Імітаційне моделювання управляючих систем - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Силабус освітнього компонента «Імітаційне моделювання управляючих систем» складено відповідно до освітньої-професійної програми підготовки бакалаврів «Інформаційні управляючі системи та технології» спеціальності 126 – Інформаційні системи та технології.

Метою навчальної дисципліни є формування та закріплення у студентів наступних компетентностей: (ФК 11) Здатність до аналізу, синтезу і оптимізації інформаційних систем та технологій з використанням математичних та імітаційних моделей і методів; (ФК 13) Здатність проводити обчислювальні експерименти, порівнювати результати експериментальних даних і отриманих рішень; (ФК 17) Здатність застосовувати методи керування економічними, людськими та технічними ресурсами в процесі розробки інформаційних систем; (ФК 22) Здатність розробляти модулі обробки даних інформаційних управляючих технологій на основі математичних та імітаційних моделей.

Предмет навчальної дисципліни - основні поняття імітаційного моделювання, методи та способи побудови моделей об'єктів та систем управління а також інструментальні середовища моделювання систем (MathworksMatlab).

Програмні результати навчання, на формування та покращення яких спрямована дисципліна: (ПРН 2) Застосовувати знання фундаментальних і природничих наук, системного аналізу та технологій моделювання, стандартних алгоритмів та дискретного аналізу при розв’язанні задач проєктування і використання інформаційних систем та технологій.

2.Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Дана дисципліна відноситься до циклу дисциплін професійної підготовки і є дисципліною нормативного освітнього компоненту. Курс розрахований на студентів, які мають підготовку по попереднім курсам, що стосуються «Вища математика», «Проектування інформаційних систем», «Теорія ймовірностей і математична статистика», «Ймовірністні моделі та статистичне оцінювання в ІУСа», «Аналіз даних в інформаційно-управляючих системах». Знання, отримані при вивченні дисципліни повинні бути використані для вивчення дисципліни «Управління проектами» та при роботі над кваліфікаційною роботою, а також у подальшій професійній діяльності.

3.Зміст навчальної дисципліни

Загальний обсяг дисципліни становить 4,5 кредити (135 годин) їх розподіл за видами роботи наведено у таблиці. Навчальна дисципліна складається з одного семестрового модулю і вивчається в 2-му (весняному) семестрі.

СРС - самостійна робота студента.

Структура навчальної дисципліни представлена у таблиці.

4.Навчальні матеріали та ресурси

Основналітература:

1. Стеценко, І.В. Моделювання систем: навч. посіб. [Електронний ресурс, текст] / І.В. Стеценко ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2010. – 399 с. ISBN 978-966-402-073-9
2. В.М. Томашевський Моделювання систем / К.: Видавнича група BHV, 2005. – 352 с.
3. Довідник з MATLAB / Електронний навчальний посібник з курсового і дипломного проектування. – К.: НТУУ "КПІ", 2013. – 132 c.
4. Рыжиков, Ю.Б. Моделирование систем: практикум по компьютерному моделированию / Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. – СПб.: БХВ-Петербург, 2007. – 352 с.
5. 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 (1 файл: 6,23 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 220 с.

Додаткова література:

1. Кудрявцев, Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем / Е.М. Кудрявцев. – М.: DMK Press, 2003. – 320 с.
2. Литвинов, А.Л. Теорія систем масового обслуговування / А.Л. Литвинов: навч. посібник. – Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О.М. Бекетова. – Харків: ХНУМГ ім. О.М. Бекетова, 2018. – 141 с.
3. ReferenceSimulink. Help Center, точка доступу до ресурсу https://www.mathworks.com/help/simulink/index.html?s_tid=CRUX_lftnav

Навчальний контент

5.Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Зміст розділів дисципліни.

Лекційні заняття.

Лабораторні заняття.

6.Самостійна робота студента

Самостійна робота студентів полягає в самостійному вивченні окремих тем, практичної реалізації типових завдань за цими темами. Контроль виконання самостійної роботи проводиться при поточних контрольних заходах і на проміжній атестації за підсумками освоєння. Перелік питань для самостійної роботи студентів по розділам: Перелік питань для самостійної роботи студентів по розділам:

1. Розділ 1. Натурний (фізичний) і обчислювальний експерименти. Класифікація моделей і види моделювання.
2. Розділ 2. Формальні методи побудови моделей. Кібернетичний підхід. Системна динаміка. Теоретико-множиний підхід.
3. Розділ 3. Типи моделей систем масового обслуговування. Одноканальні та багатоканальні системи масового обслуговування.
4. Розділ 4. Моделювання систем за допомогою мереж Петрі. Розширення простих мереж Петрі. Розширення можливостей вузлів під час моделювання.
5. Розділ 5. Дисперсійний аналіз впливу факторів.
6. Розділ 6. Еволюційні методи пошуку оптимальних значень. Методи штучного інтелекту в імітаційному моделюванні.
7. Розділ 7. Система моделювання GPSS.

