Теорія систем та системний аналіз - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

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

Опис дисципліни. «Теорії систем та системний аналіз» узагальнює методологію дослідження складних технічних (природних, соціальних) систем, стимулює розвиток діалектичного бачення світу та системного мислення. Сучасні теорія систем і системний аналіз є прикладною наукою, направленою на виявлення причин реальних складнощів, що мають місце в реальному світі і пошук можливих варіантів їх усунення. В найбільш розвиненій формі теорія систем і системний аналіз забезпечують пряме, практичне вирішення проблемної ситуації, що має місце в складних системах.Силабус освітнього компонента «Теорія систем та системний аналіз» складено відповідно до освітньої програми підготовки бакалаврів «Інтегровані інформаційні системи» спеціальності 126 – Інформаційні системи та технології.

Метою навчальної дисципліни є формування та закріплення у студентів наступних компетентностей: (ЗК 1) Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу; (ЗК 3) Здатність до розуміння предметної області та професійної діяльності. (ФК 1) Здатність аналізувати об’єкт проєктування або функціонування та його предметну область; (ФК 11) Здатність до аналізу, синтезу і оптимізації інформаційних систем та технологій з використанням математичних та імітаційних моделей і методів.

Предмет дисципліни – теоретичні та практичні аспекти теорії систем і системного аналізу.

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; (ПРН 4) Проводити системний аналіз об’єктів проєктування та обґрунтовувати вибір структури, алгоритмів та способів передачі інформації в інформаційних системах та технологіях; (ПРН 9) Здійснювати системний аналіз архітектури підприємства та його ІТ інфраструктури, проводити розроблення та вдосконалення її елементної бази і структури.

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

Пререквізити: Для успішного засвоєння дисципліни студент повинен володіти освітніми компонентами "Вища математика", "Теорія автоматичного управління", "Комп’ютерна техніка та технології" "Теорія інформаційних процесів", "Сучасні технології в інформаційній техніці", "Спеціальні розділи математики", "Програмування", "Бази даних" та інші.

Постреквізити: Компетенції, знання та уміння, одержані в процесі вивчення освітнього компонента є необхідними для подальшого вивчення освітніх компонентів «Інформаційно-керуючи системи», «Проектування інформаційних систем», «Управління проектами»

Зміст навчальної дисципліни

Очна форма

Лекційні заняття

Розділ 1. Розвиток системних уявлень та необхідність виникнення системного підходу.

Розділ 2. Основні поняття системного аналізу.

Розділ 3. Класифікація та властивості систем

Розділ 4. Моделювання в системному аналізі

Розділ 5. Аналіз та синтез в системних дослідженнях

Розділ 6. Методологічні аспекти моделювання із застосуванням системного підходу

Розділ 7. Системні аспекти застосування стохастичного та теоретико-множинного підходів для побудови моделей “вхід-вихід”

Розділ 8. Системні аспекти оптимізаційного моделювання

Розділ 9. Особливості методологій та методів системного аналізу

Лабораторні заняття

1. Побудова діаграми варіантів використання

2. Побудова діаграми послідовності

3. Побудова діаграми взаємодії

4. Побудова діаграми класів та діаграми пакетів

5. Побудова діаграми станів

6. Побудова діаграми активності

7. Побудова діаграми компонентів та діаграми розміщення

Заочна форма

Лекційні заняття

Розділ 1. Розвиток системних уявлень та необхідність виникнення системного підходу.

Розділ 2. Основні поняття системного аналізу.

Розділ 3. Класифікація та властивості систем

Розділ 4. Моделювання в системному аналізі

Розділ 5. Аналіз та синтез в системних дослідженнях

Лабораторні заняття

1. Побудова діаграми варіантів використання

2. Побудова діаграми послідовності

3. Побудова діаграми взаємодії

4. Побудова діаграми класів та діаграми пакетів

Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

1. Згуровський М.З., Панкратова Н.Д. Основи системного аналізу. К.”Політехн.” , 2007, 311 с.

