files/journal-paper/2018/sep/14522/0064.pdf
22. В.Ю. МЕЙТУС та ін. Кіберфізичні системи як основа інтелектуалізації «розумних» підприємств. Системи керування та комп’ютери. 2019, №4, с.14-26.
DOI https://d0 i.0 rg/l 0.15407/и5іт.2019.04.014
23. А. О. Мельник. КІБЕРФІЗИЧНІ СИСТЕМИ: ПРОБЛЕМИ СТВОРЕННЯ ТА НАПРЯМИ РОЗВИТКУ. Репозіторій «Львівська політехніка», 2014, с.154-161. Електронний ресурс:
http://ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/27253/1/24-154-161.pdf
24. The industrial internet of things (IIoT): An analysis framework (англ.) // Computers in Industry. — 2018-10-01. — Vol. 101. — P. 1–12. — ISSN 0166-3615. — doi:10.1016/j.compind.2018.04.015
25. Батура Т.В., Мурзин Ф.А., Семич Д.Ф. Облачные технологии: основные понятия, задачи и тенденции развития // ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ:ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ, СИСТЕМЫ И АЛГОРИТМЫ – 2014. doi: 10.15827/2311-6749.10.141
26. Industrial Cloud -новый виток развития производства.«Открытые системы». СУБД, 2020, № 02
28. SMART-ІНФРАСТРУКТУРА У СТАЛОМУ РОЗВИТКУ МІСТ: СВІТОВИЙ ДОСВІД ТА ПЕРСПЕКТИВИ УКРАЇНИ. К. 2021, 400с. Електронний ресурс: https://razumkov.org.ua/uploads/other/2021-SMART-%D0%A1YTI-SITE.pdf
Додаткова література
1. К. Дж. Дейт «Введение в системы баз данных». 6-е изд.,М.-1998г.
2. Жураковський Б.Ю. Системи доступу. Навчальний посібник. [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, Н. В. Коршун // Київ, Державний університет телекомунікацій. – 2015. – 58 с.– Режим доступу до ресурсу: http://ir.nmapo.edu.ua:8080/jspui/bitstream/lib/277/1/l_841_81364872.pdf
3. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУ ТП: Проектирование и разработка. Учебно-практическое пособие. – М.: Инфра-Инженерия, 2008. – 928 стр.
4. Леонид Черняк. Интернет вещей: новые вызовы и новые технологии // Открытые системы.
СУБД. — 2013. — № 4. — С. 14–18. URL: http://www.osp.ru/os/2013/04/13035551
5. Интернет вещей – технология будущего, которая меняет реальность сегодня [ Електронний ресурс ]: https://robo- sapiens.ru/stati/ internetveshhey/
6. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. — 4-е изд. — СПб.:Питер, 2010. — С. 438. — 4500 экз. — ISBN 978-5-49807-389-7.
7. Что такое Интернет вещей (IoT)? [ Електронний ресурс ]: https://riot.org/2016/04/04
8. Сергиевский М.В. Беспроводные сенсорные сети. – [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://www.compress.ru/Article.aspx?id=17950
9. How Energy Technology Is Evolving [ Електронний ресурс ]: https://www.pewtrusts.org/en/research-and-analysis/issuebriefs/2016/02/the-smart-grid-how-energy-technology-is-evolving.