Політика та контроль

7.Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які викладач ставить перед студентом: • правила відвідування занять: заборонено оцінювати присутність або відсутність здобувача на аудиторному занятті, в тому числі нараховувати заохочувальні або штрафні бали. Відповідно до РСО даної дисципліни бали нараховують за відповідні види навчальної активності на лекційних та лабораторних заняттях; • правила поведінки на заняттях: студент має можливість отримувати бали за відповідні види навчальної активності на лекційних та практичних заняттях, передбачені РСО дисципліни; • політика дедлайнів та перескладань: несвоєчасне подання студентом виконаної лабораторної роботи передбачає зменшення максимальної оцінки за виконану роботу на 1 бал, однак остаточна оцінка за роботу не може буде меншою ніж мінімальна, передбачена РСО дисципліни; якщо студент не проходив або не з’явився на МКР (без поважної причини), його результат оцінюється у 0 балів. Перескладання результатів МКР не передбачено; • політика щодо академічної доброчесності: Кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» https://kpi.ua/files/honorcode.pdf встановлює загальні моральні принципи, правила етичної поведінки осіб та передбачає політику академічної доброчесності для осіб, що працюють і навчаються в університеті, якими вони мають керуватись у своїй діяльності, в тому числі при вивченні та складанні контрольних заходів з дисципліни «Управління технічними системами»; • при використанні цифрових засобів зв’язку з викладачем (мобільний зв’язок, електронна пошта, переписка на форумах та у соцмережах та ін.) необхідно дотримуватись загальноприйнятих етичних норм, зокрема бути ввічливим та обмежувати спілкування робочим часом викладача.

8.Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

З дисципліни передбачений поточний контроль у формі рейтинг-контролю і проміжна атестація за підсумками освоєння дисципліни – екзамен у другому (весняному) семестрі. Відвідування лекційних та лабораторних занять є обов'язковою складовою вивчення матеріалу. На період воєного стану лекційні та лабораторні заняття проводяться в дистанційному режимі. Лабораторні роботи захищаються у вигляді відповіді на контрольні питання та представлення результатів виконаної роботи. Бали за лабораторну роботу нараховуються лише за наявності звіту. Штрафні та заохочувальні бали за:

• несвоєчасне подання лабораторної роботи - 1 бал;
• модернізація практичних робіт, виконання завдань із удосконалення дидактичних матеріалів з дисципліни - надається від 5 до 10 заохочувальних балів.

Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:

1. виконання 6 лабораторних робіт (ЛР);
2. виконання 1-ї модульної контрольної роботи (МКР);
3. відповіді на екзаменаційні питання (ВЕП).

Розрахунок шкали рейтингу R: Сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає: Rmax = 25(ЛР) + 35(МКР) + 40(ВЕП) = 100 балів. Rmin = 15(ЛР) + 15(МКР) + 30(ВЕП) = 60 балів.

Модульна контрольна робота. Метою МКР є закріплення та перевірка теоретичних знань із освітнього компонента, набуття студентами практичних навичок самостійного вирішення задач та складанні алгоритмів імітації. Модульна контрольна робота (МКР) виконується після вивчення Розділів 1-7 та виконання лабораторних занять 1-6. Модульна контрольна робота проводиться у вигляді тестування по матеріалам лекційних занять. Тестові завдання містять 35 питань різного формату (вибір правильного варіанту з переліку; вірно/невірно; визначити відповідність; чисельна відповідь тощо). Критерії оцінювання:

• запитання типу «вибір правильного варіанту з переліку», «вірно/невірно», «чисельна відповідь» оцінюються однозначно: вірна відповідь – 1 бал, невірна відповідь – 0 балів;
• запитання, на які немає однієї конкретної відповіді, типу «визначити відповідність», «надати визначення» або «вирішення конкретної задачі» – невірна відповідь – 0 балів, частково вірна відповідь – 0,25/0,5 балів, вірна відповідь - 1 бал.

Семестровий контроль: екзамен. Умови допуску до семестрового контролю: семестровий рейтинг не менше 30 балів, здача та захист всіх лабораторних робіт і складання МКР.

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

9.Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

Орієнтовний перелік питань, що виносяться на екзамен:

1. Поняття моделі
2. Способи побудови моделей
3. Класифікація моделей
4. Задачі моделювання
5. Методи моделювання
6. Процес моделювання
7. Системний підхід до побудови моделей
8. Ідентифікація закону розподілу
9. Апроксимація функціональної залежності
10. Мережі масового обслуговування
11. Мережі масового обслуговування з блокуванням маршруту
12. Мережі Петрі з часовими затримками
13. Мережі Петрі з конфліктними переходами Мережі Петрі з багатоканальними переходами
14. Мережі Петрі з інформаційними зв'язками
15. Генератори випадкових величин
16. Алгоритми імітації процесів функціонування дискретних систем
17. Імітаційне моделювання мережі масового обслуговування
18. Імітаційне моделювання мережі Петрі з часовими затримками
19. Імітаційне моделювання мережі Петрі з конфліктними переходами
20. Імітаційне моделювання мережі Петрі з багатоканальними переходами
21. Планування та проведення факторних експериментів
22. Регресійний аналіз впливу факторів
23. Дисперсійний аналіз впливу факторів
24. Пошук оптимальних значень за допомогою серії факторних експериментів
25. Методи групового урахування аргументів
26. Еволюційні методи пошуку оптимальних значень
27. Мова імітаційного моделювання GPSS
28. Система імітаційного моделювання PTRSIM
29. Пакет імітаційного моделювання Arena

Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус): Складено доцент, к.т.н., Цьопа Наталія Володимирівня Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол № 21 від 26.06.2023) Погоджено Методичною комісією факультету[1] (протокол № 11 від 30.06.2023)