Системный анализ и проектирование сложных систем

Магистратура 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Компьютерные системы и сети)

Направление: 09.04.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Варнавский Александр Николаевич

Прогр. обучения: Компьютерные системы и сети

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 38

Полная версия программы учебной дисциплины Задать вопрос

Аннотация

Дисциплина посвящена изучению системного подхода к анализу и проектированию сложных систем. Актуальность данной дисциплиной обусловлена постоянным ростом сложности создаваемых систем и необходимости решения возникающих при их эксплуатации проблем, выбора наилучших альтернатив среди различных решений. Рассматриваются подходы решения структурированных и слабо структурированных задач с использованием методов моделирования и теории принятия решений, в том числе с учетом неопределённости. Уделено внимание анализу динамики систем.

Цель освоения дисциплины

Формирование у студентов представления и понимания теории и принципов системного анализа.
Формирование у студентов принципов построения моделей сложных систем, позволяющих проводить их анализ.
Формирование понимания основ теории принятия решений.
Использование моделей системной динамики.

Планируемые результаты обучения

Описывает принцип системного подхода и анализа системы
Разрабатывает модель системы
Разрабатывает модель и выполняет моделирование производственных, социальных и других систем массового обслуживания в GPSS Word и AnyLogic
Выполняет построение системно-динамической модели
Проводит статистическое моделирование систем, применяет метод Монте-Карло для построения моделей
Разрабатывает план эксперимента, проводит эксперимент, обрабатывает данные и строит модель
Выполняет оценку и решение задачи принятия решений

Содержание учебной дисциплины

Принципы системного подхода и анализа
Системный подход. Определение системы. Классификация систем. Понятия, характеризующие системы. Свойства систем. Сложность систем. Функционирование системы. Связи системы. Причинно-следственные диаграммы. Основные понятия системного анализа. Принципы системного анализа. Задачи системного анализа. Задача декомпозиции. Задача анализа. Задача синтеза. Структура системного анализа.
Модели в системном анализе
Модель. Виды моделей для системного анализа. Классификация видов моделирования. Принципы построения моделей. Математическая модель. Входные сигналы. Возмущающие воздействия. Сигналы управления. Состояния системы. Выходные сигналы. Критерий эффективности. Затраты и эффективность. Структурная модель. Функциональная модель. Функционально-стоимостной анализ. Структурно-функциональный подход. Статистический подход. Ситуационное моделирование. Имитационное моделирование. Синергетический подход. Методики функционального проектирования. Методики инфологического проектирования. Методики поведенческого проектирования. Теория массового обслуживания. Сети Петри. Конечные автоматы. Основные понятия задач массового обслуживания. Описание системы массового обслуживания (СМО). Виды СМО. Входящий поток требований. Выходящий поток требований. Правила обслуживания. Дисциплины постановки в очередь. Режимы работы СМО. Алгоритм работы СМО. Моделирование СМО. Моделирование потоков. Пуассоновский поток событий. Моделирование обслуживающих аппаратов. Марковский случайный процесс. Составление структуры моделирующего алгоритма.
Среды имитационного моделирования
GPSS World. Операторы GPSS World. GPSS Studio. AnyLogic. Области применения, встроенные библиотеки и инструментарий. Моделирование процессов в среде имитационного моделирования AnyLogic и GPSS World. Моделирование социальных систем и производств в среде имитационного моделирования AnyLogic и GPSS World. Моделирования потоков в среде имитационного моделирования AnyLogic.
Метод системной динамики
Системная динамика. Принципы системной динамики. Структурные элементы моделирования. Принципы построения моделей. Математический аппарат. Системно-динамические модели. Процедура построения системно-динамической модели по Дж. Форрестеру.
Статистическое моделирование в системном анализе
Неопределенность. Основные вероятностные характеристики систем. Статистическое моделирование. Метод Монте-Карло. Генератор случайных чисел. Оценка точности и достоверности результатов моделирования.
Экспериментальные исследования в системном анализе
Экспериментальные исследования в системном анализе. Модель и эксперимент. Основные понятия планирования эксперимента. Факторное пространство. Общая схема планирования эксперимента. Матрица планирования. Составление линейного плана. Реализация линейного плана и построение линейной модели. Интерпретация результатов. Регрессионный анализ. Дисперсионный анализ
Принятие решений в сложных системах
Понятия о принятии решений. Классификация задач принятия решений. Эксперты, альтернативы. Экспертные оценки. Обработка экспертных оценок. Предпочтения, функция полезности. Попарное сравнение. Метод Саати. Экспертные оценки. Метод Делфи. Теория оптимальной остановки. Модели принятия решений. Методы решения многокритериальных задач выбора. Методы поиска решений. Применение теории нечетких множеств для решения задач оптимального выбора.

Элементы контроля

Домашнее задание в 1 модуле
Контрольные работы на лекциях в 1 модуле
Каждая контрольная работа на лекциях оценивается по 10-и балльной шкале. Для определения Оконтр.лек1 сумма всех полученных за контрольные работы баллов делится на максимально возможный суммарный балл и умножается на 10.
экзамен2
Итоговый экзамен во 2-м модуле проводится в устной форме по экзаменационным билетам, которые содержат 2 вопроса. Вопросы составлены на основе рассмотренного на семинарах материала и выданных контрольных и домашних заданий. На подготовку к ответу отводится 40 минут. Во время ответа студент может пользоваться экзаменационным листом, составленным на экзамене при подготовке к ответу. Печатными и другими рукописными материалами, а также электронными устройствами при подготовке к ответу пользоваться не разрешается. После ответа преподаватель может задать дополнительные вопросы по темам билета. Оценивается ответ студента на вопросы, содержащиеся в билете, а также на дополнительные вопросы. Оценка за экзамен выставляется как средняя арифметическая оценка ответов на 2 вопроса. Оценки за экзамен выставляются по 10-балльной шкале и объявляются студентам по окончании экзамена.
Самостоятельные работы на практических занятиях в 1 модуле
Домашнее задания за 2 модуля
Контрольные работы на лекциях за 2 модуля
Каждая контрольная работа на лекции оценивается по 10-и балльной шкале. Для определения Оконтр.лек2 сумма всех полученных за контрольные работы баллов делится на максимально возможный суммарный балл и умножается на 10.
Самостоятельные работы на практических занятиях за 2 модуля
Каждая контрольная работа на практических занятиях оценивается по 10-и балльной шкале. Для определения Оконтр.сем2 сумма всех полученных баллов за контрольные работы на практических занятиях делится на максимально возможный суммарный балл и умножается на 10.
Работа с указанными информационными ресурсами в 1 модуле
Контрольное задание на последнем практическом занятии в 1 модуле
Контрольное задание на последнем практическом занятии во 2 модуле
Работа с указанными информационными ресурсами во 2 модуле

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.28 * Домашнее задания за 2 модуля + 0.14 * Контрольное задание на последнем практическом занятии во 2 модуле + 0.1 * Контрольные работы на лекциях за 2 модуля + 0.12 * Работа с указанными информационными ресурсами во 2 модуле + 0.16 * Самостоятельные работы на практических занятиях за 2 модуля + 0.2 * экзамен2

Программа дисциплины