ДОСЛІДЖЕННЯ ОПЕРАЦІЙ В ІНФОРМАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧИХ СИСТЕМАХ. КУРСОВА РОБОТА

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 https://osvita.kpi.ua/sites/default/files/opfiles/126_OPPB_IUST_2022.pdf
Статус дисципліни Нормативна (обов'язкова)
Форма навчання Очна (денна)
Рік підготовки, семестр ІІІ курс, весняний семестр
Обсяг дисципліни 1 кредит
Семестровий контроль/ контрольні заходи курсова робота/захист курсової роботи
Мова викладання Українська
Інформація про керівника курсу доцент, к.т.н, Жданова Олена Григорівна, zhdanova.elena@hotmail.com https://ist.kpi.ua/uk/pedagogichnij-sklad/
Розміщення курсу Посилання на дистанційний ресурс MOODLE: https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=1763

Програма навчальної дисципліни

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

Метою навчальної дисципліни «Дослідження операцій в інформаційно-управляючих системах. Курсова робота» є отримання студентами навичок використання математичного апарату під час вирішення прикладних і наукових завдань, що стосуються прийняття оптимальних рішень, в області інформаційних управляючих систем та технологій.

Предмет навчальної дисципліни – методи та алгоритми, що використовуються при проектуванні, впровадженні та експлуатації інформаційних управляючих систем та технологій, систем обробки інформації на базі комп'ютерних систем і мереж.

Завдання вивчення навчальної дисципліни:

  • набуття навичок обґрунтування вибору моделей і методів аналізу конкретних соціально-економічних проблем, що виникають на різних рівнях управління економічними об'єктами в інформаційних системах;
  • набуття навичок з обґрунтування застосування та з практичного використання методів оптимізації при розв'язанні задач оптимального управління економічними об'єктами в інформаційних системах;
  • набуття навичок з розробки нових й модифікування наявних моделей і методів для вирішення конкретних економічних задач при проектування, впровадження та експлуатація інформаційних систем і технологій;
  • програмна реалізація розроблених алгоритмів розв'язання задач пошуку оптимального розв'язку та дослідження їх ефективності.

Курсова робота – одна із важливих форм навчальної роботи і підготовки майбутніх фахівців до практичної діяльності. Це один із видів навчальної роботи, в якій студенти повною мірою виявляють і розвивають свої здібності, здатність до аналітичного мислення.

В результаті освоєння дисципліни повинні бути сформовані такі компетентності:

Код Назва
ЗК 1 Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу
ЗК 2 Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях
ЗК 3 Здатність до розуміння предметної області та професійної діяльності
ЗК 5 Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями
ЗК 6 Здатність до пошуку, оброблення та узагальнення інформації з різних джерел
ФК 4 Здатність проєктувати, розробляти та використовувати засоби реалізації інформаційних систем, технологій та інфокомунікацій (методичні, інформаційні, алгоритмічні, технічні, програмні та інші)
ФК 5 Здатність оцінювати та враховувати економічні, соціальні, технологічні та екологічні фактори на всіх етапах життєвого циклу інфокомунікаційних систем
ФК 6 Здатність використовувати сучасні інформаційні системи та технології (виробничі, підтримки прийняття рішень, інтелектуального аналізу даних та інші), методики й техніки кібербезпеки під час виконання функціональних завдань та обов’язків
ФК 11 Здатність до аналізу, синтезу і оптимізації інформаційних систем та технологій з використанням математичних та імітаційних моделей і методів
ФК 18 Здатність до розробки і використання інтелектуальних інформаційних систем, технологій генерації та аналізу знань, алгоритмів штучного інтелекту для вирішення прикладних задач і підтримки прийняття рішень в різних прикладних областях життєдіяльності людини
ФК 19 Здатність до застосування методів прийняття управлінських рішень в умовах невизначеності та багатофакторної залежності щодо визначення рішення та ефективності управлінської діяльності
ФК 21 Здатність до математичного моделювання в економіці, розуміння прикладних задач і математичних моделей макро- і мікроекономіки, аналізу і прогнозування процесів ринкової економіки

Після засвоєння дисципліни студенти мають продемонструвати такі результати навчання:

