3099
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
О. Я. Родькина
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Моделирование систем» по направлению подготовки
09.03.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Информационные системы и технологии
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
О. Я. Родькина
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Моделирование систем» по направлению подготовки
09.03.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Информационные системы и технологии
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
УДК 681.3 (075)
Родькина О.Я. Моделирование систем: учебно-методическое пособие/ О.Я. Родькина; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 10 с. – Текст : электронный.
Даются тематика лекций, их краткое содержание, а также тематика практических занятий и методические рекомендации по самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Моделирование систем». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Моделирование систем» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Информационные системы и технологии.
© О.Я. Родькина, 2022
©ННГАСУ, 2022.
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Моделирование систем» предназначены для студентов четвертого курса, обучающихся по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии, и содержат программу для проведения лекционных и практических занятий, а также методические рекомендации по самостоятельной работе.
Цель учебно-методического пособия: помочь студентам при изучении учебной программы с использованием лекционных материалов и рекомендуемой учебно-методической литературы при формировании необходимых компетенций дисциплины «Моделирование систем».
Целями освоения дисциплины «Моделирование систем» являются формирование у студентов профессиональных знаний по теоретическим основам построения моделей, изучение существующих моделей сложных систем, получение навыков построения моделей при решении конкретных задач, планирования и проведения экспериментов для анализа результатов моделирования и интерпретации результатов моделирования.
Обобщенной целью преподавания данной дисциплины является формирование совместно с другими дисциплинами учебного плана и всеми формами образовательного процесса в университете, компетенций, знаний, умений и навыков, определяемых требованиями ФГОС ВО по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии.
В лекциях излагаются общие понятия модели и моделирования как метода научного познания, приводится классификация системных моделей; разбираются следующие вопросы: методы статистического моделирования, планирование имитационных экспериментов с моделями систем; общие сведения о моделях массового обслуживания и способы их исследования на основе имитационных моделей; анализ и интерпретация результатов моделирования систем на ЭВМ; на практических занятиях осуществляется групповая работа студентов и преподавателя, разбираются практические примеры анализа систем, разработки математических моделей для их дальнейшего исследования и выбора оптимальных режимов работы.
Главной целью лекций является привитие студентам интереса к изучаемому материалу, формирование мотивации к последующему самостоятельному анализу рассматриваемой проблематики. На лекциях студентам раскрываются наиболее сложные вопросы и теоретические положения, показывается их практическая значимость, даются рекомендации по углубленному самостоятельному изучению теории и практики.
На лекциях по дисциплине «Моделирование систем» широко используются активные формы проведения занятий. Такие формы организации образовательного процесса, способствуют разнообразному (индивидуальному, групповому, коллективному) изучению учебных вопросов (проблем), активному взаимодействию студентов и преподавателя, живому обмену мнениями между ними, нацеленному на выработку правильного понимания содержания изучаемой темы и способов ее практического использования.
Материал пропущенных лекций студент восстанавливает самостоятельно и по всем непонятным положениям и вопросам обращается за разъяснением к преподавателю.
Самостоятельная работа направлена на развитие компетенций дисциплины:
-ОПК-1. Способен применять естественнонаучные и общеинженерные знания, методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования в профессиональной деятельности.
-ОПК-2. Способен понимать принципы работы современных информационных технологий и программных средств, в том числе отечественного производства, и использовать их при решении задач профессиональной деятельности.
-ОПК-8. Способен применять математические модели, методы и средства проектирования информационных и автоматизированных систем.
-ПК-2. Способность выполнять работы по созданию (модификации) и сопровождению информационных систем.
Виды и формы самостоятельной работы студентов по дисциплине:
-подготовка к учебным занятиям включая систематическую проработку основной и дополнительной литературы;
-подготовка к экзамену.
Содержание разделов дисциплины «Моделирование систем» представлено в таблице 1.
Таблица 1. Содержание разделов дисциплины
|
|
|
Аудиторные |
|
|
||||
|
|
|
|
занятия |
|
|
Перечень |
||
|
|
|
|
(в часах) |
|
||||
|
|
|
|
Самост |
компетенций, |
||||
№ |
Наименование раздела |
Всего |
Лекции |
|
Лабораторные |
|
Практика |
оятель |
формируемых в |
п/ |
|
|
ная |
процессе |
|||||
|
|
|
|
|
|||||
учебной дисциплины |
часов |
|
|
|
|
|
|||
п |
|
|
|
|
|
работа |
освоения |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
раздела |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Введение. |
26 |
2 |
|
- |
|
4 |
20 |
ОПК-1, |
|
Методологические основы |
|
|
|
|
|
|
|
ОПК-8, ПК-1 |
|
моделирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Статистическое |
36 |
4 |
|
- |
|
6 |
26 |
ОПК-1, |
|
моделирование систем на |
|
|
|
|
|
|
|
ОПК-8, ПК-1 |
|
ЭВМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.