10. Жураковський Б.Ю. Комп’ютерні мережі. Навчальний посібник для виконання лабораторних робіт [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ім. Ігоря Сікорського. – 2020. – 213 с. – Режим доступу до ресурсу: https://classroom.google.com/u/0/c/MTQ1MDk5NzA3OTQ1?hl=ru
11. Еталонні моделі сервіс орієнтованої архітектури за рекомендаціями OASIS (http://soa.skatin.ru/soa-rm-csru.pdf);
12. EDA как очередная инкарнация SOA, Леонид Черняк, Открытые системы
(http://www.osp.ru/os/2006/09/3776459/)
13. Проектування ІоТ [ Електронний ресурс ]: https://www.slideshare.net/ssuserf405bc/iot-79608563
14. Беркман Л.Н. Теорія передачі та обробки даних в інфокомунікаціях: навчальний посібник / Л.Н. Беркман, Б.Ю. Жураковський, А.О. Макаренко//. − К.: ДУТ, 2015. – 160 с. – Режим доступу до ресурсу: http://www.dut.edu.ua/ru/lib/1/category/1090/view/859
15. James Manyika, Michael Chui, Peter Bisson, Jonathan Woetzel, Richard Dobbs, Jacques Bughin, Dan Aharon. Unlocking the potential of the Internet of Things (Report McKinsey Global Institute June 2015). URL: http://www.mckinsey.com/business-functions/business-technology/our-insights/the-internet-of-things-the-value-of-digitizing-the-physical-world/
16. The Next Industrial Revolution: A Manufacturing Leadership White Paper Sponsored by Microsoft How the Internet of Things and Embedded, Connected, Intelligent Devices will Transform Manufacturing — A Manufacturing Leadership White Paper, Frost&Sullivan. — 2016. — P. 1–12.
17. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. М.:Горячая линия – Телеком, 2009. – 608 с.
18. Електронний ресурс: http://www.aiportal.ru/articles/multiagent-systems/agent-classification.html
19. Основина О. Н. Мультиагентная система оценки и прогнозирования надежности АСУ // Труды II школы семинара молодых ученых «Управление большими системами». Воронеж, 2007. – С. 168-176.
20. Мультиагентные системы. Електронний ресурс: https://intellect.ml/11-multiagentnye-sistemy-5354
21. С.Е. Ландсберг, А.А. Хованских. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МУЛЬТИАГЕНТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. Електронний ресурс: file:///D:/Мои%20документы/Многоагентная%20система/Информационные%20системы%20и%20многоагентные%20технологии.pdf
22. Что такое корпоративная сервисная шина? Електронний ресурс:
https://www.netinbag.com/ru/internet/what-is-an-enterprise-service-bus.html
23. ЩО ТАКЕ ХМАРНІ СЕРВІСИ ТА ЯК ВОНИ ДОПОМАГАЮТЬ БІЗНЕСУ? Електронний ресурс:
https://gigacloud.ua/blog/navchannja/scho-take-hmarni-servisi-ta-jak-voni-dopomagajut-biznesu
24. Л. Б. Самойленко. МОЖЛИВОСТІ ТА ПРОБЛЕМИ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЙ BIG DATA ВІТЧИЗНЯНИМИ КОМПАНІЯМИ. Електронний ресурс:
http://www.economy.nayka.com.ua/pdf/1\_2018/59.pdf
25. Мобільні КФС (кібер-фізичні системи). Електронний ресурс: https://vseosvita.ua/library/mobilni-kfs-kiber-fizicni-sistemi-328656.html
26. Індустрія 4.0. Цена вопроса для Украины. Електронний ресурс: https://inventure.com.ua/news/ukraine/industriya-4.0-cena-voprosa-dlya-ukrainy
27. Яремко І.М. Імовірнісні характеристики центрів обробки даних і резервування / І.М. Яремко, В.В. Турупалов, І.О. Молоковский // Наукові праці інституту проблем модулювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова «Моделювання та інформаційні технології».– Київ,2011р. – Випуск 60.– C.141-146.