2. Катренко А. В. Системний аналіз об'єктів та процесів комп'ютеризації: навч. посіб. для студ. вищ. закл. освіти / А. В. Катренко. — Львів : Новий світ-2000, 2003. — 424 с.: іл. — (Вища освіта в Україні).

3. Панкратова Н.Д. Системний аналіз: теорія та застосування : підручник. Вид-во “Наукова думка” НАН України, 2019. 352 с.

4. Systems Analysis and Design, 8th Edition. Alan Dennis, Barbara Wixom, Roberta M. Roth. ISBN: 978-1-119-80378-2 November 2021. 464 р.

5. Martin Fowler. UML Distilled: A Brief Guide to the Standard Object Modeling Language (3rd Edition) (3 ed.). Addison-Wesley Professional. 2003. 256р.

6. StarUML documentation. URL: https://docs.staruml.io/

Допоміжна література

1. Варенко В.М., Братусь І.В., Дорошенко В.С., Смольніков Ю.Б., Юрченко В.О. Системний аналіз інформаційних процесів: навч. посіб. / В.М. Варенко, І.В. Братусь, В.С. Дорошенко, Ю.Б. Смольніков, В.О. Юрченко. – К.: Університет "Україна", 2013. – 203 с.

2. Швець С.В., Швець У.С. Основи системного аналізу : навчальний посібник Суми : Сумський державний університет, 2017. 126 с.

3. Satzinger, J.W., Jackson, R.B., & Burd, S.D. Systems Analysis and Design in a Changing World (7th ed.). Cengage Learning, 2015, 512 р.

4. Jeffrey L. Whitten, Lonnie D. Bentley, Kevin C. Dittman, Systems Analysis and Design Methods. McGraw-Hill; 6th edition, 2003, 780.

Навчальний контент

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Очна форма

Лекційні заняття

Лабораторні заняття

Заочна форма

Лекційні заняття

Лабораторні заняття

Самостійна робота студента

Самостійна робота студентів полягає в самостійному вивченні основних розділів та реалізації лабораторних завдань за цими темами. Контроль виконання самостійної роботи проводиться при поточних контрольних заходах і на проміжній атестації за підсумками освоєння.

Очна форма

Заочна форма

Політика та контроль

Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться перед здобувачем освіти:

– відвідування лекційних та лабораторних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу;

– на лекції викладач користується власним презентаційним матеріалом;

– на лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу, усі питання, уточнення та ін. студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час;

– на лекціях забороняється використовувати ноутбуки та смартфони з метою, яка не стосується занять;

– лабораторні роботи проходять у формі комп’ютерного практикуму. Основним завданням циклу лабораторних занять є проведення моделювання та експериментальних досліджень за відповідною тематикою з використанням прикладного пакету StarUML;

– 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.); двогодинна модульна контрольна робота поділяється на дві одногодинні (45 хв.), що проводяться на лекційних заняттях;

– заохочувальні бали виставляються за: активність на лекціях; участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін; участь у конкурсах робіт; підготовку оглядів наукових праць, презентацій по одній із тем СРС дисципліни тощо. Кількість заохочуваних балів на більше 10;

– штрафні бали виставляються за: невчасну здачу лабораторних робіт. Кількість штрафних балів на більше 10.

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Рейтинг студента з дисципліни складається із балів стартового рейтингу (протягом семестру). Бали стартового рейтингу протягом семестру студент отримує за:

1. виконання та захист 7 лабораторних робіт ();

2. виконання двох одногодинних модульних контрольних робіт (МКР)

   ();

3. заохочувальних () та штрафних балів

   ().

Критерії нарахування балів

Лабораторні роботи:

• «відмінно» — повна відповідь на питання (не менше 90% потрібної інформації) та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 10 бали;

• «добре» — достатньо повна відповідь на питання (не менше 75% потрібної інформації) та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 7 бали;

• «задовільно» — неповна відповідь на питання (не менше 60% потрібної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 5 бал;

• «незадовільно» — незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 0 балів.

За кожне запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого терміну оцінка знижується на 1 бал (але не нижче 1 балу за кожну лабораторну роботу).