3 |
Инструментальные средства |
36 |
4 |
- |
6 |
22 |
ОПК-1, |
|
реализации моделей |
|
|
|
|
|
ОПК-2, ПК-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Планирование |
30 |
2 |
- |
6 |
22 |
ОПК-1, |
|
имитационных |
|
|
|
|
|
ОПК-2, ПК-1 |
|
экспериментов с моделями |
|
|
|
|
|
|
|
систем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Теория массового |
30 |
2 |
- |
6 |
22 |
ОПК-1, ОПК-2, |
|
обслуживания |
|
|
|
|
|
ОПК-8, ПК-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Анализ и интерпретация |
26 |
2 |
- |
4 |
20 |
ОПК-1, ОПК-8, |
|
результатов моделирования |
|
|
|
|
|
ОПК-2, ПК-1 |
|
систем на ЭВМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого: |
180 |
16 |
- |
32 |
132 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На консультациях в течение семестра студенты могут обсуждать с преподавателем различные вопросы по тематике дисциплины.
В течение курса со студентами проводятся индивидуальные и групповые консультации по общетеоретическим вопросам, возникающим при самостоятельной работе студентов при подготовке к занятиям.
Перед экзаменом студентам выдаётся список примерных вопросов, по которым можно понять, на что нужно сделать упор при подготовке к экзамену. После получения перечня вопросов рекомендуется:
1)внимательно прочитать материал курса;
2)постараться разобраться с непонятными, в частности, новыми терминами, используя рекомендованную литературу;
3)выписать вопросы для подробного обсуждения с преподавателем на консультации.
Перечень примерных вопросов, выносимых на экзамен:
1.Понятие модели и моделирования. Цели, задачи, основные этапы процесса моделирования. Адекватность модели
2.Классификация видов моделирования систем
3.Классификация по области использования модели
4.Прямые и обратные задачи исследования моделей. Задача настройки модели
5.Структурные и функциональные математические модели
6.Математическое моделирование детерминированных процессов. Аналитические модели и способы их исследования. Описательные модели
7.Кибернетический подход к описанию систем. Построение оптимизационных моделей
8.Математическое моделирование стохастических процессов. Построение регрессионных моделей
9.Непрерывно-детерминированные модели и непрерывно-стохастические модели
10.Конечные автоматы: понятие, назначение модели, способы описания. Примеры
11.Сетевые модели. Сети Петри: понятие, назначение модели, способы описания. Примеры.
12.Системы массового обслуживания: понятие, назначение модели, способы описания, типы СМО, показатели для оценки эффективности систем. Примеры.
13.Имитационное моделирование. Статические объекты СМО и их представление с помощью блоков универсального языка имитационного моделирования GPSS: одноканальные и многоканальные устройства. Примеры использования
14.Имитационное моделирование. Динамические объекты СМО и их представление с помощью блоков универсального языка имитационного моделирования GPSS: генерация и удаление транзактов; моделирование законов распределения времени приходов транзактов; моделирование времени работы модели.
15.Имитационное моделирование. Виртуальные объекты СМО и их представление с помощью блоков универсального языка имитационного моделирования GPSS: очереди , их роль и способы представления в имитационных моделях. Примеры использования, статистические характеристики.
16.Понятие временного ряда. Типовые модели временного ряда (математическое моделирование, основные компоненты: тренд, сезонная, периодическая)
17.Основные характеристики временных рядов: мат.ожидане и дисперсия. Корреляционные характеристики временных рядов
18.Корреляционные характеристики временных рядов: корреляция и ковариация
19.Корреляционный анализ: основная задача, коэффициент корреляционной зависимости, коэффициент детерминации
20.Случайные величины в описании систем. Способы описания СВ: функция распределения, плотность распределения, математическое ожидание, дисперсия
21.Основные виды теоретических распределений случайных величин: равномерное, нормальное, показательное, Пуассоновское распределение.
22.Определение параметров эмпирических распределений
Показатели оценки по зачёту представлены в таблице 3.