28. Курочкіна М. Г. Блокчейн – новітня технологія криптографії в цифровому світі. Світ телекомунікації та інформатизації: матеріали Міжнародної науково-технічної конференції студентства Державного університету телекомунікацій. Київ: ДУТ, 2017. C. 209–212. Режим доступу: http://www.dut.edu.ua/uploads/n\_5218\_58757739.pdf
Інформаційні ресурси
http://ist.kpi.ua/syllabus/uk/Teachers; GOOGLE Disc викладача
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
№ лекції |
Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС) |
Розділ 1 Основні поняття інформаційної архітектури організації та розподілені структури Тема 1.1Введення. Поняття інфраструктури. Особливості та відмінності розвитку ІТ індустрії для етапів 3-ї та 4-ї Промислових революцій. Модель зовнішнього середовища для інформаційно-управляючих систем (ІУС). Класифікація інформаційних систем і місце ІУС в загальній класифікації ІС. Компоненти єдиного інформаційного простору. Класифікація ІУС організаційного рівня для підприємств: ERP та MRP. Класифікація ІУС технічними об’єктами: вбудовані системи, автономні системи, системи локальної автоматики, АСУ ТП у виробництві, АСУ диспетчеризації, MES та SCADA системи, комп’ютеризовані інтегровані системи АСУП і АСУ ВП. Тема 1.2 Сучасні тенденції створення ІТ – систем. Два класи організації інформаційної архітектури – з “периметром захисту” та з “розподіленими реєстрами“. Поняття архітектури інформаційної системи організації. Зв'язок архітектури і стратегії. Основні характеристики і компоненти ІТ архітектури корпоративного рівня. Залежність функціональності компонентів архітектури від бізнес-стратегії організації. Ієрархічність прикладних мереж. Мережі передачі ІоТ даних, включаючи “сенсорні” та промислові мережі. Роботи різного сервісного та промислового призначення. Центри моніторингу та управління, регіональні ЦОД як компоненти консолідації потоків Великих даних.
Література: [БЛ: 1-4,6/ ДЛ: 3,4.6,9] |
|
Тема 1.3 Локальні ІУС. Структури локальних ІУС. Типова функціональна схема локальної ІУС. Склад ІУС. Складові інфраструктури ІУС. Основні технічні засоби реалізації локальних ІУС. Задачі, що вирішуються локальними ІУС. ІУС розподіленими дискретними об’єктами та процесами, роботизованими комплексами та гнучкими автоматизованими виробництвами. Канали «точка-точка» та «з централізованим управлінням», протоколи Індустріальних мереж та бездротових сенсорних мереж, їх особливості та характеристики. Різновиди структур технічних систем управління: централізовані, віддалені, розподілені, ієрархічні.
Література: [БЛ: 2-4, 7-10/ ДЛ: 4,10,14,17] |
|
Тема 1.4 Призначення систем управління ресурсами підприємства та їх базові функціональні компоненти (SAP/R3, BAAN). ERP системи, їх функціональний склад. Системи SCM, WMS, HRM та CRP. Системи керування технологічного рівня – система диспетчерського контролю SCADA та виробнича виконавча система MES. Функціональний склад MES систем. Місце CNC систем в архітектурі ІУС. Використання моделі Data Hub для консолідації виробничих даних. Тема 1.5 Завдання, які виконуються MES системами в рамках створення цифрового підприємства. Використання цифрових двійників та прогнозної аналітики для оптимізації витрат. Сегменти промислових систем Industrial Internet of Things (ІІоТ) з Промисловою хмарою (Industrial Cloud). Узагальнена структура інформаційних технологій підприємства та їх базові компоненти. Системи інтелектуального аналізу даних (Business Intelligence). Системи управління корпоративним контентом (ЕСМ) - – стратегічна інфраструктура та технічна архітектура для підтримки єдиного життєвого циклу неструктурованої інформації.
Література: [БЛ: 1- 4, 7-10/ ДЛ: 3,4,14,16] |
|
Розділ 2. Інфраструктура підприємства. Елементи архітектури підприємства. Тема 2.1 Корпоративна архітектура підприємства. Визначення різниці архітектури підприємства та архітектури ІТ. Основні елементи архітектури підприємства. Єдине інформаційне середовище індустріального підприємства. Комп’ютерні кластери, як компоненти підвищення надійності ІТ –системи. Кластери підвищеної надійності - відмовостійкі кластери (High-availability clusters), балансувальні кластери, обчислювальні кластери (High perfomance computing clusters). Тема 2.2 Системи електронного документообігу як складові інфраструктури ІУС та їх класифікація. Функціональність СЕД. Особливості систем технічного документообігу. СЕД з комплексною функціональністю. Автоматизована канцелярія. Системи зберігання даних DAS, NAS SAN. Сховища даних, як компонент інфраструктури ІТ середовища. Їх базова архітектура та особливості застосування. Складові сховища даних. Тема 2.3 Інформаційні портали, як компонент «периметру» ІС організації. Класифікація порталів та їх функціональність. Технологія «вітрини даних» (Data Marts). Шлюзи в «периметрі» організації. Використання типових SQL- запитів в ІС бізнесового призначення. Використання повідомлень, генерованих подіями, в ІУС промислового призначення.
