МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ В ІНФОРМАЦІЙНИХ УПРАВЛЯЮЧИХ СИСТЕМАХ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
Рівень вищої освіти | Другий (магістр) |
---|---|
Галузь знань | 12 Інформаційні технології |
Спеціальність | 126 Інформаційні системи та технології |
Освітня програма | Інформаційні управляючі системи та технології |
Статус дисципліни | Обов’язкова (нормативна) |
Форма навчання | очна(денна), заочна |
Рік підготовки, семестр | 1 курс магістратури, осінній семестр |
Обсяг дисципліни | 3,5 кредити, 105 годин (очна -36 годин Лекції, 18 годин Лабораторні, 51 годин СРС, заочна - 6 годин Лекції, 8 годин Лабораторні, 91 годин СРС) |
Семестровий контроль/ контрольні заходи | Залік, Модульна контрольна робота |
Розклад занять | 1 лекція (2 години) 1 раз на тиждень; 1 лабораторна робота (2 години) 1 раз на 2 тижні. |
Мова викладання | Українська |
Інформація про керівника курсу / викладачів |
Лектор: ст. викладач кафедри ІСТ Моргаль Олег Михайлович моб. +38(066)7568156 Лабораторні: ст. викладач кафедри ІСТ Моргаль Олег Михайлович моб. +38(066)7568156 |
Розміщення курсу | https://campus.kpi.ua |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Дисципліна «Моделювання процесів в інформаційних управляючих системах» (МПІУС) є фундаментальною в сфері інформаційних систем та технологій, вона входить в структуру та перелік освітніх компонентів освітньої програми “Інформаційні управляючі системи та технології” 126 спеціальності магістратури “Інформаційні системи та технології” під кодом П05. У відповідності до стандарту освітній компонент П05, як дисципліна МПІУС, забезпечує набуття загальних компетенцій ЗК01 (Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу), низку фахових компетенцій: СК04 (Здатність розробляти математичні, інформаційні та комп’ютерні моделі об’єктів і процесів інформатизації), СК05 (Здатність використовувати сучасні технології аналізу даних для оптимізації процесів в інформаційних системах) та програмний результат навчання РН08 (Розробляти моделі інформаційних процесів та систем різного класу, використовувати методи моделювання, формалізації, алгоритмізації та реалізації моделей з використанням сучасних комп’ютерних засобів). Дисципліна розвиває та удосконалює професійні навички програмування, набуті в попередні роки навчання, розвиває базові навички з розробки предметно-орієнтованих систем імітаційного моделювання та дослідницькі навички.
Метою дисципліни є вивчення студентами принципів та способів розробки, реалізації та дослідження моделей складних систем, надбання навичок розробки алгоритмів імітації дискретно-подійних систем.
Предмет навчальної дисципліни – методи розробки програмного забезпечення імітаційного моделювання складних систем, технології розробки імітаційних моделей та їх застосування в інформаційних управляючих системах та системах прийняття рішень.
За результатами вивчення дисципліни студент повинен набути досвід з розробки імітаційних алгоритмів моделей складних систем на базі універсальних мов програмування та розробки моделей складних систем з використанням спеціалізованого програмного забезпечення імітаційного моделювання.
Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Вивчення дисципліни спирається на знання, отримані студентами під час здобуття першого (бакалаврського) рівня вищої освіти. Знання та навички, набуті студентом при вивченні дисципліни, використовуються в науковій роботі за своєю темою та підготовкою магістерської дисертації, а також при вивченні дисципліни «Управління ризиками інформаційної безпеки» підготовки магістрів спеціалізації «Інформаційні управляючі системи та технології».
Зміст навчальної дисципліни.
Дисципліна складається з наступних навчальних складових: Лекції, Лабораторні роботи (ЛР), Модульна контрольна робота (МКР), Залікова контрольна робота (ЗКР).
Розділ 1 Моделювання в інформаційних управляючих системах
Тема 1.1 Вступ до курсу «Моделювання процесів в інформаційних управляючих системах».