Модульні контрольні роботи:

• «відмінно» — повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 15 балів;

• «добре» — достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації), або повна відповідь з незначними помилками – 6 балів;

• «задовільно» — неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 3 бали;

• «незадовільно» — незадовільна відповідь (неправильний розв’язок задачі), потребує обов’язкового повторного написання в кінці семестру – 0 балів;

Заохочувальні бали:

– за активну творчу роботу на лекції — 1 бал;

– за участь у модернізації однієї лабораторної роботи – 2 бали.

Міжсесійна атестація

За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 30 балів. На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менше 30х0,5 = 15 балів.

За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 60 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менше 60х0,5 = 30 балів.

Максимальна сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає:

R = 7 * r_лаб + 2 * r_МКР+ 2 * r_е**к − r_ш + r_з= 7 * 10 + 2 * 10 + 2 * 5 − r_ш + r_з = 70 + 30 + (r_з−r_ш) = 100 + (r_з−r_ш)

де r_лаб – бал за лабораторну роботу (0…10);

r_мкр – бал за написання МКР (0…10);

r_ек – бал за написання експрес-контрольної роботи (0…5).

Залік:

Умовою допуску до заліку є зарахування всіх лабораторних робіт, написання обох модульних контрольних робіт та стартовий рейтинг не менше 17 балів.

Під час заліку студенти виконують письмову контрольну роботу. Кожен білет містить два теоретичних запитання (завдання) і два практичних завдання та одне тестове. Перелік теоретичних питань наведений у додатках 1 та 2. Кожне запитання (завдання) оцінюється у 10 балів.

Система оцінювання теоретичних питань:

«відмінно», повна відповідь, не менше 90% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь», (повне, безпомилкове розв’язування завдання) – 9-10 балів;

«добре», достатньо повна відповідь, не менше 75% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь або є незначні неточності (повне розв’язування завдання з незначними неточностями) – 7-8 балів;

«задовільно», неповна відповідь, не менше 60% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до «стереотипного» рівня та деякі помилки (завдання виконане з певними недоліками) – 5-6 бали;

«незадовільно», відповідь не відповідає умовам до «задовільно» – 0-4 балів.

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

Таблиця 1. Переведення рейтингових балів до оцінок за університетською шкалою

Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

• передбачена можливість закривати частину лабораторного та лекційного матеріалу шляхом здобування сертифікатам по online курсам (наприклад, COURSERA) відповідних розділів та тем дисципліни;

• перелік теоретичних питань, які виносяться на семестровий контроль наведено в Додатку 1;

• на початку семестру викладач аналізує існуючі курси по тематиці дисципліни та пропонує пройти відповідні безкоштовні курси студентам. Після отриманням студентом сертифікату проходження дистанційних чи онлайн курсів за відповідною тематикою, викладач закриває відповідну частину курсу (лабораторні чи лекції) за попередньою домовленістю з групою.

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):

Складено к.т.н., доцентом Барбаруком Віктором Миколайовичем

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

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

Додаток 1

Перелік теоретичних питань на залік по першій частині курсу

1. Виникнення і розвиток системних представлень.

2. Джерела системних досліджень —наука, техніка, виробництво.

3. Внутрішня системність пізнавальних процесів, роль системних представлень в практичній діяльності людини.

4. Системність – як загальна властивість матерії. Системність і майбутнє.

5. Системний підхід у сучасній науці.

6. Основні задачі і напрямки розвитку теорії систем та системного аналізу.

7. Всезагальність та абстрактність теорії систем як відмітна риса загальної теорії систем.

8. Підходи до побудови теорії систем.

9. Концепція загальної теорії систем Л. фон Берталанфі.

10. Класифікація та типологія підходів до побудови теорії систем.

11. Класифікація підходів до побудови теорії систем за І. Блаубергом, В. Садовським, Е. Юдіним.

12. Заде Л. про завдання теорії систем.

13. Месарович М. про необхідність побудови загальної теорії систем.

14. Концепція О. Ланге.