|
|
Розділ 3. Архітектура інформації підприємства Тема 3.1 Основні моделі та інструменти опису архітектури інформації. Вплив архітектури додатків на ІТ - інфраструктуру. Сервіс-орієнтована архітектура (SOA) і архітектура керована подіями (EDA). Призначення та основні елементи архітектури інформації підприємства. Задачі і моделі інформації, процеси її управління. Загальна архітектура. Принципи інтеграції. Комплексна модель підприємства. Розподілені сервіси.
|
|
Тема 3.2 Структурні рівні інформаційної системи. Програмне та інформаційне забезпечення автоматизованих інформаційно-управляючих систем. Склад та структура програмного забезпечення. Загальне програмне забезпечення та прикладне. Операційні системи реального часу. Роль ПЗ проміжного шару (Middleware). Використання технологій слабкозв’язаних компонентів для формування інформаційно-управляючих сервісів. Технологія CORBA для мульті-платформених архітектур ІУС, особливості застосування. Схема технологічної реалізації корпоративної ІС. Базові архітектури ІТ систем корпоративного рівня. Тема 3.3 ІТ- засоби ІУС для отримання інформації, обробки інформаційних потоків, передачі та обміну інформацією, використання інформаційних даних. Промислові мережі і інтерфейси. Промисловий Ethernet, Modbus та Profibus, Zigbee і протокол на базі стандарту IЕЕЕ 802.15.4. Структурна схема сумісної реалізації протоколів Modbus та MQTT. Протоколи міжмашинного зв'язку та D2D, М2М та його хмарного клону М2М2А. Неоднорідність каналів ІУС: з’єднання точка-точка, шина архітектура, програмно-конфігуровані мережі.
Контрольна робота 1 |
|
Тема 3.4 Технології Індустріального ІоТ – основа поглиблення оптимізації процесів управління в ІУС промислових підприємств. Сенсорні мережі та адаптивні мережі передачі даних як елементи ІІоТ. Інфраструктура Промислового ІоТ. Крайні вузли та крайні шлюзи ІІоТ та шлюз ІоТ. Протоколи СоАР та MQTT – базові протоколи бездротових сенсорних мереж. Міжмережеві шлюзи. Проблема обробки Великих даних на промисловому підприємстві. Industrial Cloud – новий потужний обчислювальний ресурс ІІоТ. Структура та функціональність Промислової хмари. Сервіс розподілу даних. Фреймворк забезпечення цифрової безпеки для Industrial Cloud. Уніфікація моделі окремих компонентів вбудованих та розподілених систем дляПромислової хмари. Тема 3.5 Використання інтернет-технологій в автоматизованих системах управління промислових об’єктів. Основні поняття технологій Інтернету. Принципи управління через середовище Інтернет. Мікро веб-сервери (Embedded Web Server). "Вбудований Інтернет" (Embedded Internet). «Повсюдний Інтернет». Позитивні сторони і недоліки управління через Інтернет. Проблеми такого управління та їх вирішення. Використання брокерів для координації роботи вузлів ієрархічної мережі для ІоТ. Індустріальні виробництва та промислові технології як об’єкти моніторингу Smart City.