|
|
|
Таблица 3 Показатели оценки по экзамену |
|
Показатели |
Баллы |
Оценка |
|
Критерий оценки |
оценивания |
|
|
|
|
компетенций |
|
|
|
|
Результаты |
4,5 - 5,0 |
«отлично» |
|
ставится обучающемуся, показавшему |
освоения |
|
|
|
глубокие систематизированные знания |
дисциплины |
|
|
|
учебного материала, в полной мере |
соответствует |
|
|
|
соответствующие требованиям к уровню |
требованиям ФГОС |
|
|
|
подготовки обучающегося, проявившему |
|
|
|
|
творческие способности в понимании, |
|
|
|
|
изложении и использовании учебного |
|
|
|
|
материала при решении поставленных задач, |
|
|
|
|
умеющему обобщать информацию, |
|
|
|
|
аргументировано и практически без ошибок |
|
|
|
|
ответившему на все вопросы. |
Результаты |
3,5 - 4,4 |
«хорошо» |
|
ставится обучающемуся, |
освоения |
|
|
|
продемонстрировавшему достаточно полные |
дисциплины |
|
|
|
знания учебного материала, в целом |
соответствует |
|
|
|
соответствующие требованиям к уровню |
требованиям ФГОС |
|
|
|
подготовки обучающегося, способность к их |
|
|
|
|
самостоятельному восполнению и |
|
|
|
|
обновлению в ходе решения поставленных |
|
|
|
|
задач, умение систематизировать |
|
|
|
|
информацию, допустившему негрубые |
|
|
|
|
ошибки и недочеты. |
Результаты |
2,5 - 3,4 |
«удовлетвор |
|
ставится обучающемуся, показавшему |
освоения |
|
ительно» |
|
уровень знаний учебного материала в объёме, |
дисциплины |
|
|
|
минимально необходимом для решения |
соответствует |
|
|
|
поставленных задач, знание основ |
требованиям ФГОС |
|
|
|
дисциплины, владеющего навыками |
|
|
|
|
логического мышления и допустившему |
|
|
|
|
непринципиальные ошибки при ответе на |
|
|
|
|
вопросы. |
Результаты |
0,0 - 2,4 |
«неудовлетв |
|
ставится обучающемуся, показавшему |
освоения |
|
орительно» |
|
существенные пробелы в знании основного |
дисциплины НЕ |
|
|
|
учебного материала, допустившему |
соответствует |
|
|
|
принципиальные ошибки при применении |
требованиям ФГОС |
|
|
|
знаний, которые не позволяют ему |
|
|
|
|
приступить к решению поставленных задач |
|
|
|
|
без дополнительной подготовки. |
|
|
|
|
|
Печатные и электронные издания
1.Акамсина Н.В.. Моделирование систем : учебное пособие. / Акамсина Н.В., Лемешкин А.В., Сербулов Ю.С. ; Ю.С. Сербулов; А.В. Лемешкин; Н.В. Акамсина.
– Воронеж : Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2016. – 67 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/59118.html. – ISBN ISBN 978-5-89040-581-4.
2.Афонин В. В.. Моделирование систем : Учебное пособие. / Афонин В. В., Федосин С. А. ; В. В. Афонин, С. А. Федосин. – Москва, Саратов : ИнтернетУниверситет Информационных Технологий (ИНТУИТ), Ай Пи Ар Медиа, 2020. –
269с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/89448.html. – ISBN ISBN 978-5- 4497-0333-0.
3.Барсук И.В.. Учебно-методическое пособие по дисциплине Моделирование систем и процессов : учебно-методическое пособие. / Барсук И.В. ; сост. И.В. Барсук. – Москва : Московский технический университет связи и информатики,
2015. – 39 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/61506.html.
4.Боев Василий Дмитриевич. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS WORLD : учеб. пособие. / Боев Василий Дмитриевич ; Санкт-
Петербург : БХВ-Петербург, 2004. – 348 с. – ISBN ISBN 5-94157-515-7.
5.Губарь, Ю. В.. Введение в математическое моделирование : учебное пособие. / Губарь, Ю. В. ; Ю. В. Губарь. – Москва : Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), Ай Пи Ар Медиа, 2021. – 178 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/101993.html. – ISBN ISBN 978-5-4497-0865-6.
6.Олейникова, С. А.. Математическое моделирование и системы массового обслуживания : учебное пособие. / Олейникова, С. А. ; С. А. Олейникова. – Воронеж : Воронежский государственный технический университет, ЭБС АСВ,
2021. – 91 с. – URL: URL: https://www.iprbookshop.ru/118615.html. – ISBN ISBN 978-5-7731-0963-1.
7.Самков, Т. Л.. Моделирование случайных процессов. Лекции : учебное пособие. / Самков, Т. Л. ; Т. Л. Самков. – Новосибирск : Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2021. – 119 с. –
URL: URL: https://www.iprbookshop.ru/117103.html. – ISBN ISBN 2227-8397.
8.Сёмина В.В.. Моделирование систем : учебно-методическое пособие. / Сёмина В.В. ; В.В. Сёмина. – Липецк : Липецкий государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2016. – 17 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/64869.html.
9.Советов Борис Яковлевич. Моделирование систем : практикум: учеб. пособие для студентов вузов по направлениям подгот. дипломир. специалистов "Информатика и вычисл. техника" и "Информ. системы". / Советов Борис Яковлевич, Яковлев Сергей Алексеевич ; Москва : Высш. шк., 2005. – 295 с. –
ISBN ISBN 5-06-004087-9.
10.Химченко, А. В.. Компьютерное моделирование технических систем : учебное пособие. / Химченко, А. В., Мищенко, Н. И. ; А. В. Химченко, Н. И. Мищенко. – Саратов : Вузовское образование, 2021. – 165 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/110116.html. – ISBN ISBN 978-5-4487-0794-0.
Родькина Ольга Яновна
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Моделирование систем» по направлению подготовки
09.03.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Информационные системы и технологии
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www.nngasu.ru, srec@nngasu.ru