Код Назва
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
ПРН 6 Демонструвати знання сучасного рівня технологій інформаційних систем, практичні навички програмування та використання прикладних і спеціалізованих комп’ютерних систем та середовищ з метою їх запровадження у професійній діяльності
ПРН 17 Знати методології та технології проєктування та реалізації інформаційних управляючих систем та технологій підтримки прийняття рішень. Вміти використовувати існуючі засоби, компоненти та технології для побудови інформаційних управляючих систем та технологій підтримки управлінських рішень
ПРН 19 Вміти розв’язувати складні непередбачувані задачі і проблеми у спеціалізованих сферах професійної діяльності та/або навчання, що передбачають збирання та інтерпретацію та аналіз інформації (даних), вибір методів та інструментальних засобів, застосування інноваційних підходів
ПРН 21 Вміти використовувати методи та засоби аналізу даних, обирати та використовувати математичні моделі, будувати стратегії розв’язання практичних задач, в тому числі в галузі штучного інтелекту, обґрунтовувати вибір методу оптимізації при розв’язанні прикладних проблем у спеціалізованих сферах професійної діяльності

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

Для успішного засвоєння дисципліни студент повинен володіти освітніми компонентами:

  • Вища математика;
  • Теорія ймовірностей і математична статистика;
  • Спеціальні розділи математики;
  • Ймовірнісні моделі та статистичне оцінювання в інформаційно-управляючих системах.

Компетенції, знання та уміння, одержані в процесі вивчення освітнього компонента є необхідними для подальшого вивчення освітніх компонентів:

  • Теорія розкладів;
  • Прийняття рішень в інформаційних системах.

3. Зміст навчальної дисципліни

При виконанні курсової роботи вивчаються та досліджуються точні та наближені методи та алгоритми розв'язання задач лінійного, параметричного, цілочислового лінійного, дискретного не нелінійного програмування.

3.1. Етапи виконання курсової роботи

Виконання курсової роботи (КР) складається з чотирьох етапів. У таблиці 1 наведені найменування, зміст, результати та розподіл годин на виконання етапів.

Таблиця 1

Етап Найменування та зміст Результат Години
1 Підготовчий етап. Ознайомлення з темою, складання календарного плану виконання КР та розподіл робіт між виконавцями Завдання на КР, підписане керівником та виконавцями 1
2 Виконавчий етап. Виконання курсової роботи Розділи КР 27
3 Заключний етап. Оформлення звіту (згідно з ДСТУ «Документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення»), підготовка доповіді Пояснювальна записка КР. Презентація до виступу з доповіддю 2
4 Публічний захист курсової роботи

3.2. Структурні елементи пояснювальної записки

Пояснювальна записка КР містить наступні структурні елементи:

  1. титульна сторінка;
  2. аркуш завдання;
  3. реферат;
  4. зміст;
  5. вступ;
  6. основна частина, що включає в себе розділи:
    • постановка задачі;
    • опис методів розв'язання задачі;
    • планування експериментів;
    • опис розробленого програмного продукту;
    • дослідження розроблених алгоритмів;
  7. висновки;
  8. перелік посилань.

3.3. Структура розділів основної частини КР

Нижче вказані назви підрозділи розділів основної частини пояснювальної записки.

  1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ
    • 1.1. Змістовна постановка задачі
    • 1.2. Постановка індивідуальних (-ої) задач (-і)
    • 1.3. Математична постановка задачі
  2. ОПИС МЕТОДІВ РОЗВ'ЯЗАННЯ ЗАДАЧІ
    • 2.1. Огляд методів розв'язання задачі
    • 2.2. Розробка жадібного алгоритму розв'язання задачі
    • 2.3. Розробка алгоритмів розв'язання задачі
    • 2.4. Приклади застосування розроблених алгоритмів
  3. ПЛАНУВАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТІВ
    • 3.1. Класифікація задач
    • 3.2. План експериментів
  4. ОПИС РОЗРОБЛЕНОГО ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТУ
    • 4.1. Опис варіантів використання
    • 4.2. Опис вхідних та вихідних даних
    • 4.3. Опис програмного продукту
    • 4.4. Інструкція користувача
  5. ДОСЛІДЖЕННЯ РОЗРОБЛЕНИХ АЛГОРИТМІВ
    • 5.1. Розв'язання задач розробленим ПП
    • 5.2. Результати дослідження впливу параметрів алгоритмів на їх ефективність
    • 5.3. Часова складність розробленого (-их) алгоритму (-ів)
    • 5.4. Порівняння алгоритмів за точністю

4. Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

  1. Курсова робота з дослідження операцій в інформаційно-управляючих системах: Навчально-методичний посібник [Електронний ресурс]: Навч.-метод. посібник для студ. освітньо-професійної програми «Інформаційні управляючі системи та технології» спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології», / О. Г. Жданова, В.Д. Попенко, М.О. Сперкач; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. – 95 с. – Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/56612.
  2. Жданова О. Г. Дослідження операцій. Вступ до дискретного програмування. Практикум [Електронний ресурс] / Навчальний посібник з грифом Метод. ради КПІ ім. І. Сікорського, прот. № 6 від 31.01.2020 / О. Г. Жданова, В. Д. Попенко, М. О. Сперкач. – Київ: НТУУ «КПІ ім. І. Сікорського», 2019. – 47 с. – Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/32225.
  3. Бартіш М. Я. Дослідження операцій. Ч. 2. Алгоритми оптимізації на графах: підручник. – 168 с. / М. Я. Бартіш, І. М. Дудзяний. – Львів: Видавничий центр Львівського національного університету ім. І. Франка, 2007. – 120 с.
  4. Гуляницький Л. Ф. Прикладні методи комбінаторної оптимізації: навч. посіб. / Л. Ф. Гуляницький, О. Ю. Мулеса. – Київ: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2016. – 142 с.
  5. ДСТУ 3008:2015 Звіти у сфері науки та техніки. Структура та правила оформлення [Чинний від 2017-07-01].

Додаткова література

  1. Дослідження операцій в економіці / [І. К. Федоренко, О. І. Черняк, О. О. Карагодова та ін.]. – Київ: Знання, 2007. – 558 с.
  2. Зайченко Ю. П. Дослідження операцій: підручник. 5-е вид., перероб. і доп. / Ю. П. Зайченко. – Київ: ЗАТ «ВІПОЛ», 2001. – 688 с.
  3. Зайченко Ю. П. Дослідження операцій: підручник / Ю. П. Зайченко. – Київ: Видавничий дім «Слово», 2003. – 688 с.
  4. Катренко А. В. Дослідження операцій: підручник / А. В. Катренко. – Львів: Магнолія Плюс, 2004. – 549 с.
  5. Taha H. A. Operations Research. An Introduction. Tenth Edition / Hamdy Taha. – Fayetteville: University of Arkansas, 2017. – 944 с.
  6. Pinedo M. L. Planning and Scheduling in Manufacturing and Services / Michael Pinedo. – New York: Springer Science+Business Media, 2009. – 536 с.
  7. Pinedo M. L. Scheduling. Theory, Algorithms and Systems / Michael Pinedo. – New York: Springer Science+Business Media, 2008. – 671 с.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни

Перевага надається методам, які спрямовані на виховання критичного мислення. Міждисциплінарний підхід реалізується в тому, що ми опираємось на раніше засвоєні дисципліни (при оцінці складності алгоритмів використовуються знання, отримані студентами при вивченні «Теорії алгоритмів», при програмній реалізації розроблених алгоритмів використовуються знання з проєктування інформаційних систем та мов програмування). Професійно-орієнтований підхід реалізуються в тому, що курсова робота присвячена розробці алгоритмів розв'язання задач, наближених до проблемних ситуацій, що зустрічаються на практиці при розробці інформаційних управляючих систем.

Основним засобом навчання є MOODLE (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment) версії 3.10. В цій системі на сторінці дисципліни для студентів доступні усі навчально-методичні матеріали з виконання курсової роботи. Звіт за кожним із розділів викладається студентом в MOODLE. Усі помилки коментуються викладачем, у разі необхідності проводяться індивідуальні консультації. Так реалізується індивідуалізований студентоцентрований підхід.

Захист курсової роботи є публічним.

6. Самостійна робота студента

Курсова робота з дослідження операцій в інформаційно-управляючих системах – самостійне дослідження, яке включає аналіз предметного середовища, розробку методів і алгоритмів розв'язання практичних задач, дослідження ефективності цих алгоритмів.

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Основні положення політики:

  • політика щодо академічної доброчесності: Кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» 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 дисципліни «Дослідження операцій в інформаційно-управляючих системах. Курсова робота»;
  • політика щодо оцінювання та дедлайнів: розділи курсової роботи повинні бути виконані згідно встановленого календарного графіку робіт (строки виконання для кожного розділу вказані в системі MOODLE); невчасне виконання розділу курсової роботи тягне за собою зниження отриманих балів на 10%, якщо запізнення не більше трьох тижнів, на 20% якщо запізнення більше трьох тижнів; у випадку виявлення факту академічної недоброчесності розділ не зараховується.
  • курсова робота є двоосібною;
  • тема курсової роботи може бути узгодженою з темою майбутньої кваліфікаційної роботи бакалавра.

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

8.1. Поточний контроль

Поточний контроль виконання курсової роботи виконується шляхом перевірки розділів курсової роботи.

8.2. Календарний контроль

Календарний контроль провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. Умови позитивного календарного контролю:

  • за результатами навчальної роботи на першому календарному контролі (8-й тиждень) студент отримує «атестований», якщо його поточний рейтинг не менше 50% від максимально можливої кількості балів, які студент міг отримати за перші 7 тижнів;
  • за результатами навчальної роботи на другому календарному контролі (14-й тиждень) студент отримує «атестований», якщо його поточний рейтинг не менше 50% від максимально можливої кількості балів, які студент міг отримати за перші 13 тижнів.