|
|
Розділ 4. Програмні засоби локальних ІУС Тема 4.1 Різновиди та особливості програмних засобів ІУС. Методи оптимального та інтелектуального управління в автоматизованих інформаційно-управляючих системах. Бази даних. Операційні системи реального часу. ОРС- сервери. Функції SCADA. Різновиди SCADA. Особливості диспетчерського контролю. CoDeSys V3.5 – інтегроване середовище розробки (IDE) програм для програмованих контролерів. Стандарт «ISA101: Human Machine Interfaces for Process Automation Systems». Тема 4.2. ІУС з монолітною архітектурою організації обробки програмних систем. Переваги та недоліки монолітних систем ERP. ERP II – системи управління підприємством з розподіленою структурою обробки інформації. Особливості їх застосування та обмеження, складнощі розгортання та впровадження. Порівняння систем ERP та ERP II. AggreGate IoT Platform - це платформа для ІІоТ, яка забезпечує моніторинг, управління та налаштування електронних пристроїв в розподіленій архітектурі. Управління Мультісегментною мережею моніторингу.
Література: [БЛ: 3, 6,10/ ДЛ: 4,14,16] |
|
Тема 4.3. Технології SOA – створення інформаційних сервісів із слабкозв’язаних програмних компонентів. Використання брокерів для забезпечення взаємодії розробників та клієнтів сервісів. Загальна структура реалізації SOA технологій. Проблеми реалізації. Технологія на базі сервісів обробки повідомлень. Технологія «корпоративна шина підприємства» - Enterprise Service Bus (ESB). Особливості реалізації. Стек протоколів веб-служб. Реєстрація та пошук Web-сервісів на основі UDDI. Інтерфейси взаємодії з реєстром неструктурованих даних. Протокол обміну структурованими повідомленнями - Simple Object Access Protocol (SOAP).
|
|
Тема 4.4 Застосування мультиагентних технологій в індустрії. Мультиагентні технології в програмному середовищі. Типи програмних агентів, універсальні агенти та вузько функціональні агенти. Вимоги до програмних агентів. Головні характеристики та особливості агентів. Мультиагентні системи (МАС), особливості архітектури. МАС для підтримки процесів прийняття рішень на підприємстві. Загальна структура системи моніторингу на базі МАС.
Література: [БЛ: 5,17,22/ ДЛ: 11,12, 19-21] |
|
Розділ 5. Інтернет речей (ІоТ) – технології нового покоління для контролю та управління інфраструктурою розподілених об’єктів типу Smart City Тема 5.1. Об’єкти ІоТ – новий клас інфраструктурних розподілених у просторі об’єктів для ІУС. Пристрої інфраструктури ІоТ - Backend сервери, шлюзи, периферійні вузли IoT: датчики, Сенсори, відеокамери, виконавчі пристрої окремих сегментів ІІоТ, мікропроцесорні системи збору та обробки даних та Інтелектуальні Мережі передачі даних. Системи контролю Smart Home, Intelligent Robotics, Intelligent Energy. Тема 5.2 Інфраструктура глобальної мережі IoT. Кінцеві вузли (датчики, сенсори, лічильники, актуатори), концентратори/шлюзи, мережеві сервери, сервери застосунків. Центри моніторингу та управління, ЦОД. Система LoRa. LoRA в порівнянні з NB-IOT. Smart City як дуже складний об’єкт для Інформаційно-управляючих систем. Обмеження Smart City. Багатошарова структура компонентів смарт-сіті (підхід Huawei). Адаптивна комунікаційна мережа та мережа М2М. Кібер-фізичні системи інтелектуального управління розподіленими технологічними процесами.
|
|
Тема 5.3 Проблеми безпеки в ІоТ. Вимоги до безпеки: загальні, на рівні пристроїв та шлюзів, на рівні MQTT-клієнтів. Розробка захищених IoT додатків. Використання протоколу OAuth 2.0. Обмежений прикладний протокол СоАР рівня сенсорів для міжмашинної взаємодії М2М та його «хмарного» клону М2М2А. Тема 5.4 Засоби інфраструктури Smart City для вимірювання,
ідентифікації, передачі даних, передачі і обробки повідомлень. Засоби
управління інфраструктурою та пристроями. Платформи для систем в ІоТ.
Паттерни мережевої архітектури для створення інфраструктури ІоТ.
