Архітектура, розроблення та експлуатація інформаційних систем корпоративного і національного рівнів - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

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

Відповідно до стандарту вищої освіти зі спеціальності 126 Інформаційні системи та технології галузі знань 12 Інформаційні технології для другого (магістерського) рівня вищої освіти та освітньо-професійної програми другого (магістерського) рівня вищої освіти дисципліна «Архітектура, розроблення та експлуатація інформаційних систем корпоративного і національного рівнів» формує: (ЗК01) здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу, (ЗК02) здатність спілкуватися іноземною мовою, (ЗК03) здатність спілкуватися з представниками інших професійних груп різного рівня (з експертами з інших галузей знань/видів економічної діяльності), (СК01) здатність розробляти та застосувати ІСТ, необхідні для розв’язання стратегічних і поточних задач, (СК03) здатність проектувати інформаційні системи з урахуванням особливостей їх призначення, неповної/недостатньої інформації та суперечливих вимог, (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, (СК07) розробляти і реалізовувати інноваційні проекти у сфері ІСТ, (СК11) здатність до вибору, аналізу, розробки, впровадження і експлуатації на підприємстві систем класу ERP, використання стандартів інтероперабельності міжнаціонального рівня, (РН11) розв’язувати задачі цифрової трансформації у нових або невідомих середовищах на основі спеціалізованих концептуальних знань, що включають сучасні наукові здобутки у сфері інформаційних технологій, досліджень та інтеграції знань з різних галузей, (РН14) виконувати вибір, аналіз, розробку, впровадження і експлуатацію на підприємстві систем класу ERP, використовувати стандарти інтероперабельності міжнаціонального рівня.

Дисципліна «Архітектура, розроблення та експлуатація інформаційних систем корпоративного і національного рівнів» надає студентам повне розуміння принципів, методів та інструментів для створення архітектурних рішень ІС, їх особливостей з розроблення та експлуатації, як на рівні корпоративного підприємства, так і для складних розподілених ІС від рівня Smart City до систем національного рівня. Курс призначений для того, щоб оволодіти компетентностями для визначення інфраструктури та підходів до розробки архітектури інформаційних 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), як складових частин Інтернету Речей (ІоТ) – новому напрямку розбудови інтелектуальних інформаційних систем , 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.

Завдяки поєднанню лекцій і лабораторних робіт студенти отримають практичний досвід побудови архітектури ІС різного рівня, особливостей їх взаємодії та експлуатації, включаючи системи національного призначення.

Предмет навчальної дисципліни

Предмет - методи та принципи розвитку ІТ-технологій, методи та засоби аналізу, проектування і розбудови архітектури інформаційних систем та інформаційно-управляючих систем, рівні їх абстракції та представлення, структури інформаційних систем, структур даних та додатків, моделі середовища для функціонування систем промислового рівня, що складають базові компоненти моделі інфраструктури ІС, а також методики розробки ІТ- архітектури підприємства на базі MSA 2.0, інших технологій побудови ІС, різновиди архітектури для створення ІС корпоративного рівня та особливості їх реалізації, достоїнства і недоліки, використання архітектурних шаблонів,

Мета навчальної дисципліни

Метою є надання студентам передових 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, систем 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 ІС та розподілені системи обробки даних, проектувати, впроваджувати та керувати експлуатацією таких системам.

Завдання навчальної дисципліни

Завдання вивчення дисципліни - підготувати студентів до кар’єри в галузі створення та експлуатації складних ІС корпоративного, міжкорпоративного та національного маштабів, де вони можуть сприяти їх аналізу, розробленню і перспективному розвитку, приймати обґрунтовані рішення на основі високоякісних і добре організованих попередніх досліджень.

Пререквізити та постреквізити дисципліни

Пререквізити

Для успішного засвоєння дисципліни студент повинен володіти освітніми компонентами «Комп’ютерні мережі», «Бази даних», «Розподілені системи обробки інформації», «Методологічні основи створення ІС», «Проектування інформаційних систем», «Технології Інтернету речей», «Безпека інформаційних систем».

Постреквізити

Компетенції, знання та уміння, одержані в процесі вивчення освітнього компонента є необхідними для подальших освітніх компонентів "Практика" та "Виконання магістерської дисертації"

Зміст навчальної дисципліни

Розділ 1. Основні поняття інформаційної архітектури, локальні та розподілені структури Тема 1.1. Розвиток архітектури корпоративного, міжкорпоративного та національного рівнів. Тема 1.2. Відмінності ІС і ІУС.  Складові ІУС – ERP, ERPII та MRP, вбудовані системи, системи локальної автоматики, MES системи, АСУ ТП, SCADA системи диспетчеризації, інтегровані системи управління.

Розділ 2. Типи ІС та їх складові. Тема 2.1. Інформаційні системи корпоративного рівня. Тема 2.2. Типові компоненти ІС. Тема 2.3. ІС міжкорпоративного та національного рівнів. Тема 2.4. Проєкт ІС НТУУ КРІ.