15. Три типи моделей систем: інтуїтивно-змістовна, кібернетична та математична.

16. Ключові поняття “система” та “структура”.

17. Множина елементів, їх взаємовідносини та взаємозв’язки.

18. Елемент як мінімальний компонент системи.

19. Упорядкованість елементів системи.

20. Ієрархічна будова системи, її підсистеми.

21. Класифікації систем. Проблема побудови класифікації систем.

22. Будова, функції, розвиток системи як основні аспекти в дослідженні системи.

23. Фактори створення систем.

24. Структура та організація.

25. Аспекти функціонування системних об’єктів.

26. Поняття функції, стану, стабільності, стійкості, рівноваги, мети, поведінки, управління системи.

27. Характеристика основних різновидів функцій системи.

28. Проблеми ефективного функціонування системи.

29. Середовище та його роль у житті системи. Взаємодія системи і середовища.

30. Життєвий шлях системи. Характеристика основних етапів життєвого шляху системи.

31. Система у перехідних і критичних станах.

32. Проблеми проектування, впровадження систем і управління ними.

33. Системні аспекти проектувальної діяльності.

34. Управлінська діяльність у світлі системних ідей.

**
**

Додаток 2

Перелік теоретичних питань на залік по другій частині курсу

1. Сутність системного аналізу.

2. Види системної діяльності: системне пізнання; системний аналіз; системне моделювання; системне конструювання; системна діагностика; системна оцінка.

3. Методологія системного аналізу.

4. Основні різновиди системного аналізу, їх характеристика.

5. Структура загального системного аналізу.

6. Основні складові системного аналізу: аналізи структурний, функціональний, факторний, генетичний і часовий.

7. Етапи системного аналізу: постановка завдання; структуризація та окреслення меж досліджуваної системи; створення моделі; дослідження та прогноз її розвитку.

8. Моделювання як невід'ємний етап цілеспрямованої діяльності.

9. Способи втілення моделей та умови реалізації властивостей моделей.

10. Відповідність між моделлю і дійсністю: схожість, відмінності.

11. Динаміка моделей.

12. Множинність моделей систем.

13. Модель "чорної скриньки".

14. Модель складу системи.

15. Модель структури системи.

16. Перше та друге визначення системи. Узагальнення поняття системи.

17. Структурна схема системи.

18. Динамічні моделі систем.

19. Штучні і природні системи.

20. Класифікації систем.

21. Великі і складні системи.

22. Інформація – як властивість матерії.

23. Сигнали в системах.

24. Випадкові процеси. Математична модель сигналів.

25. Математичні моделі реалізації випадкових процесів.

26. Про деякі властивості безперервних сигналів.

27. Ентропія.

28. Кількість інформації. Основні результати теорії інформації.

29. Експеримент і модель.

30. Вимірні шкали.

31. Нечіткий опис ситуацій.

32. Імовірнісний опис ситуацій. Статистичні вимірювання.

33. Реєстрація експериментальних даних і її зв'язок з подальшою їх обробкою.

34. Різноманіття завдань вибору.

35. Критерійна мова опису вибору.

36. Опис вибору на мові бінарних відносин. Мова функцій вибору.

37. Груповий вибір.

38. Вибір в умовах невизначеності.

39. Вибір в умовах статистичної невизначеності.

40. Вибір при нечіткій невизначеності.

41. Достоїнства і недоліки ідеї оптимальності.

42. Експертні методи вибору.

43. Людино-машинні системи вибору. Вибір і відбір.

44. Аналіз і синтез в системних дослідженнях.

45. Моделі систем як основи декомпозиції.

46. Алгоритмізація процесу декомпозиції.

47. Агрегація, емерджентність, внутрішня цілісність систем. Види агрегації.

48. Поняття та етапи системного аналізу.

49. Формулювання проблеми, проблематики та виявлення цілей.

50. Формування критеріїв.

51. Генерування альтернатив.

52. Алгоритми проведення системного аналізу.

53. Перетворення у життя результатів системних досліджень.

54. Використання методів системного аналізу в організаційно-технічних

55. системах.