Мережево-орієнтований IoT (Network-centric IoT), Хмарно-орієнтований IoT
(Cloud-centric IoT), IoT орієнтований на дані (Data-centric IoT).
Структура взаємодії систем Smart City. Повсюдна мережева архітектура та
сервіс - орієнтована мережева архітектура. Модель міської мережі
ІоТ
Література: [БЛ: 8, 9,13-15/ ДЛ: 4,5,7,10] |
|
Розділ 6. Великі дані. Тема 6.1. Призначення ВД та проблеми їх обробки. Типові середовища й джерела генерації ВД в інфраструктурі ІоТ: сенсорні мережі, прилади промислових об'єктів та технологічних ліній виробництва, їх енергетичні та транспортні системи. Етапи обробки ВД. Основні ознаки ВД. Чутливість до «сирих» даних. Створення моделі ВД. Тема 6.2. Аналітика ВД. Особливості застосування методів аналізу до ВД. Етапи процесу Великої аналітики. Схема процесу великої аналітики. Внутрішні та зовнішні джерела ВД для промислового підприємства. 3V характеристики ВД (швидкість, різноманітність, обсяг). Основні джерела отримання інформації щодо ВД.
|
|
Тема 6.3. Класифікація технологій Big Data. Fast Data (швидкі дані) – їх основні характеристики, Призначення та особливості Big Analytics (велика аналітика) – технологія здобування нових знань щодо зв’язків об’єктів генерації ВД. Завдання технології Deep Insight (глубоке проникнення) - виявлення апріорно невідомих знань і закономірностей. Принципи роботи з Big Data. Етапи життєвого циклу управління ВД в процесі їх обробки.
Література: [БЛ: 14,16,19-20/ ДЛ: 4-5,23-24] |
|
6.4. Технології та засоби роботи з Big Data. Використання технологій Big Data, інтелектуальних технологій аналізу та обробки в інфраструктурі ІУС. Процеси «великої аналітики» та «глибокого аналізу» в задачі створення «цифрових моделей» для індустріальних об’єктів управління. Застосування технології Data Mining при аналізі технологічних даних. Метадані сховищ даних - основа редукції великих обсягів даних. Засоби і методи аналізу неструктурованих даних (НСД). Основні властивості НСД. Модель RDF (Resource Description Framework) сховища. Застосування RDF – сховищ для обробки ВД. Вимоги до БД для технологій Big Data.
|
|
Розділ 7. Технології побудови розподілених ІУС Тема 7.1 Хмарна робототехніка (Cloud Robotics) як компонент інфраструктури ІУС. Хмарна платформа M2M2A – основа для організації систем управління робототехнічними пристроями на підприємствах. Складові інфраструктури, що створюють систему Інтернету роботизованих речей (IoRT). IoRT - інтерактивні інфраструктура, що дозволяє роботам отримати переваги від ресурсів сучасних центрів обробки даних, що пов’язані з хмарами. Архітектура IoRT та її рівні. Характеристики IoRT архітектури. Складові Роботизованої інтерактивної інфраструктури. Суміжні інфраструктури Smart City та їх вплив на інтерактивну інфраструктуру. Системи інтерактивного управління роботами. Тема 7.2. Системи промислового управління технологічного укладу 4.0 (ІІоТ). Відповідність міжнародним стандартам з кібербезпеки МЕК 62443, ISO 27001, IEC 61508, 62351 та іншим. промислова хмарна платформа та її 3 компоненти. Використання алгоритмів data science (інтелектуальні моделі, машинне навчання, data mining і т.п.). Складові ІІоТ для підприємств рівня 4.0. Управління даними про продукти (PDM). Управління життєвим циклом виробу (PLM). Замкненість виробничих процесів під «одним дахом» - революційні зміні в промисловій інфраструктурі. Поглиблена «комп’ютеризація» виробничих процесів.