Розділ 3. Архітектура підприємства, її складові. Тема 3.1. Архітектура і стратегії ІТ підприємства. Тема 3.2. Рівні інтеграції ІС. Тема 3.3. Базові види інтеграції та їх особливості. Web інтеграція прикладних систем. Тема 3.4. Засоби інтеграції для промислових підприємств. Тема 3.5. Проблеми багарівневої обробки даних в індустрії. Тема 3.6. Закони Гилдера, Меткалфа та Мура. Їх вплив на продукти, процеси і сервіси ІС.

Розділ 4. ІС міжкорпоративного та національного рівнів. Тема 4.1. Архітектура центрів моніторингу та управління Smart City. ЦОД - як система обробки Великих даних. Тема 4.2. Архітектура обробки даних сенсорних мереж. Тема 4.3. Проблеми розподіленої обробки даних і повідомлень. Хмарні ресурси Smart City. Тема 4.4. Кібер-фізичні системи та їх особливості. Тема 4.5. Проєкт інтегрованої ІС МВС України, як системи національного рівня.

Розділ 5. Проєктування архітектури підприємств. Тема 5.1. Вплив бізнес процесів на ІТ архітектуру організації. Тема 5.2.Бізнес-моделі, моделі інформації, моделі прикладних систем. Тема 5.3. Моделі сервісів ІС, їх типи. Тема 5.4. ІТ інфраструктура та ІТ послуги. Корпоративна архітектура. Тема 5.5. Зв’язок Архітектури підприємства з архітектурою прикладних систем. Рівні прийняття архітектурних рішень.

Розділ 6. Рівні абстракції архітектури, як моделі ІС. Тема 6.1. Домени архітектури і рівні абстракції архітектури. Інтегрована концепція архітектури підприємства. Тема 6.2. Три рівні опису архітектури. Еволюція представлення архітектури підприємства. Тема 6.3. Зв’язок вимог бізнесу з різними областями ІТ архітектури ІС. Тема 6.4 Загальна архітектура інформації для проектування ІТ компонентів. Основні моделі та інструменти опису архітектури інформації.

Розділ 7. Сервіс-орієнтована архітектура (SOA) і архітектура керована подіями (EDA). Тема 7.1. Вплив архітектури додатків на ІТ - інфраструктуру. Тема 7.2. Роль ПЗ проміжного шару (Middleware). Використання технологій слабкозв’язаних компонентів. Технологія CORBA. Корпоративна сервісна шина підприємства. Тема 7.3. Моделі SOA. Друге покоління SOA на основі контейнерів і мікросервісів. Тема 7.4. Модель сервісно-орієнтованої архітектури підприємства. Тема 7.5. Системи обробки що керуються подіями, архітектура та особливості розробки.

Розділ 8. Проектування архітектури ІС підприємства на основі шаблонів MSA 2.0. Тема 8.1. Архітектура ІС КПІ на основі шаблону зон безпеки MSA 2/0. Тема 8.2. Проектування Периметру захисту ІС підприємства. Тема 8.3. Вимоги до ЦОД університету відповідно архітектурних обмежень. Тема 8.4. Архітектура ІС з єдиною точкою доступу. Тема 8.5. Архітектура системи безпечного доступу до ІТ ресурсів університету.

Розділ 9. Проєктування архітектури системи електронних сховищ ВНЗ України. Тема 9.1. Архітектура системи віртуальних електронних сховищ «Відкритого доступу» ВНЗ та її складові. Тема 9.2. Джерела даних і компоненти доступу. Тема 9.3. Клієнти системи мережі URAN та Internet ресурсів. Тема 9.4. Архітектура системи віртуальних електронних сховищ «Відкритого доступу».

Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

1. Автоматизація виробничих процесів: підручник./І.В.Ельперін, О.М.Пупена, В.М.Сідлецький, С.М.Швед.- К.Видавництво Ліра-К. 2015 – 378 с.

2. Еталонні архітектури MSA.- К., Майкрософт Україна; К.: Видавнича група BHV, 2005.- 352c.

3. 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.

4. 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

5. 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.

6. Хмарні обчислення. Електронний ресурс: http://integritysys.com.ua/solutions/pricatecloud-solution/

7. Big Data. Електронний ресурс: https://www.it.ua/ru/knowledge-base/technology-innovation/big-data-bolshie-dannye

8. BIG DATA. ВЕЛИКІ ДАНІ – ВЕЛИКІ МОЖЛИВОСТІ. Електронний ресурс: https://vtgstudy.com/news/ru-big-data-bolshie-dannye-bolshie-vozmozhnosti/

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

Допоміжна література

1. 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

2. 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.

3. 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

4. Еталонні моделі сервіс орієнтованої архітектури за рекомендаціями OASIS (http://soa.skatin.ru/soa-rm-csru.pdf);

5. Проектування ІоТ [ Електронний ресурс ]: https://www.slideshare.net/ssuserf405bc/iot-79608563

6. 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

7. 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/

8. 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.