Тема 1.2 Сутність імітаційного моделювання.
Розділ 2 Побудова імітаційних моделей
Тема 2.1 Основні етапи побудови імітаційної моделі.
Тема 2.2 Імітаційна модель керування запасами.
Розділ 3 Методи моделювання випадкових величин
Тема 3.1 Метод Монте-Карло.
Тема 3.2 Генерування РВП [0, 1].
Тема 3.3 Генерування випадкових подій і дискретно розподілених випадкових величин.
Тема 3.4 Генерування неперервних випадкових величин.
Розділ 4 Планування та проведення імітаційних експериментів
Тема 4.1 Планування імітаційних експериментів: основні визначення.
Тема 4.2 Одержання апроксимуючих поліномів.
Тема 4.3 Статистична перевірка результатів імітаційних експериментів.
Тема 4.4 Планування експериментів при дослідженні та оптимізації систем.
Навчальні матеріали та ресурси
Основна література
Томашевський В. М. Моделювання систем. - К: Видавнича група ВНУ, 2005, 2007. - 352 с.
Великодний С. С. Моделювання систем: конспект лекцій. Одеський державний екологічний університет, 2018. – 186 с.
Зеленський К.Х., Кіт Г.В., Чумаченко О.І. Комп'ютерне моделювання систем. – К.: Університет «Україна», 2014. – 315 с.
Моделювання та оптимізація систем: підручник / Дубовой В. М., Квєтний Р. Н., Михальов О. І., А.В.Усов А. В. –Вінниця : ПП «ТД«Еднельвейс», 2017. – 804 с.
Стеценко І.В. Моделювання систем: навч. посіб. / І.В. Стеценко; М-во освіти і науки України, Черк. держ. технол. ун-т. – Черкаси: видавництво „Маклаут”, 2011. – 502с.
Додаткова література
Толубко В. Б. та інш. lмітаційне моделювання систем масового обслуговування: навч. посіб. [для студентів техн. спец. вищ. навч. закл.] / В. Б. Толубко, А.Д. Кожухівський, В.В. Вишнівський, F.1. Fайдур, О.А.Кожухівська: М-во освіти і науки Украґни, Держ ун-т телекомунікацій.- Київ: 2018.-175 с.
Савчук О.В., Моргаль О.М. Моделювання процесів і систем / Лабораторний практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології» / КПІ ім.Ігоря Сікорського; уклад.: О.В. Савчук, О.М. Моргаль – Електронні текстові дані . – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 220 с.
Kelton W.D. Simulation with Arena / W.D. Kelton, R.P. Sadowski, D.A. Sadowski– - New York: McGraw-Hill, 1998. - 672 p.
Arena Sinulation Sofrware [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://www.arenasimulation.com/what-is-simulation
Petri nets World site TGI group at the University of Hamburg, Germany [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.informatik.uni-hamburg.de/TGI/PetriNets/
https://www.anylogic.com/ середовище імітаційного моделювання
https://www.maplesoft.com/ програмне забезпечення для математичного моделювання
Офіційний сайт спільноти користувачів CASE – засобу Visual Paradigm [Електон- ний ресурс:]. Режим доступу // https://www.visual-paradigm.com/
Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Лекційні заняття
№ з/п |
Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на інформаційні джерела) |
---|---|
1 | Тема 1.1 Вступ до курсу «Моделювання процесів в інформаційних управляючих системах». Основні питання -
|
2 | Тема 1.1 Вступ до курсу «Моделювання систем». Основні питання -
|
3 | Тема 1.2 Сутність імітаційного моделювання. Основні питання -
|
4 | Тема 1.2 Сутність імітаційного моделювання. Однорідне градуювання модельного (системного) часу — принцип часового приросту. Основні питання -
|
5 | Тема 2.1 Основні етапи побудови імітаційної моделі. Основні питання -
|
6 | Тема 2.1 Основні етапи побудови імітаційної моделі. Види робіт під час реалізації імітаційної моделі. Основні питання -
|
7 | Тема 2.2 Імітаційна модель керування запасами. Основні питання -
|