Література: [БЛ: 8, 14,24,26/ ДЛ: 4,5,15-16] |
|
Тема 7.3. Кібер-фізичні системи – програмні системи нового типу з потужною інтелектуальною компонентою для управління розподіленими технологічними процесами без участі людей. Кібер-фізичні системи (Cyber-Physical System, CPS), як новий рівень індустріальних систем. Особливості кібер-фізичних систем та області застосування. Концептуальна схема CPS. Структура системи управління кібер-фізичної системи. Безпека кібер-фізичної системи. Еластична система контролю та управління. Тема 7.4. Діджиталізація виробництва. Фабрики майбутнього - Цифрові фабрики (Digital Factory), "Розумні" фабрики (Smart Factory), Віртуальні фабрики (Virtual Factory). Їх функціональна вкладеність та взаємозалежність. Цифрові моделі продукції та техпроцесів виробництва та його ресурсів. Вимоги до програмних продуктів для цифрової фабрики. Використання цифрового макета (Digital Mock-Up, DMU), цифрового двійника (Smart Digital Twin).
|
|
Тема 7.5. Мультиагентні системи (МАС) в задачах і технологічного моніторингу та управління. Два напрямки їх розвитку. Автономні системи, які мають елементи інтелектуального аналізу та управління (роботи/ІСППР/безлюдні механізми і авто). Функції та складові мультиагентної системи. Класифікація агентних програм Базові види та форми взаємодії між агентами. Проблеми координації поведінки агентів. Поняття моделі зовнішнього середовища. Архітектури МАС. Простий рефлексійний агент. Агент, що діє на основі цілей. Агент, що самонавчається. Приклад МАС для підтримки процесів прийняття рішень на підприємстві. Застосування нейронних мереж і нечітких ІНС для реалізації МАС - агентів, що самонавчаються.
Література: [БЛ: 14,17,24 / ДЛ: 5,16,19-20] |
Календарне планування лекційних та практичних занять
| Номер лекції | Номер практичного заняття | Дата проведення |
|---|---|---|
| Лекція 1 | Заняття 1 | За розкладом |
| Лекція 1,2 | Заняття 1 | За розкладом |
| Лекція 3,4 | Заняття 2 | За розкладом |
| Лекція 5,6 | Заняття 2 | За розкладом |
| Лекція 7,8 | Заняття 3 | За розкладом |
| … | … | … |
| Лекція 17,18 | Заняття 9 | За розкладом |
5. Комп'ютерний практикум
З даної дисципліни передбачається проведення зі студентами лабораторних робіт. Основними цілями занять є:
засвоєння студентами знань з основних тем дисципліни та їх закріплення;
формування у студентів навичок і вмінь з аналізу роботизованого інтерактивного середовища.
| № з/п | Назва лабораторної роботи |
|---|---|
| 1 | Лабораторна робота №1 «Об’єкти управління виробничого призначення» |
| 2 | Лабораторна робота №2 «Об’єкти моніторингу та управління рівня Smart City» |
Переліки об’єктів наведені в розд. 9.
Самостійна робота студента/аспіранта
Самостійна робота студентів складається з:
- підготовки до on-line занять (лекцій та практик) в ZOOM конференціях.
- виконання контрольних робіт (Telegram “Інфраструктура ІУС“; GOOGLE Disc викладача)
Самостійна робота
|
|
|
|
|
3 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
4 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
36 |
Політика та контроль
Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Форми організації освітнього процесу, види навчальних занять і оцінювання результатів навчання регламентуються Положенням про організацію освітнього процесу в Національному технічному університеті України «Київському політехнічному інституті імені Ігоря Сікорського».
Політика виставлення оцінок: кожна оцінка виставляється відповідно до розроблених викладачем та заздалегідь оголошених студентам критеріїв, а також мотивується в індивідуальному порядку на вимогу студента; у випадку не виконання студентом усіх передбачених навчальним планом видів занять (атестаційних контрольних робіт, реферату) до екзамену він не допускається; пропущені заняття обов’язково мають бути відпрацьовані.
Відвідування не є обов'язковим. Якщо студент не може бути присутніми на заняттях, він все одно несете відповідальність за виконання завдань, що проводились на практичному занятті.