9. Мультиагентні системи. Електронний ресурс: https://intellect.ml/11-multiagentnye-sistemy-5354

10. 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

11. 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

12. Мобільні КФС (кібер-фізичні системи). Електронний ресурс: https://vseosvita.ua/library/mobilni-kfs-kiber-fizicni-sistemi-328656.html

13. Індустрія 4.0. Електронний ресурс: https://inventure.com.ua/news/ukraine/industriya-4.0-cena-voprosa-dlya-ukrainy

14. 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.

Інформаційні ресурси

http://ist.kpi.ua/sylabus; GOOGLE Disc викладача

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Лекційні заняття

Лабораторні роботи

Матеріали до лекційних,практичних занять та лабораторних робіт, а також відеолекції з предмету доступні для завантаження виключно здобувачам, які зареєстровані у відповідних групових Telegram каналах.

Самостійна робота студента

Контрольні роботи

Двогодинні модульні контрольні роботи (МКР) проводяться під час лабораторних занятть.

МКР-1 виконується після вивчення тем 1.1 - 3.5. МКР-2 виконується після вивчення тем

4.1 - 7.5.

Політика та контроль

Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться 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 практичних заняттях;

модульні контрольні роботи виконуються без застосування допоміжної інформації з Інтернет, дистанційного курсу на платформі Сікорський, конспекта;

заохочувальні бали виставляються за навчальну активність на лекційних заняттях. Кількість заохочуваних балів не більше 7;

штрафні бали виставляються за невчасну здачу лабораторних робіт. Кількість штрафних балів не більше 10;

політика щодо академічної доброчесності: Кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» 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 «Архітектура, розроблення та експлуатація інформаційних систем корпоративного і національного рівнів».

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Поточний контроль: МКР, виконання та захист лабораторних робіт. Календарний контроль: проводиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. Семестровий контроль: залік. Рейтинг студента з дисципліни складається із балів стартового рейтингу (протягом семестру). Бали стартового рейтингу протягом семестру студент отримує за:

виконання та захист лабораторних робіт;

виконання модульних контрольних робіт (МКР).

Система рейтингових балів та критерії оцінювання Лабораторні роботи

«відмінно», повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 90% потрібної

інформації) та оформлена належним чином презентація до лабораторної роботи – 30 балів;

«добре», достатньо повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 75% потрібної інформації) та оформлена належним чином презентація до лабораторної роботи – 20 балів; «задовільно», неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 60% потрібної інформації), невчасна здача лабораторної роботи – 10 балів; «незадовільно», нездача лабораторної роботи – 0 балів.

Модульні контрольні роботи

«відмінно», не менш ніж 90% правильних відповідей – 20 балів; «добре», не менш ніж 75% правильних відповідей – 15 балів; «задовільно», не менш ніж 60% правильних відповідей – 10 балів; «незадовільно», менш ніж 60% правильних відповідей – 0 балів.

Заохочувальні бали

за активну роботу на лекційному занятті 1 бал, але в сумі не більше 7.

Штрафні бали

запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого часу -5 балів, але в сумі не більше -10

Календарний контроль

На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 18 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 36 балів.Максимальна сума балів контрольних заходів протягом семестру складає: RD = 2*rлаб++2*rмкр=2*30+2*20=100,

де rлаб – бал за лабораторну роботу (0…30); rмкр – бал за написання МКР (0…20)

Форма семестрового контролю – Залік

Необхідною умовою заліку є виконання одночасно усіх видів робіт:

1) виконати МКР-1 та МКР-2 не нижче ніж на оцінку «задовільно»;

2) захист усіх лабораторних робіт на оцінку не нижче ніж «задовільно»;

Залік проводиться на останньому за розкладом занятті в семестрі. Якщо стартовий рейтинг протягом семестру становить 60 балів та вище, залікова оцінка, за згодою студента, переноситься в залікову відомість.

У випадку, коли семестровий рейтинг нижчий за 60 балів (усі види робіт виконані) або рейтинг вищий за 60 балів, але студент виявив бажання підвищити оцінку - призначається залікова контрольна робота.

Система оцінювання залікової контрольної роботи

«відмінно», не менш ніж 95% правильних відповідей – 100-95 балів; «дуже добре», не менш ніж 85% правильних відповідей – 94-85 балів; «добре», не менш ніж 75% правильних відповідей – 84-75 балів; «задовільно», не менш ніж 65% правильних відповідей – 74-65 балів; «достатньо», не менш ніж 60% правильних відповідей – 64-60 балів; «незадовільно», менш ніж 60% правильних відповідей – 0 балів.

Сума стартових балів плюс бали за залікову контрольну роботу переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею:

Таблиця 1. Переведення рейтингових балів до оцінок за університетською шкалою

Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус):

Складено: доцентом кафедри інформаційних систем та технологій ФІОТ, к.т.н., Тимошин Юрій Афанасійович

Ухвалено кафедрою інформаційних систем та технологій ФІОТ (протокол № 21 від 29.06.2023 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 11 від 29.06.2023 р.)