8 | Тема 3.1 Метод Монте-Карло. Основні питання -
|
9 | Тема 3.2 Генерування РВП [0, 1]. Основні питання -
|
10 | Тема 3.3 Генерування випадкових подій і дискретно розподілених випадкових величин. Основні питання -
|
11 | Тема 3.4 Генерування неперервних випадкових величин. Основні питання -
|
12 | Тема 4.1 Планування імітаційних експериментів: основні визначення. Основні питання -
|
13 | Тема 4.1 Планування імітаційних експериментів: основні визначення. Основні питання -
|
14 | Тема 4.2 Одержання апроксимуючих поліномів. Основні питання -
|
15 | Тема 4.2 Одержання апроксимуючих поліномів.Геометрична інтерпретація композиційного плану. Основні питання -
|
16 | Тема 4.3 Статистична перевірка результатів імітаційних експериментів. Основні питання -
|
17 | Тема 4.4 Планування експериментів при дослідженні та оптимізації систем. Основні питання -
|
18 | Тема 4.4 Планування експериментів при дослідженні та оптимізації систем.Генеруюче співвідношення. Основні питання -
|
За заочною формою навчання
Лекційний матеріал на запланованих заняттях дається в скороченому вигляді по наступним темам - Т1.2, Т2.1, Т2.2, Т3.1, Т3.2, Т3.3, Т4.1, .Т4.3, Т4.4 і оглядово по темам Т1.1, Т3.4, Т4.2, які повинні бути доопрацьовані студентом-заочником самостійно.
Лекції по дисципліні проводяться викладачем із використанням сучасних мультимедійних презентаційних технологій. На лекціях проводяться експрес-опитування, які дають можливість лектору отримати інформацію про якість засвоєння матеріалу та, за необхідності, розглянути більш детально складний матеріал. Обговорення всіх питань відбувається також в чаті дисципліни в середовищі Telegram.
Лабораторні заняття (Комп’ютерні практикуми) виконуються з використанням сучасних засобів моделювання складних процесів. Під час їх проведення використовуються методичні вказівки до комп’ютерних практикумів по дисципліні. Завдання кожного практикуму містить кілька підзавдань різної складності, які мають окреме оцінювання. Таке розбиття надає можливість більш об’єктивно оцінити рівень умінь студента і, водночас, адаптувати завдання до рівня знань та навичок студента.
Модульні контролі проводяться за результатами виконання комп’ютерних практикумів та вивченням лекційного матерівлу. Модульні контрольні роботи містять завдання з перевірки як теоретичних знань, так і практичних навичок.
В умовах дистанційного навчання 2023-2024 н.р. усі види занять, у тому числі контрольні заходи, можуть проводитися як очно, так і в дистанційному режимі з використанням Zoom.
Лабораторні роботи
№ з/п |
Перелік лабораторних робіт |
---|---|
1 | Ознайомлення з інтерфейсом пакету GPSSW та придбання навичок роботи з ним Мета роботи – придбати навички роботи з пакетом GPSSW - Ознайомитися з інтерфейсом пакету GPSSW; Отримати навички по роботі з пакетом GPSSW; Відобразити алгоритм роботи у пакеті GPSSW.
|
2 | Лабораторна робота №1. Моделювання роботи магазину Мета роботи – навчитися промоделювати примітивні системи, такі як невеликий магазин, визначити таки параметри, як - коефіцієнт завантаження касира; коефіцієнт завантаження продавця; максимальне, середнє й поточне число покупців у кожній черзі; середній час обслуговування в кожному каналі обслуговування; середній час знаходження покупця в кожній черзі
|
3 | Лабораторна робота №2. Моделювання руху на пішохідному переході. Мета роботи – навчитися моделювати роботу пішохідного переходу та визначити основні параметри функціонування пішохідного переходу, нагромадивши статистику після проїзду через нього в одному напрямку 1000 автомобілів; визначити середнє завантаження переходу.