8.3. Система рейтингових (вагових) балів та критерії оцінювання

Рейтинг студента з виконання курсової роботи складається з двох складових:

  • оцінка виконання поставленого завдання (характеризує роботу студента протягом підготовки курсової роботи та її результат);
  • оцінка захисту роботи (презентація виконаної роботи, відповіді на запитання).

Оцінка виконання поставленого завдання

Оцінюється ступінь обґрунтування обраних рішень на усіх етапах виконання курсової роботи; якість розробленого алгоритмічного та програмного забезпечення; якість пояснювальної записки та дотримання графіку роботи.

Максимальний бал, що можна отримати за виконання поставленого завдання (RC) – 90. Критерії оцінювання складових пояснювальної записки наведені в таблиці 2.

Таблиця 2

№ етапу Складові роботи Максимальна кількість балів (кількість балів при повному виконанні завдань з достатньою глибиною обґрунтування рішень)
1 Підготовчий етап 2
Складання календарного плану виконання КР 2
2 Виконання курсової роботи 78
1 Постановка задачі 15
Приклади постановок (індивідуальних) задач 8
Математична постановка задачі 5
Математичні постановки індивідуальних задач 2
2 Опис методів розв'язання 23
Огляд методів розв'язання задачі, основні положення обраних методів 3
Розробка жадібного алгоритму 7
Розробка алгоритмів розв'язання задачі 9
Приклади розв'язання задач 4
3 Планування експериментів 10
Класифікація задач 2
Алгоритм роботи генератора задач 2
Параметри алгоритмів або параметри задач 2
Порівняння за точністю 2
Порівняння за часом 2
4 Розробка програмного продукту 20
Опис розробленого ПП (текстова частина) 4
Розв'язання індивідуальних задач 4
Експерименти (параметри алгоритмів або параметри задач) 4
Експерименти (порівняння алгоритмів за точністю) 4
Експерименти (порівняння алгоритмів за часом) 4
5 Результати дослідження алгоритмів 8
Результати розв'язання індивідуальних задач 2
Експерименти (параметри алгоритмів або параметри задач) 2
Експерименти (порівняння алгоритмів за точністю) 2
Експерименти (порівняння алгоритмів за часом) 2
Висновки 2
3 Оформлення роботи: виконання вимог ДСТУ «Документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення» 10
Всього 90

Сума балів, які отримує студент за роботу протягом семестру, обчислюється за формулою:

rC = Σj=1,2,3 rj,

де rj – кількість балів, що отримав студент за складову j пояснювальної записки згідно з критеріями оцінювання, переліченими у табл. 2.

Студент допускається до захисту курсової роботи за умови виконання усіх поставлених завдань.

Оцінка захисту роботи

Максимальний бал, що можна отримати за виконання поставленого завдання (RZ) – 10.

Захист курсової роботи відбувається перед членами комісії. На захисті студент виступає з доповіддю за матеріалами КР та відповідає на питання.

Сума балів rZ, які отримує студент за захист курсової роботи, визначається згідно з наступними критеріями оцінювання виступу з доповіддю за матеріалами КР та відповідей на питання:

  • вільне володіння матеріалом, повнота аналізу можливих варіантів; якість презентації результатів під час захисту; вміння захищати свою думку – 10 балів;
  • не повна ступінь володіння матеріалом, не повний аналіз можливих варіантів; не достатня якість презентації результатів під час захисту, невміння захищати свою думку – 9÷0 балів.

Захисти курсових робіт відбуваються впродовж трьох останніх тижнів семестру (без зниження балів), або під час сесії (із зниженням балів за захист на 50%).

Рейтингова оцінка обчислюється за формулою:

R = rC + rZ.

Для отримання студентом відповідних оцінок (ECTS та традиційних) його рейтингова оцінка R переводиться згідно з таблицею 3.

Таблиця 3

Бали (R) Оцінка
100…95 Відмінно
94…85 Дуже добре
84…75 Добре
74…65 Задовільно
64…60 Достатньо
Менше 60 Незадовільно
Не виконані умови допуску Не допущено

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

Усі навчально-методичні матеріали з дисципліни знаходяться у вільному доступі в системі MOODLE, розгорнутій на базі Платформи дистанційного навчання «Сікорський»за посиланням: https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=1763.

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):

Складено доц., к.т.н, доц. Ждановою Оленою Григорівною; ас. Коваленком Владиславом Вадимовичем

Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол №16 від 12.06.2024 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету (протокол №10 від 21.06.2024 р.)