Порядок зарахування пропущених занять. Відпрацювання пропущеного заняття з лекційного курсу здійснюється шляхом вивчення відеолекції за відповідною темою. Відпрацювання лабораторного заняття здійснюється шляхом самостійного виконання завдання і його захисту відповідно до графіку консультацій викладача.
Лабораторні реалізуються шляхом підготовки і захисту лабораторної за відповідною темою у вигляді презентації, а сама лабораторна пересилається для перевірки викладачу через E-mail.
Політика академічної поведінки та доброчесності: конфліктні ситуації мають відкрито обговорюватись в академічних групах з викладачем, необхідно бути взаємно толерантним, поважати думку іншого. Плагіат та інші форми нечесної роботи неприпустимі. Всі індивідуальні завдання та курсову роботу студент має виконати самостійно із використанням рекомендованої літератури й отриманих знань та навичок. Цитування в письмових роботах допускається тільки із відповідним посиланням на авторський текст. Недопустимі підказки і списування у ході захисту лабораторних робіт, на контрольних роботах, на іспиті.
Норми академічної етики: дисциплінованість; дотримання субординації; чесність; відповідальність; робота в аудиторії з відключеними мобільними телефонами. Повага один до одного дає можливість ефективніше досягати поставлених командних результатів. При виконанні лабораторних робіт студент може користуватися ноутбуками. Проте під час лекційних занять та обговорення завдань лабораторних робіт не слід використовувати ноутбуки, смартфони, планшети чи комп’ютери. Це відволікає викладача і студентів групи та перешкоджає навчальному процесу. Якщо ви використовуєте свій ноутбук чи телефон для аудіо- чи відеозапису, необхідно заздалегідь отримати дозвіл викладача.
Дотримання академічної доброчесності студентів й викладачів регламентується кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут», положення про організацію освітнього процесу в КПІ ім. Ігоря Сікорського/.
Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Розподіл балів, які отримують студенти на заняттях
| Види контролю | бали |
|---|---|
| Написання кожної лабораторної роботи | 20х2=40 |
| Атестаційні контрольні (2 роботи) | 15х2=30 |
R=(40+30)*0,6=42
Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.
За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 10 балів. На першій атестації (8-й та 9-й тиждень) студент отримує «зараховано» і 20 балів, якщо його поточний рейтинг не менше 10 балів. Також проводяться семінари в ZOOM з виконання лабораторних робіт відповідно розкладу комп’ютерного практикуму. За виступ з презентацією на семінарі студент отримує від7 до 10 балів.
За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 35 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує “зараховано ” і 20 балів, якщо його поточний рейтинг не менше 40 балів. За зараховану лабораторну роботу - 20 балів.
Семестровий контроль: іспит
Умови допуску до семестрового контролю: семестровий рейтинг мінімум 30 балів.
На екзамені студент може отримати максимум 30 балів.
повна відповідь - 30;
часткова відповідь - 20…29;
незадовільна відповідь - 0.
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:
| Кількість балів | Оцінка |
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску (<30) | Не допущено |
Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Перелік об’єктів для лабораторних робіт
І. Об’єкти моніторингу та управління виробничого призначення
А) Технологічний процес переробки насіння соняшника
Б) Технологічний процес переробки газу і супутньої нафти
В) Технологічний процес перекачки газу
Г) Технологічний процес розподілу газу
Д) Техпроцес складування, зберігання та відправка товарів для автоматизованого складу
ІІ. «Об’єкти моніторингу та управління рівня Smart City»
Система контролю та управління кліматичними параметрами у Smart Home
Система контролю та управління параметрів безпеки в Smart Home
Система контролю та управління освітленням в Smart Home
Система управління безпекою в Smart Home
Система управління сервісним роботом при взаємодії з центром керування середовищем Smart Home
Система контролю та управління для Smart Water
Система контролю та управління для Smart Energy
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено доцентом кафедри ІСТ, к.т.н., доцент, Тимошин Юрій Афанасійович
Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол №13 від 15.06.2022р)
Погоджено Методичною комісією факультету (протокол №13 від 15.06.2022р))