|
4 | Лабораторна робота №3. Моделювання роботи переговорного пункту. Мета роботи – навчитися моделювати роботу переговорного пункту та визначити параметри функціонування переговорного пункту: коефіцієнт завантаження переговорного пункту; максимальне, середнє й поточне число відвідувачів у переговірному пункті; середній час обслуговування в переговірному пункті
|
5 | Лабораторна робота №4. Оцінка надійності роботи системи Мета роботи – навчитися оцінювати надійність роботи системи через обчислення - коефіцієнт використання (готовності) об'єкта; середній час відновлення об'єкта.
|
6 | Лабораторна робота №5. Дослідження властивостей системи масового обслуговування Мета роботи – поглибити вміння дослідження основних характеристик найпростіших систем масового обслуговування (СМО) методом аналітичного моделювання, проводити аналіз і обробку даних через - Опис задачі та її інтерпретація в моделі СМО. Складання математичної моделі СМО. Розрахунок локальних характеристик СМО. Аналіз результатів розрахунку СМО.
|
7 | Лабораторна робота №6. Моделювання мультипрограмної системи захисту інформації колективного користування на базі СМО Мета роботи – набути практичні вміння моделювання мультипрограмної системи захисту інформації колективного користування на базі СМО на базі визначення наступних параметрів - 1) оптимальний розмір squid-кеша; 2) мінімальну (максимальну) потужність процесора маршрутизатора роутер з вбудованим міжмережним фільтром;3) мінімальну (максимальну) кількість програмних портів обробки.
|
8 | Лабораторна робота №7. Розробка імітаційної моделі системи протидії НСД засобами мови GPSSW Мета роботи – поглибити практичні вміння розробки імітаційної моделі системи протидії НСД засобами мови GPSSW через імітації ймовірності захисту, визначення середнього часу обробки потенційної загрози, інтенсивністі трафіку.
|
Самостійна робота студента
Матеріали для самостійного вивчення дисципліни розміщені викладачем в електронному вигляді на гугл-диску викладача, до якого надано доступ групі студентів та асистентам, які ведуть заняття комп’ютерного практикуму, а також, в середовищі Campus платформи дистанційного навчання «Сікорський». Контент платформи доступний із будь-якого місця в мережі Інтернет. До самостійної роботи студента відноситься, в основному, виконання завдання комп’ютерного практикуму, робота з документацію та матеріалом програмного забезпечення, а також опрацювання лекційного та додаткового теоретичного матеріалу за наданими лекціями, навчальним посібником та додатковою літературою. Запланованої кількості годин на самостійну роботу вистачає для освоєння курсу, як для стаціонарної, так і заочної форми навчання.
|
|
|
---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Політика та контроль
6. 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; відпрацьовує практичну частину на віртуальній машині з встановленою відповідною РСУБД; використовує гугл-диск для викладання матеріалу поточної лекції, додаткових ресурсів, лабораторних робіт та інше; викладач відкриває доступ до певної директорії гугл-диска для скидання електронних лабораторних звітів та відповідей на МКР;
на лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу, усі питання, уточнення та ін. студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час;
лабораторні роботи захищаються у два етапи – перший етап: студенти виконують завдання на допуск до захисту лабораторної роботи; другий етап – захист лабораторної роботи. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту;
модульні контрольні роботи пишуться на лекційних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін.); результат пересилається у файлі до відповідної директорії гугл-диску;
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 дисципліни тощо. Кількість заохочуваних балів не більше 10;
штрафні бали виставляються за: невчасну здачу лабораторної роботи. Кількість штрафних балів не більше 7.
7. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
РОЗПОДІЛ БАЛІВ, ЯКІ ОТРИМУЮТЬ СТУДЕНТИ ПІД ЧАС ВИВЧЕННЯ ДИСЦИПЛІНИ
|
|
---|---|
Лабораторні роботи (7 робіт) | 7*10 |
|
30 |
R=7*10+30=100
Оцінювання лабораторної роботи:
повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 90% потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний Звіт до ЛР – 10 балів;
достатньо повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 75% потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний Звіт до ЛР – 9/8 бали(ів);
неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 60% потрібної інформації), незначні помилки в електронному Звіті до ЛР – 7/5 бали(ів);
наявність лише оформленого належним чином електронного Звіту до ЛР – 4/3 бали;
незадовільна відповідь та/або не оформлений електронний Звіт до ЛР – 0 балів.
За затримку захисту ЛР її бальна оцінка знижується на 1 бал.
Оцінювання модульної контрольної роботи (МКР):
МКР проводиться письмово у електронному форматі під час заняття для студентів очної форми навчання (або самостійно на протязі семестру за завданнями по навчальному посібнику для студентів заочної форми навчання) і складається з двох завдань. Оцінювання кожного завдання МКР:
повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 90%
потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний Звіт до МКР – 15..14 балів;
достатньо повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж
75% потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний Звіт до МКР – 13..11 балів;
неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 60%
потрібної інформації), незначні помилки в електронному Звіті до МКР – 10…6 бали(ів);
наявність лише оформленого належним чином електронного Звіту до МКР
– 5 балів;
незадовільна відповідь та/або не оформлений електронний Звіт до МКР
– 0 балів.
Всього за МКР — 15*2= 30 балів
Заохочувальні бали
За активну роботу на лекції (питання, доповнення, зауваження за темою лекції, коли лектор пропонує студентам задати свої питання) 1-2 бали, але в сумі не більше 10.
Штрафні бали
За несвоєчасний захист ЛР, не більше 1 балу до кожної ЛР.
Календарний контроль: проводиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 18 балів. На першій атестації (8-й та 9-й тиждень) студент отримує “зараховано”, якщо його поточний рейтинг не менше 10 балів.
За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 36 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує “зараховано”, якщо його поточний рейтинг не менше 18 бали.
Семестровий контроль:залік.
Умови допуску до семестрового контролю: зарахування всіх ЛР й виконання МКР.
Здобувачі, які виконали всі умови допуску до заліку та мають рейтингову оцінку 60 і більше балів (R ≥ 60), отримують відповідну до набраного рейтингу оцінку без додаткових випробувань ("автоматом"). Зі здобувачами, які виконали всі умови допуску до заліку та мають рейтингову оцінку менше 60 балів (R < 60), а також з тими здобувачами, хто бажає підвищити свою рейтингову оцінку, на останньому за розкладом занятті з дисципліни в семестрі викладач проводить семестровий контроль у вигляді залікової контрольної роботи (ЗКР) або співбесіди. складається з двох теоретичних питань та одного практичного. За правильні відповіді можна максимум набрати – за кожне теоретичне питання по 32 бали, і за практичне – 36 балів. В цьому випадку ЗКР оцінюється у 100 балів, а в якості результуючої обирається більша з двох оцінок (семестрової рейтингової та оцінки за ЗКР).
Перелік можливих теоретичних та практичних питань до ЗКР наведений в кінці кожного розділу лекційного курсу.
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 (<40) |
Не допущено |
8. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
- На початку семестру викладач інформує студентів/слухачів про можливість пройти відповідні безкоштовні (або платні) курси на свій розсуд по тематиці навчальної дисципліни. Після отриманням студентом/слухачем офіційного сертифікату проходження відповідних курсів, викладач зараховує додаткові бали, відповідну частину курсу (або курс в цілому).
Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус):
Складено старший викладач каф. ІСТ Моргаль Олег Михайлович
Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол № 21 від 29.06.2023 р.)
Погоджено Методичною комісією факультету ІОТ[1] (протокол № 11 від 29.06.2023 р.)
[1] Методичною радою університету – для загальноуніверситетських дисциплін.